JP7651735B2 - Method for producing styrene polymer - Google Patents
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Description
本発明は、可逆的付加-開裂連鎖移動剤を用いたスチレン重合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a styrene polymer using a reversible addition-fragmentation chain transfer agent.
電子材料や生体材料をはじめとする先端材料分野において、スチレン重合体の分子量分布の狭小化については、飛躍的な性能向上を目的として、さまざまな検討がなされてきた。狭い分子量分布を有するスチレン重合体は、一般的に、リビングアニオン重合やリビングラジカル重合などによって合成される。
スチレン重合体の重合方法としては、例えば、特許文献1には、ジフェニルアルキルリチウムより選ばれた重合開始剤と、リチウムアルコキサイド、水酸化リチウムより選ばれた少なくとも1種の存在下、炭化水素系溶媒中において0℃以下でスチレンモノマーをアニオン重合させる、アイソタクティシティーが30%以上のアイソタクチックポリスチレンの製造方法が記載されている。
また、特許文献2には、可逆的付加-開裂連鎖移動剤(RAFT剤)としてのシアノメチル-1H-ピラゾール-1-カルボジチオエートの制御下で、特定の式で表される1種もしくは複数のエチレン性不飽和モノマーを重合させる工程を含むポリマーの調製方法が記載されている。より具体的な調製方法として、スチレン、シアノメチル3,5-ジメチル-1H-ピラゾール-1-カルボジチオエート、熱開始剤として1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)及びトルエンを含有する溶液を100℃で48時間加熱することにより、スチレン重合体を調製する方法が記載されている。
更に、特許文献3には、溶液中に低分散性のポリマーを含有するフォトレジスト組成物の液相調製方法が記載されており、その1工程として、チオカルボニルチオ連鎖移動剤及びペルオキシド開始剤の存在下で置換スチレンモノマーを100℃で24時間重合させる工程が具体的に記載されている。また、特許文献4には、S,S’-ビス(α、α’-ジ置換-α’’-酢酸)-トリチオカーボネートを用いたビニル含有モノマーの重合方法が記載さており、具体的には、S,S’-ビス(α、α’-ジメチル-α’’-酢酸)-トリチオカーボネートの存在下でスチレンを140℃で30分~6時間重合させる方法が記載されている。
In the field of advanced materials, including electronic materials and biomaterials, various studies have been conducted on narrowing the molecular weight distribution of styrene polymers in order to dramatically improve their performance. Styrene polymers with narrow molecular weight distributions are generally synthesized by living anionic polymerization or living radical polymerization.
As a polymerization method for a styrene polymer, for example, Patent Document 1 describes a method for producing isotactic polystyrene having an isotacticity of 30% or more, which comprises anionically polymerizing a styrene monomer in a hydrocarbon solvent at 0° C. or lower in the presence of a polymerization initiator selected from diphenylalkyllithium and at least one selected from lithium alkoxide and lithium hydroxide.
Furthermore, Patent Document 2 describes a method for preparing a polymer, which includes a step of polymerizing one or more ethylenically unsaturated monomers represented by a specific formula under the control of cyanomethyl-1H-pyrazole-1-carbodithioate as a reversible addition-fragmentation chain transfer agent (RAFT agent). As a more specific preparation method, a method for preparing a styrene polymer by heating a solution containing styrene, cyanomethyl-3,5-dimethyl-1H-pyrazole-1-carbodithioate, 1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile) as a thermal initiator, and toluene at 100°C for 48 hours is described.
Furthermore, Patent Document 3 describes a liquid phase preparation method for a photoresist composition containing a low dispersibility polymer in a solution, and specifically describes, as one step thereof, a step of polymerizing a substituted styrene monomer in the presence of a thiocarbonylthio chain transfer agent and a peroxide initiator at 100° C. for 24 hours. Patent Document 4 describes a polymerization method for a vinyl-containing monomer using S,S'-bis(α,α'-disubstituted-α''-acetic acid)-trithiocarbonate, and specifically describes a method of polymerizing styrene in the presence of S,S'-bis(α,α'-dimethyl-α''-acetic acid)-trithiocarbonate at 140° C. for 30 minutes to 6 hours.
しかし、特許文献1に記載の製造方法では、超脱水条件及び低温反応を必要とする。そのうえ、アセトキシ基等の官能基を導入したスチレンモノマーを用いる場合、重合開始剤が当該モノマーの官能基と反応してしまい、重合反応がうまく進行せず、モノマーの転化率が低くなるという問題がある。また、特許文献2に記載のスチレン重合体の調製方法は、可逆的付加-開裂連鎖移動(以下、RAFTという。)重合法を採用することにより、脱水工程が不要であり副反応が起こりにくいという改良がなされている。しかし、この調製方法においても、48時間の重合反応でモノマーの転化率が52%程度と低く、長時間反応させたとしても転化率の改善が見込めないという、生産効率に大きな問題を抱えている。
更に、特許文献3に記載の置換スチレンモノマーの重合工程においても、やはり転化率が低く、改善の余地がある。また、特許文献4に記載の方法では、そもそも、先端材料分野に適用可能なスチレン重合体、例えば高分子量(8,000以上)のスチレン重合体を製造できないという問題がある。
However, the production method described in Patent Document 1 requires ultra-dehydration conditions and low-temperature reaction. In addition, when a styrene monomer having a functional group such as an acetoxy group is used, the polymerization initiator reacts with the functional group of the monomer, the polymerization reaction does not proceed well, and the conversion rate of the monomer is low. In addition, the preparation method of a styrene polymer described in Patent Document 2 is improved by adopting a reversible addition-fragmentation chain transfer (hereinafter referred to as RAFT) polymerization method, which makes it unnecessary to perform a dehydration step and makes it difficult for side reactions to occur. However, even in this preparation method, the conversion rate of the monomer is low at about 52% after 48 hours of polymerization reaction, and even if the reaction is continued for a long time, the conversion rate cannot be improved, which is a major problem in production efficiency.
Furthermore, the conversion rate is also low and there is room for improvement in the polymerization process of the substituted styrene monomer described in Patent Document 3. Moreover, the method described in Patent Document 4 has a problem in that it is not possible to produce a styrene polymer applicable to the advanced materials field, for example, a styrene polymer having a high molecular weight (8,000 or more).
本発明は、重合時間を短時間としても分子量分布を狭く保ったまま高い転化率でスチレン重合体を安全に製造できる、スチレン重合体の製造方法を提供することを課題とする。The objective of the present invention is to provide a method for producing styrene polymers that can safely produce styrene polymers at a high conversion rate while maintaining a narrow molecular weight distribution even when the polymerization time is short.
本発明者らは、RAFT重合法を採用したスチレン重合体の製造方法について検討を重ねた結果、重合反応系においてRAFT剤と共存させる重合開始剤として10時間半減期温度が90℃以上であるアゾ重合開始剤を選択したうえで、スチレン化合物を含む単量体のRAFT重合反応を110℃以上の高温で行うことにより、短時間であっても高い転化率で安全に単量体をRAFT重合させて、狭い分子量分布のスチレン重合体を製造できることを見出した。
本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。
The present inventors have conducted extensive investigations into a method for producing a styrene polymer employing a RAFT polymerization method, and as a result have found that by selecting an azo polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 90°C or higher as a polymerization initiator to be coexisted with a RAFT agent in a polymerization reaction system, and then carrying out a RAFT polymerization reaction of a monomer containing a styrene compound at a high temperature of 110°C or higher, it is possible to RAFT polymerize the monomer safely with a high conversion even in a short period of time, and to produce a styrene polymer having a narrow molecular weight distribution.
The present invention has been completed through further investigation based on these findings.
すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>スチレン化合物を含む単量体を、可逆的付加-開裂連鎖移動剤及び10時間半減期温度が90℃以上であるアゾ重合開始剤の存在下、110℃以上で重合する、スチレン重合体の製造方法。
<2>スチレン化合物が下記一般式[1]で表される化合物である、<1>に記載の製造方法。
<3>スチレン化合物の含有量が単量体の総含有量に対して50質量%以上である、<1>又は<2>に記載の製造方法。
<4>単量体がスチレン化合物のみを含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の製造方法。
<5>アゾ重合開始剤が、2,2’-アゾビス(n-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)又は2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の製造方法。
<6>アゾ重合開始剤と可逆的付加-開裂連鎖移動剤とのモル比[アゾ重合開始剤:可逆的付加-開裂連鎖移動剤]が1:1~1:100である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の製造方法。
That is, the above problems were solved by the following means.
<1> A method for producing a styrene polymer, comprising polymerizing a monomer containing a styrene compound at 110°C or higher in the presence of a reversible addition-fragmentation chain transfer agent and an azo polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 90°C or higher.
<2> The method according to <1>, wherein the styrene compound is a compound represented by the following general formula [1]:
<3> The method according to <1> or <2>, wherein the content of the styrene compound is 50 mass% or more based on the total content of the monomers.
<4> The method according to any one of <1> to <3>, wherein the monomer contains only a styrene compound.
<5> The method according to any one of <1> to <4>, wherein the azo polymerization initiator is 2,2'-azobis(n-butyl-2-methylpropionamide) or 2,2'-azobis(2,4,4-trimethylpentane).
<6> The method according to any one of <1> to <5>, wherein the molar ratio of the azo polymerization initiator to the reversible addition-fragmentation chain transfer agent [azo polymerization initiator:reversible addition-fragmentation chain transfer agent] is 1:1 to 1:100.
<7>可逆的付加-開裂連鎖移動剤が下記一般式[2]又は[3]で表される化合物である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の製造方法。
<8>重合を重合禁止剤の存在下で行う、<1>~<7>のいずれか1つに記載の製造方法。
<9>重合禁止剤が、4-tert-ブチルカテコール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、tert-ブチルヒドロキノン及びジブチルヒドロキシトルエンからなる群から選ばれるものである、<8>に記載の製造方法。
<10>重合禁止剤の使用量が単量体1gに対して10~3000ppmである、<8>又は<9>に記載の製造方法。
<11>重合後の反応混合物から重合禁止剤を除去する工程を行わない、<8>~<10>のいずれか1つに記載の製造方法。
<12>重合を有機溶媒中又は無溶媒条件下で行う、<1>~<11>のいずれか1つに記載の製造方法。
<8> The method according to any one of <1> to <7>, wherein the polymerization is carried out in the presence of a polymerization inhibitor.
<9> The method according to <8>, wherein the polymerization inhibitor is selected from the group consisting of 4-tert-butylcatechol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, benzoquinone, tert-butylhydroquinone, and dibutylhydroxytoluene.
<10> The production method according to <8> or <9>, wherein the amount of the polymerization inhibitor used is 10 to 3,000 ppm per 1 g of the monomer.
<11> The production method according to any one of <8> to <10>, wherein a step of removing the polymerization inhibitor from the reaction mixture after the polymerization is not performed.
<12> The method according to any one of <1> to <11>, wherein the polymerization is carried out in an organic solvent or under a solvent-free condition.
本発明のスチレン重合体の製造方法は、狭い分子量分布を有するスチレン重合体を、短時間であっても高い転化率で、しかも安全に製造することができる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載からより明らかになるであろう。
The process for producing a styrene polymer of the present invention is capable of producing a styrene polymer having a narrow molecular weight distribution safely at a high conversion rate even in a short period of time.
The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description.
本発明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。なお、本発明において、反応条件、原料化合物等の使用量等について数値範囲を段階的に複数設定して説明する場合、数値範囲を形成する上限値及び下限値は、特定の数値範囲として「~」の前後に記載された特定の組み合わせに限定されず、各数値範囲を形成する上限値及び下限値の数値を適宜組み合わせることができる。
本発明において化合物(重合体を含む。)の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本発明において、置換又は無置換を明記していない置換基、連結基等(以下、置換基等と省略する。)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。よって、本発明において、単に、YYY基と記載されている場合であっても、このYYY基は、置換基を有しない態様に加えて、更に置換基を有する態様も包含する。より具体的には、置換又は無置換を明記していない「アルキル基」は、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)と、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)とを包含する。このことは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、例えば後述する置換基Zが挙げられる。
本発明において、特定の符号で示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。また、特に断らない場合であっても、複数の置換基等が隣接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を構成(形成)していてもよい意味である。
本発明において、(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタアクリルの一方又は両方を意味する。(メタ)アクリレートについても同様である。
本発明において、ある基の炭素数を規定する場合、この炭素数は、本発明において特段の断りがない限り、基そのものの炭素数を意味する。つまり、この基が更に置換基を有する形態である場合(ただし、分岐鎖のアルキル基等のように、更に置換基を有する形態が1つの基と解釈しうる基を除く。)、この置換基の炭素数を含まずに数えた場合の炭素数を意味する。
本発明において、重合体は、単独重合体に加えて、共重合体を包含する意味である。
In the present invention, a numerical range expressed using "to" means a range including the numerical values written before and after "to" as the lower and upper limits. In the present invention, when multiple numerical ranges are set stepwise for the reaction conditions, the amounts of raw material compounds used, etc., the upper and lower limits forming the numerical range are not limited to the specific combinations written before and after "to" as specific numerical ranges, and the upper and lower limit numerical values forming each numerical range can be appropriately combined.
In the present invention, the expression of a compound (including a polymer) (for example, when it is referred to by adding "compound" to the end) is used to mean not only the compound itself, but also its salts and ions. It also means to include derivatives that are partially changed, such as by introducing a substituent, within the scope that does not impair the effects of the present invention.
In the present invention, the substituents, linking groups, etc. (hereinafter, abbreviated as "substituents, etc.") that are not specified as substituted or unsubstituted may have an appropriate substituent. Therefore, in the present invention, even if it is simply described as a YYY group, this YYY group includes an embodiment that has a substituent in addition to an embodiment that has no substituent. More specifically, an "alkyl group" that is not specified as substituted or unsubstituted includes an alkyl group that has no substituent (unsubstituted alkyl group) and an alkyl group that has a substituent (substituted alkyl group). This also applies to compounds that are not specified as substituted or unsubstituted. A preferred substituent is, for example, the substituent Z described below.
In the present invention, when there are multiple substituents etc. indicated by a specific symbol, or when multiple substituents etc. are specified at the same time, it means that the respective substituents etc. may be the same or different from each other. In addition, even if not specified otherwise, when multiple substituents etc. are adjacent, they may be linked to each other or condensed to form a ring.
In the present invention, the term "(meth)acrylic" refers to either or both of acrylic and methacrylic. The same applies to (meth)acrylate.
In the present invention, when the number of carbon atoms of a certain group is specified, this carbon number means the number of carbon atoms of the group itself unless otherwise specified in the present invention. In other words, when this group has a further substituent (excluding groups that can be interpreted as one group in the form of having a further substituent, such as branched alkyl groups), the carbon number means the number of carbon atoms counted without including the number of carbon atoms of the substituent.
In the present invention, the term "polymer" is meant to include not only homopolymers but also copolymers.
[スチレン重合体の製造方法]
本発明のスチレン重合体の製造方法(本発明の製造方法ということがある。)は、RAFT剤及び10時間半減期温度が90℃以上であるアゾ重合開始剤の存在下、110℃以上の反応温度で、スチレン化合物を含む単量体をRAFT重合させる方法である。本発明の製造方法では、アゾ重合開始剤が熱分解(開裂)して発生したラジカルを利用してRAFT剤が連鎖移動剤等として機能して、単量体の重合反応が進行する。本発明の製造方法において生起するRAFT重合反応はRAFT剤を用いた通常のRAFT重合反応と同じである。RAFT剤を用いた通常のRAFT重合反応の機構としては例えば特許文献2に記載されている。
[Method of producing styrene polymer]
The method for producing a styrene polymer of the present invention (sometimes referred to as the production method of the present invention) is a method for RAFT polymerization of a monomer containing a styrene compound at a reaction temperature of 110°C or higher in the presence of a RAFT agent and an azo polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 90°C or higher. In the production method of the present invention, the RAFT agent functions as a chain transfer agent or the like by utilizing radicals generated by thermal decomposition (cleavage) of the azo polymerization initiator, and the polymerization reaction of the monomer proceeds. The RAFT polymerization reaction occurring in the production method of the present invention is the same as a normal RAFT polymerization reaction using a RAFT agent. The mechanism of a normal RAFT polymerization reaction using a RAFT agent is described, for example, in Patent Document 2.
本発明の方法により、上述のように、狭い分子量分布を有するスチレン重合体を、短時間であっても高い転化率で、しかも安全に製造することができる。
本発明において、転化率(反応率ともいう。)は、単量体の転化率を示し、単量体について、RAFT重合反応に供給された供給量に対する、RAFT重合反応が進行して反応した反応量との百分率:(反応量/供給量)×100(%)を示す。具体的な測定、算出方法については後述する実施例において説明する。
なお、本発明の製造方法により達成される高い転化率、得られたスチレン重合体が示す狭い分子量分布の詳細については後述する。
As described above, the process of the present invention makes it possible to safely produce a styrene polymer having a narrow molecular weight distribution at a high conversion even in a short period of time.
In the present invention, the conversion rate (also referred to as the reaction rate) indicates the conversion rate of the monomer, and indicates the percentage of the amount of the monomer that has reacted as the RAFT polymerization reaction proceeds relative to the amount of the monomer that has been supplied to the RAFT polymerization reaction: (amount reacted/amount supplied)×100 (%). Specific measurement and calculation methods will be described in the examples below.
The high conversion rate achieved by the production method of the present invention and the narrow molecular weight distribution of the resulting styrene polymer will be described in detail later.
まず、本発明の製造方法に用いる化合物について、説明する。
<単量体>
本発明の製造方法に用いる単量体は、スチレン化合物を含んでいる。スチレン化合物を含む単量体とは、スチレン化合物のみを含む単量体と、スチレン化合物とその他の重合性化合物とを含む単量体との両形態を包含する。
First, the compounds used in the production method of the present invention will be described.
<Monomer>
The monomer used in the production method of the present invention contains a styrene compound. The monomer containing a styrene compound includes both a monomer containing only a styrene compound and a monomer containing a styrene compound and another polymerizable compound.
(スチレン化合物)
スチレン化合物は、ビニルベンゼン骨格を有する化合物であればよく、スチレン、置換基を有するスチレン等が挙げられる。置換基は、本発明の効果を損なわないものであれば特に制限されず、適宜選択でき、例えば後述する置換基Zから選択される。
本発明の製造方法に用いる単量体は、スチレン化合物を1種含んでいても、2種以上含んでいてもよい。
スチレン化合物としては、下記一般式[1]で表される化合物が好ましい。
The styrene compound may be any compound having a vinylbenzene skeleton, and examples thereof include styrene, styrene having a substituent, etc. The substituent is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and can be appropriately selected, for example, from the substituent Z described below.
The monomer used in the production method of the present invention may contain one type or two or more types of styrene compounds.
As the styrene compound, a compound represented by the following general formula [1] is preferable.
一般式[1]において、n個のR1は、それぞれ独立して、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホン酸基(-S(=O)2(OH))、リン酸基(-OP(=O)(OH)2)、ホスホン酸基(-P(=O)(OH)2)、ボロン酸基(-B(OH)2)、シアノ基、ニトロ基、ハロゲノ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数2~21のアルコキシアルコキシ基、炭素数2~21のアルコキシカルボニル基、炭素数2~21のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数1~20のアルキルスルホン酸基、置換基として炭素数6~14のアリール基を有するホスフィノ基、置換基として炭素数1~20のアルキル基を2つ有するアミノ基、置換基として炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数1~20のアルコキシ基を有するシリル基、置換基として炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数6~14のアリール基を3つ有するシリルエーテル基、炭素数6~14のアリール基、炭素数6~14のアリールオキシ基、炭素数7~20のアリールアルキル基、炭素数1~13のヘテロアリール基、炭素数1~13のヘテロアリールオキシ基、炭素数2~19のヘテロアリールアルキル基、炭素数1~13のヘテロシクロアルキル基、又は炭素数1~13のヘテロシクロアルキルオキシ基を表す。 In the general formula [1], n R 1s each independently represent a hydroxy group, a carboxy group, a sulfonic acid group (-S(=O) 2 (OH)), a phosphoric acid group (-OP(=O)(OH) 2 ), a phosphonic acid group (-P(=O)(OH) 2 ), a boronic acid group (-B(OH) 2 ), a cyano group, a nitro group, a halogeno group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkoxy group having 2 to 21 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 21 carbon atoms, an alkylcarbonyloxy group having 2 to 21 carbon atoms, an alkylsulfonic acid group having 1 to 20 carbon atoms, a phosphino group having an aryl group having 6 to 14 carbon atoms as a substituent, an amino group having two alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms as a substituent, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent. a silyl group having a alkoxy group, a silyl ether group having three alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms or aryl groups having 6 to 14 carbon atoms as substituents, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a heteroaryl group having 1 to 13 carbon atoms, a heteroaryloxy group having 1 to 13 carbon atoms, a heteroarylalkyl group having 2 to 19 carbon atoms, a heterocycloalkyl group having 1 to 13 carbon atoms, or a heterocycloalkyloxy group having 1 to 13 carbon atoms.
ハロゲノ基としては、ハロゲン原子が挙げられ、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素数1~20のアルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルキル基の炭素数は、1~12であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることが更に好ましい。炭素数1~20のアルキル基は、具体的には、メチル、イソブチル、tert-ブチルが好ましい。
炭素数1~20のアルコキシ基は、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルコキシ基の炭素数は、1~12であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることが更に好ましい。炭素数1~20のアルコキシ基は、具体的には、メトキシ、tert-ブトキシが好ましい。
炭素数2~21のアルコキシアルコキシ基は、-O-RA1-O-RA2で表される基を意味し、ここでRA1はアルキレン基を示し、RA2はアルキル基を示す。RA1としてとりうるアルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が挙げられ、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよく、直鎖が好ましい。このアルキレン基RA1の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。アルキレン基RA1は、具体的には、エチレンが好ましい。RA2としてとりうるアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルキル基RA2の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。アルキル基RA2は、具体的には、エチルが好ましい。アルコキシアルコキシ基の炭素数は、アルキレン基RA1及びアルキル基RA2の炭素数の合計であり、各基の炭素数により決定されるが、例えば、2~12であることが好ましく、2~8であることがより好ましい。炭素数2~21のアルコキシアルコキシ基は、具体的には、1-エトキシエトキシが好ましい。
炭素数2~21のアルコキシカルボニル基は、-CO-O-RA3で表される基を意味し、ここでRA3はアルキル基を示す。RA3としてとりうるアルキル基は、R1としてとりうる上記炭素数1~20のアルキル基と同じである。
炭素数2~21のアルキルカルボニルオキシ基は、-O-CO-RA4で表される基を意味し、ここでRA4はアルキル基を示す。RA4としてとりうるアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルキル基RA4の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。アルキル基RA4は、具体的には、メチルが好ましい。
The halogeno group includes a halogen atom, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms may be any of a straight chain, a branched chain, and a cyclic chain. The number of carbon atoms in this alkyl group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and further preferably 1 to 4. Specifically, the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferably methyl, isobutyl, or tert-butyl.
The alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms may be any of linear, branched, or cyclic. The number of carbon atoms in this alkoxy group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 4. Specifically, the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms is preferably methoxy or tert-butoxy.
The alkoxyalkoxy group having 2 to 21 carbon atoms means a group represented by -O-R A1 -O-R A2 , where R A1 represents an alkylene group and R A2 represents an alkyl group. The alkylene group that can be taken as R A1 includes an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may be any of a straight chain, branched chain, or cyclic chain, and is preferably a straight chain. The number of carbon atoms in this alkylene group R A1 is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4. Specifically, the alkylene group R A1 is preferably ethylene. The alkyl group that can be taken as R A2 includes an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may be any of a straight chain, branched chain, or cyclic chain. The number of carbon atoms in this alkyl group R A2 is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4. Specifically, the alkyl group R A2 is preferably ethyl. The number of carbon atoms in the alkoxyalkoxy group is the sum of the number of carbon atoms in the alkylene group R A1 and the alkyl group R A2 and is determined by the number of carbon atoms in each group, but is preferably, for example, 2 to 12, and more preferably 2 to 8. Specifically, the alkoxyalkoxy group having 2 to 21 carbon atoms is preferably 1-ethoxyethoxy.
The alkoxycarbonyl group having 2 to 21 carbon atoms means a group represented by -CO-O-R A3 , where R A3 is an alkyl group. The alkyl group which can be taken as R A3 is the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which can be taken as R 1 .
The alkylcarbonyloxy group having 2 to 21 carbon atoms means a group represented by -O-CO-R A4 , where R A4 represents an alkyl group. The alkyl group that can be taken as R A4 includes an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may be any of a straight chain, branched chain, and cyclic chain. The number of carbon atoms in this alkyl group R A4 is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4. Specifically, the alkyl group R A4 is preferably methyl.
炭素数6~14のアリール基としては、芳香族炭化水素環の環構成原子が結合部となる基であればよく、芳香族炭化水素環からなる基、芳香族炭化水素環とその他の環とからなる基等を包含する。この他の環としては、例えば、芳香族複素環、非芳香族環(不飽和脂肪族炭化水素環、不飽和脂肪族複素環を含む。)、飽和脂肪族炭化水素環、飽和脂肪族複素環等が挙げられる。アリール基は、単環構造でも複環構造(縮合環構造、橋掛け環構造、スピロ環構造等)でもよい。アリール基の炭素数は、6~10であることが好ましく、6であることがより好ましい。
炭素数6~14のアリールオキシ基におけるアリール基は、上記炭素数6~14のアリール基と同じである。
炭素数7~20のアリールアルキル基は、置換基としてアリール基を有するアルキル基を意味する。ここでとりうるアリール基は、上記炭素数6~14のアリール基と同じである。ここでとりうるアルキル基(アリール基で置換される前のアルキル基)は、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよく、直鎖が好ましい。このアルキル基の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。アリールアルキル基の炭素数は、アリール基及びアルキル基の炭素数の合計であり、各基の炭素数により決定されるが、例えば、7~16であることが好ましく、7~9であることがより好ましい。
The aryl group having 6 to 14 carbon atoms may be any group in which a ring-constituting atom of an aromatic hydrocarbon ring serves as a binding site, and includes groups consisting of an aromatic hydrocarbon ring, groups consisting of an aromatic hydrocarbon ring and other rings, etc. Examples of such other rings include aromatic heterocycles, non-aromatic rings (including unsaturated aliphatic hydrocarbon rings and unsaturated aliphatic heterocycles), saturated aliphatic hydrocarbon rings, saturated aliphatic heterocycles, etc. The aryl group may have a monocyclic structure or a polycyclic structure (such as a condensed ring structure, a bridged ring structure, or a spiro ring structure). The number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6 to 10, and more preferably 6.
The aryl group in the aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms is the same as the above-mentioned aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
An arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms means an alkyl group having an aryl group as a substituent. The aryl group that can be taken here is the same as the aryl group having 6 to 14 carbon atoms. The alkyl group that can be taken here (the alkyl group before being substituted with the aryl group) may be any of a straight chain, branched chain, or cyclic chain, and is preferably a straight chain. The number of carbon atoms in this alkyl group is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3. The number of carbon atoms in the arylalkyl group is the sum of the number of carbon atoms in the aryl group and the alkyl group, and is determined by the number of carbon atoms in each group, and is, for example, preferably 7 to 16, and more preferably 7 to 9.
炭素数1~20のアルキルスルホン酸基は、-S(=O)2(ORS)で表される基を意味し、ここでRSはアルキル基を示す。RSとしてとりうるアルキル基は、R1としてとりうる上記炭素数1~20のアルキル基と同じである。
置換基として炭素数6~14のアリール基を有するホスフィノ基は、-P(H)PX(RP)PYで表される基を意味し、ここでRPはアリール基を示す。RPとしてとりうるアリール基は上記炭素数6~14のアリール基と同じである。PXは0又は1であり、PYは1又は2である。ただし、PXとPYの合計は2である。
置換基として炭素数1~20のアルキル基を2つ有するアミノ基は、N,N-ジアルキルアミノ基を意味し、アミノ基が有する2つのアルキル基はそれぞれR1としてとりうる上記炭素数1~20のアルキル基と同じである。N,N-ジアルキルアミノ基が有する2つのアルキル基は同一でも異なっていてもよい。
置換基として炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数1~20のアルコキシ基を有するシリル基としては、-Si(H)SiX(RSi)SiYで表される基を意味し、ここでRSiはアルキル基又はアルコキシ基を示す。RSiとしてとりうるアルキル基及びアルコキシ基は、それぞれ、R1としてとりうる上記炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基と同じである。SiXは0~2の整数であり、SiYは1~3の整数である。ただし、SiXとSiYの合計は3である。シリル基が2以上の置換基を有する場合、2以上の置換基は同一でも異なっていてもよい。
置換基として炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数6~14のアリール基を3つ有するシリルエーテル基は、-O-Si(RSiO)3で表される基を意味し、ここでRSiOは、アリール基又はアルキル基を示す。RSiOとしてとりうるアルキル基は、R1としてとりうる上記炭素数1~20のアルキル基と同じであり、RSiOとしてとりうるアリール基は、R1としてとりうる上記炭素数6~14のアリール基と同じである。3つのRSiOは同一でも異なっていてもよく、2つ以上のRSiOが同一であることが好ましい。-O-Si(RSiO)3で表される基は、具体的には、トリメチルシリルエーテル、トリイソプロピルシリルエーテル、tert-ブチルジメチルシリルエーテル、ジ-tert-ブチルイソブチルシリルエーテル、tert-ブチルジフェニルシリルエーテルが好ましい。
The alkylsulfonic acid group having 1 to 20 carbon atoms means a group represented by -S(=O) 2 ( ORS ), where Rs represents an alkyl group. The alkyl group which can be taken as Rs is the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which can be taken as R1 .
A phosphino group having an aryl group having 6 to 14 carbon atoms as a substituent means a group represented by -P(H) PX (R P ) PY , where R P represents an aryl group. The aryl group which can be R P is the same as the above-mentioned aryl group having 6 to 14 carbon atoms. PX is 0 or 1, and PY is 1 or 2. However, the sum of PX and PY is 2.
An amino group having two alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms as a substituent means an N,N-dialkylamino group, and the two alkyl groups of the amino group are the same as the above-mentioned alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may be taken as R 1. The two alkyl groups of the N,N-dialkylamino group may be the same or different.
The silyl group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent means a group represented by -Si(H) SiX ( RSi ) SiY , where RSi represents an alkyl group or an alkoxy group. The alkyl group and alkoxy group which can be taken as RSi are the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms which can be taken as R1, respectively. SiX is an integer of 0 to 2, and SiY is an integer of 1 to 3. However, the sum of SiX and SiY is 3. When the silyl group has two or more substituents, the two or more substituents may be the same or different.
The silyl ether group having three alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms or three aryl groups having 6 to 14 carbon atoms as substituents means a group represented by -O-Si(R SiO ) 3 , where R SiO represents an aryl group or an alkyl group. The alkyl group that can be taken as R SiO is the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms that can be taken as R 1 , and the aryl group that can be taken as R SiO is the same as the aryl group having 6 to 14 carbon atoms that can be taken as R 1. The three R SiO may be the same or different, and it is preferable that two or more R SiO are the same. Specifically, the group represented by -O-Si(R SiO ) 3 is preferably trimethylsilyl ether, triisopropylsilyl ether, tert-butyldimethylsilyl ether, di-tert-butylisobutylsilyl ether, or tert-butyldiphenylsilyl ether.
炭素数1~13のヘテロアリール基としては、芳香族複素環の環構成原子が結合部となる基であればよく、芳香族複素環からなる基、芳香族複素環とその他の環とからなる基等を包含する。芳香族複素環が環構造中に有するヘテロ原子としては、特に制限されず、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。1つの芳香族複素環は、その環内に1個以上のヘテロ原子を有しており、通常1~4個、好ましくは1~2個有している。芳香族複素環としては5~7員環であることが好ましい。上記の他の環としては、例えば、芳香族炭化水素環、非芳香族環(不飽和脂肪族炭化水素環、不飽和脂肪族複素環を含む。)、飽和脂肪族炭化水素環、飽和脂肪族複素環等が挙げられる。ヘテロアリール基は、単環構造でも複環構造(縮合環構造、橋掛け環構造、スピロ環構造等)でもよい。ヘテロアリール基の炭素数は、1~9であることが好ましく、3~6であることがより好ましい。
炭素数1~13のヘテロアリールオキシ基におけるヘテロアリール基は、上記炭素数1~13のヘテロアリール基と同じである。
炭素数2~19のヘテロアリールアルキル基は、置換基としてヘテロアリール基を有するアルキル基を意味する。ここでとりうるヘテロアリール基は、R1としてとりうる上記炭素数1~13のヘテロアリール基と同じである。ここでとりうるアルキル基(ヘテロアリール基で置換される前のアルキル基)は、R1としてとりうる上記炭素数7~20のアリールアルキル基におけるアルキル基と同じである。ヘテロアリールアルキル基の炭素数は、ヘテロアリール基及びアルキル基の炭素数の合計であり、各基の炭素数により決定されるが、例えば、3~15であることが好ましく、4~9であることがより好ましい。
The heteroaryl group having 1 to 13 carbon atoms may be a group in which the ring-constituting atom of an aromatic heterocycle is the bonding site, and includes a group consisting of an aromatic heterocycle, a group consisting of an aromatic heterocycle and another ring, and the like. The heteroatom contained in the ring structure of the aromatic heterocycle is not particularly limited, and examples thereof include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a silicon atom, and a phosphorus atom. One aromatic heterocycle has one or more heteroatoms in the ring, and usually has 1 to 4, preferably 1 to 2. The aromatic heterocycle is preferably a 5- to 7-membered ring. Examples of the other ring include an aromatic hydrocarbon ring, a non-aromatic ring (including an unsaturated aliphatic hydrocarbon ring and an unsaturated aliphatic heterocycle), a saturated aliphatic hydrocarbon ring, and a saturated aliphatic heterocycle. The heteroaryl group may be a monocyclic structure or a polycyclic structure (such as a condensed ring structure, a bridged ring structure, or a spiro ring structure). The number of carbon atoms in the heteroaryl group is preferably 1 to 9, and more preferably 3 to 6.
The heteroaryl group in the heteroaryloxy group having 1 to 13 carbon atoms is the same as the heteroaryl group having 1 to 13 carbon atoms described above.
A heteroarylalkyl group having 2 to 19 carbon atoms means an alkyl group having a heteroaryl group as a substituent. The heteroaryl group that can be taken here is the same as the heteroaryl group having 1 to 13 carbon atoms that can be taken as R 1. The alkyl group that can be taken here (the alkyl group before being substituted with the heteroaryl group) is the same as the alkyl group in the arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms that can be taken as R 1. The number of carbon atoms in the heteroarylalkyl group is the sum of the number of carbon atoms in the heteroaryl group and the alkyl group, and is determined by the number of carbon atoms in each group, and is, for example, preferably 3 to 15, and more preferably 4 to 9.
炭素数1~13のヘテロシクロアルキル基は、飽和脂肪族複素環の環構成原子が結合部となる基であればよく、飽和脂肪族複素環からなる基、飽和脂肪族複素環とその他の環とからなる基等を包含する。飽和脂肪族複素環が環構造中に有するヘテロ原子としては、特に制限されず、上記炭素数1~13のヘテロアリール基におけるヘテロ原子と同じである。1つの飽和脂肪族複素環は、その環内に1個以上のヘテロ原子を有しており、通常1~4個、好ましくは1~2個有している。飽和脂肪族複素環としては5~7員環であることが好ましい。上記の他の環としては、例えば、芳香族炭化水素環、芳香族複素環、不飽和脂肪族炭化水素環、不飽和脂肪族複素環、飽和脂肪族炭化水素環等が挙げられる。ヘテロシクロアルキル基は、単環構造でも複環構造(縮合環構造、橋掛け環構造、スピロ環構造等)でもよい。ヘテロシクロアルキル基の炭素数は、1~9であることが好ましく、3~6であることがより好ましい。ヘテロシクロアルキル基としては、例えば、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル基が挙げられる。
炭素数1~13のヘテロシクロアルキルオキシ基におけるヘテロシクロアルキル基は、上記炭素数1~13のヘテロシクロアルキル基と同じである。
The heterocycloalkyl group having 1 to 13 carbon atoms may be a group in which the ring-constituting atom of a saturated aliphatic heterocycle is the binding site, and includes a group consisting of a saturated aliphatic heterocycle, a group consisting of a saturated aliphatic heterocycle and another ring, and the like. The heteroatom in the ring structure of the saturated aliphatic heterocycle is not particularly limited, and is the same as the heteroatom in the heteroaryl group having 1 to 13 carbon atoms. One saturated aliphatic heterocycle has one or more heteroatoms in the ring, usually 1 to 4, preferably 1 to 2. The saturated aliphatic heterocycle is preferably a 5- to 7-membered ring. Examples of the other ring include an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle, an unsaturated aliphatic hydrocarbon ring, an unsaturated aliphatic heterocycle, and a saturated aliphatic hydrocarbon ring. The heterocycloalkyl group may be a monocyclic structure or a polycyclic structure (such as a condensed ring structure, a bridged ring structure, or a spiro ring structure). The number of carbon atoms in the heterocycloalkyl group is preferably 1 to 9, and more preferably 3 to 6. Heterocycloalkyl groups include, for example, cyclic ether groups such as tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and the like.
The heterocycloalkyl group in the heterocycloalkyloxy group having 1 to 13 carbon atoms is the same as the heterocycloalkyl group having 1 to 13 carbon atoms described above.
なお、R1としてとりうる、置換基を有する上記各基(ただし、アミノ基を除く)は、それぞれ、少なくとも1つの置換基を有していればよく、とりうる限りの置換基を有していてもよい。
また、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、ボロン酸基等は、無機塩又は有機塩を形成していてもよい。
Each of the above-mentioned groups (excluding amino group) having a substituent that can be taken as R 1 may have at least one substituent, and may have as many substituents as possible.
Furthermore, the carboxy group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, phosphonic acid group, boronic acid group, etc. may form an inorganic salt or an organic salt.
R1は、上記各基の中でも、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数2~21のアルコキシアルコキシ基、炭素数2~21のアルキルカルボニルオキシ基が好ましい。 Among the above groups, R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkoxy group having 2 to 21 carbon atoms, or an alkylcarbonyloxy group having 2 to 21 carbon atoms.
一般式[1]において、R1が置換するベンゼン環の位置は、ビニル基が結合する環構成炭素原子(1位)に対して、2位~4位のいずれでもよい。また、R1が2以上存在する場合も、結合位置の組み合わせは特に制限されない。 In the general formula [1], the position of the benzene ring at which R 1 is substituted may be any one of the 2nd to 4th positions relative to the ring-constituting carbon atom (position 1) to which the vinyl group is bonded. In addition, even when two or more R 1s are present, the combination of bonding positions is not particularly limited.
一般式[1]において、nは、0~5の整数を表し、0~3の整数が好ましく、0~2がより好ましい。In general formula [1], n represents an integer from 0 to 5, preferably an integer from 0 to 3, and more preferably an integer from 0 to 2.
一般式[1]において、R2は、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、水素原子が好ましい。R2としてとりうる炭素数1~6のアルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルキル基の炭素数は、1~3であることが好ましく、1であることがより好ましい。 In the general formula [1], R2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and preferably a hydrogen atom. The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms that can be represented by R2 may be any of a straight chain, branched chain, and cyclic chain. The number of carbon atoms in this alkyl group is preferably 1 to 3, and more preferably 1.
スチレン化合物としては、具体的には、例えば、スチレン(無置換スチレン);α-メチルスチレン;ヒドロキシスチレン等のヒドロキシ基含有スチレン;4-ビニル安息香酸等のカルボキシ基含有スチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸基含有スチレン;4-ビニルフェニルボロン酸等のボロン酸基含有スチレン;4-ニトロスチレン等のニトロ基含有スチレン;3-クロロスチレン、4-クロロスチレン、3-ブロモスチレン、4-ブロモスチレン、4-フルオロスチレン、ペンタフルオロスチレン等のハロゲノ基含有スチレン;2-ビニルトルエン、3-ビニルトルエン、4-ビニルトルエン、4-イソブチルスチレン、4-tert-ブチルスチレン、4-イソプロペニルトルエン、2,4-ジメチルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン等のアルキル基含有スチレン;2-メトキシスチレン、3-メトキシスチレン、4-メトキシスチレン、2-tert-ブトキシスチレン、3-tert-ブトキシスチレン、4-tert-ブトキシスチレン等のアルコキシ基含有スチレン;4-(1-エトキシエトキシ)スチレン等のアルコキシアルコキシ基含有スチレン;2-アセトキシスチレン、3-アセトキシスチレン、4-アセトキシスチレン等のアルキルカルボニルオキシ基含有スチレン;スチレンスルホン酸エチル等のアルキルスルホン酸基含有スチレン;ジフェニルホスフィノスチレン等のホスフィノ基含有スチレン;N,N-ジメチルアミノスチレン等のアミノ基含有スチレン;トリメトキシ(4-ビニルフェニル)シラン、トリメチル(4-ビニルフェニル)シラン等のシリル基含有スチレン;トリメチル(4-ビニルフェノキシ)シラン、トリイソプロピル(4-ビニルフェノキシ)シラン、tert-ブチルジメチル(4-ビニルフェノキシ)シラン、ジ-tert-ブチルイソブチル(4-ビニルフェノキシ)シラン、tert-ブチルジフェニル(4-ビニルフェノキシ)シラン等のシリルエーテル基含有スチレン;2-(4-ビニルフェノキシ)テトラヒドロピラン等のヘテロシクロアルキルオキシ基含有スチレン等が挙げられる。
中でも、(無置換)スチレン、アルキル基含有スチレン、アルコキシ基含有スチレン、アルコキシアルコキシ基含有スチレン、アルキルカルボニルオキシ基含有スチレンが好ましく、具体的には、スチレン、4-ビニルトルエン、4-イソブチルスチレン、4-tert-ブチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、4-メトキシスチレン、4-tert-ブトキシスチレン、4-(1-エトキシエトキシ)スチレン、4-アセトキシスチレンが好ましい。
Specific examples of the styrene compound include styrene (unsubstituted styrene); α-methylstyrene; hydroxy group-containing styrenes such as hydroxystyrene; carboxy group-containing styrenes such as 4-vinylbenzoic acid; sulfonic acid group-containing styrenes such as sodium styrenesulfonate; boronic acid group-containing styrenes such as 4-vinylphenylboronic acid; nitro group-containing styrenes such as 4-nitrostyrene; halogeno group-containing styrenes such as 3-chlorostyrene, 4-chlorostyrene, 3-bromostyrene, 4-bromostyrene, 4-fluorostyrene, and pentafluorostyrene; alkyl group-containing styrenes such as 2-vinyltoluene, 3-vinyltoluene, 4-vinyltoluene, 4-isobutylstyrene, 4-tert-butylstyrene, 4-isopropenyltoluene, 2,4-dimethylstyrene, and 2,4,6-trimethylstyrene; alkoxy groups such as 2-methoxystyrene, 3-methoxystyrene, 4-methoxystyrene, 2-tert-butoxystyrene, 3-tert-butoxystyrene, and 4-tert-butoxystyrene. alkylsulfonic acid group-containing styrenes such as ethyl styrenesulfonate; phosphino group-containing styrenes such as diphenylphosphinostyrene; amino group-containing styrenes such as N,N-dimethylaminostyrene; silyl group-containing styrenes such as trimethoxy(4-vinylphenyl)silane and trimethyl(4-vinylphenyl)silane; silyl ether group-containing styrenes such as trimethyl(4-vinylphenoxy)silane, triisopropyl(4-vinylphenoxy)silane, tert-butyldimethyl(4-vinylphenoxy)silane, di-tert-butylisobutyl(4-vinylphenoxy)silane, and tert-butyldiphenyl(4-vinylphenoxy)silane; heterocycloalkyloxy group-containing styrenes such as 2-(4-vinylphenoxy)tetrahydropyran, and the like.
Among these, (unsubstituted) styrene, alkyl group-containing styrene, alkoxy group-containing styrene, alkoxyalkoxy group-containing styrene, and alkylcarbonyloxy group-containing styrene are preferred, and specifically, styrene, 4-vinyltoluene, 4-isobutylstyrene, 4-tert-butylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 4-methoxystyrene, 4-tert-butoxystyrene, 4-(1-ethoxyethoxy)styrene, and 4-acetoxystyrene are preferred.
(その他の重合性化合物)
単量体が上記スチレン化合物とともに含みうるその他の重合性化合物は、スチレン化合物と共重合可能な化合物であればよく、通常、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物が挙げられる。このような重合性化合物としては、特に制限されず、例えば、RAFT重合反応に通常用いられる重合性化合物を、特に制限されることなく、用いることができる。
このような重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリル化合物、カルボン酸ビニルエステル化合物、共役ジエン化合物、オレフィン化合物、ハロゲン化ビニル化合物、ハロゲン化ビニリデン化合物等が挙げられる。
(Other polymerizable compounds)
The other polymerizable compound that the monomer may contain together with the styrene compound may be any compound that can be copolymerized with the styrene compound, and may generally be a polymerizable compound having an ethylenic unsaturated bond. Such a polymerizable compound is not particularly limited, and for example, a polymerizable compound that is generally used in a RAFT polymerization reaction may be used without any particular limitation.
Examples of such polymerizable compounds include (meth)acrylic compounds, vinyl carboxylate compounds, conjugated diene compounds, olefin compounds, vinyl halide compounds, and vinylidene halide compounds.
(メタ)アクリル化合物としては、アクリル化合物及びメタクリル化合物を包含し、例えば、
(メタ)アクリル酸;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;
1-メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-イソプロピルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-プロピルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-メチルシクロへキシル(メタ)アクリレート、1-エチルシクロへキシル(メタ)アクリレート、1-イソプロピルシクロへキシル(メタ)アクリレート、1-プロピルシクロへキシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート;
γ-ブチロラクトン(メタ)アクリレート等の環状エステル基を有する(メタ)アクリレート;
3,4-エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、β-メチルグリシジルアクリレート、オキセタニル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステル;
メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソオクチルオキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のエチレングリコール(メタ)アクリレート;
等を挙げることができる。
The (meth)acrylic compound includes an acrylic compound and a methacrylic compound, for example,
(Meth)acrylic acid;
Alkyl (meth)acrylates such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, iso-butyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and dodecyl (meth)acrylate;
cycloalkyl (meth)acrylates such as 1-methylcyclopentyl (meth)acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth)acrylate, 1-isopropylcyclopentyl (meth)acrylate, 1-propylcyclopentyl (meth)acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth)acrylate, 1-ethylcyclohexyl (meth)acrylate, 1-isopropylcyclohexyl (meth)acrylate, and 1-propylcyclohexyl (meth)acrylate;
(meth)acrylates having a cyclic ester group, such as γ-butyrolactone (meth)acrylate;
(meth)acrylates having a cyclic ether group, such as 3,4-epoxycyclohexyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, β-methylglycidyl acrylate, and oxetanyl (meth)acrylate;
(meth)acrylic acid esters having a hydroxy group, such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, hydroxybutyl (meth)acrylate, and caprolactone-modified 2-hydroxyethyl (meth)acrylate;
ethylene glycol (meth)acrylates such as methoxydiethylene glycol (meth)acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth)acrylate, isooctyloxydiethylene glycol (meth)acrylate, phenoxytriethylene glycol (meth)acrylate, methoxytriethylene glycol (meth)acrylate, and methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate;
etc. can be mentioned.
カルボン酸ビニルエステル化合物としては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル等の炭素数3~10のカルボン酸ビニルエステル化合物を挙げることができる。Examples of vinyl carboxylate compounds include vinyl carboxylate compounds having 3 to 10 carbon atoms, such as vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl pivalate.
本発明の製造方法に用いる単量体としては、用途や特性等に応じて、スチレン化合物を単独で用いるか、スチレン化合物とその他の重合性化合物との混合物を用いる。単量体としてスチレン化合物とその他の重合性化合物との混合物を用いる場合、単量体の総質量(総含有量)中のスチレン化合物の含有量は、通常、50質量%以上100質量%未満の範囲内で適宜設定できる。As the monomer used in the manufacturing method of the present invention, a styrene compound is used alone or a mixture of a styrene compound and other polymerizable compounds is used depending on the application, characteristics, etc. When a mixture of a styrene compound and other polymerizable compounds is used as a monomer, the content of the styrene compound in the total mass (total content) of the monomers can usually be appropriately set within the range of 50 mass% or more and less than 100 mass%.
<RAFT剤>
RAFT剤としては、RAFT重合反応に通常用いられるRAFT剤を、特に制限されることなく、用いることができる。
このようなRAFT剤としては、例えば、チオカルボニルチオ(-C(=S)-S-)基を含む化合物等が挙げられる。具体的には、ジチオベンゾエート化合物、芳香族又は脂肪族複素環のカルボジチオエート化合物、トリチオカーボネート化合物、ジチオカルバメート化合物、ジチオカーボネート化合物、キサンテート化合物等が挙げられる。また、RAFT剤前駆体として通常用いられるジスルフィド構造を有する化合物を用いることもできる。このようなジスルフィド構造を有する化合物としては、例えば、ビス(チオベンゾイル)ジスルフィド、ビス(ドデシルスルファニルチオカルボニル)ジスルフィド、N,N’-ジメチル-N,N’-ジ(4-ピリジニル)チウラムジスルフィド等が挙げられる。
<RAFT Agent>
As the RAFT agent, any RAFT agent that is usually used in RAFT polymerization reactions can be used without any particular limitation.
Examples of such RAFT agents include compounds containing a thiocarbonylthio (-C(=S)-S-) group. Specific examples include dithiobenzoate compounds, aromatic or aliphatic heterocyclic carbodithioate compounds, trithiocarbonate compounds, dithiocarbamate compounds, dithiocarbonate compounds, and xanthate compounds. In addition, compounds having a disulfide structure that are usually used as RAFT agent precursors can also be used. Examples of such compounds having a disulfide structure include bis(thiobenzoyl) disulfide, bis(dodecylsulfanylthiocarbonyl) disulfide, and N,N'-dimethyl-N,N'-di(4-pyridinyl)thiuram disulfide.
本発明の製造方法に用いるRAFT剤としては、重合活性、分子量分布の制御、化合物の経時安定性等の点で、下記一般式[2]又は[3]で表される化合物であることが好ましい。
R5及びR6としてとりうる炭素数1~20のアルキル基は、無置換アルキル基又は置換アルキル基であり、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよく、直鎖又は分岐鎖であることが好ましい。R5及びR6としてとりうるアルキル基は互いに同一でも異なっていてもよい。
R5及びR6としてとりうるアルキル基の炭素数は、1~20の範囲内で適宜決定され、1~12であることが好ましい。
The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which can be represented by R5 and R6 is an unsubstituted or substituted alkyl group, and may be linear, branched or cyclic, preferably linear or branched. The alkyl groups which can be represented by R5 and R6 may be the same or different from each other.
The number of carbon atoms in the alkyl group which can be represented by R5 and R6 is appropriately determined within the range of 1 to 20, and is preferably 1 to 12.
R5及びR6としてとりうるアルキル基が有しうる置換基について説明する。
ハロゲノ基としては、ハロゲン原子が挙げられ、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数2~21のアルコキシカルボニル基、炭素数6~14のアリール基、炭素数6~14のアリールオキシ基は、上記R1としてとりうる対応する各基と同じである。
置換基として炭素数1~20のアルキル基を有するアミノ基としては、置換基として炭素数1~20のアルキル基を1つ又は2つ有していればよく、例えば、N-アルキルアミノ基、N,N-ジアルキルアミノ基が挙げられる。アミノ基が有するアルキル基は、R1としてとりうる上記炭素数1~20のアルキル基と同じである。
炭素数1~20のアルキルチオ基は、直鎖、分岐鎖若しくは環状鎖のいずれでもよい。このアルキルチオ基の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。
アルコキシポリアルキレングリコールカルボニル基は、-CO-O-(RA5-O)x-RA6で表される基を意味し、ここでRA5はアルキレン基を示し、RA6はアルキル基を示す。RA5としてとりうるアルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が挙げられ、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルキレン基RA5の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。x個のアルキレン基は互いに同一でも異なっていてもよい。RA6としてとりうるアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよい。このアルキル基RA6の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。アルコキシポリアルキレングリコールカルボニル基の炭素数は、カルボニル基、x個のアルキレン基RA4及びアルキル基RA6の炭素数の合計であり、各基の炭素数及びxにより決定される。xは1~500の整数であり、30~250の整数であることが好ましい。
Substituents that the alkyl groups represented by R5 and R6 may have will be described below.
The halogeno group includes a halogen atom, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the alkoxycarbonyl group having 2 to 21 carbon atoms, the aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and the aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms are the same as the corresponding groups which may be taken as R 1 above.
The amino group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent may have one or two alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms as a substituent, and examples of such an amino group include an N-alkylamino group and an N,N-dialkylamino group. The alkyl group of the amino group is the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms that can be taken as R1 .
The alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms may be linear, branched or cyclic. The alkylthio group preferably has 1 to 6 carbon atoms, and more preferably has 1 to 4 carbon atoms.
The alkoxy polyalkylene glycol carbonyl group means a group represented by -CO-O-(R A5 -O)x-R A6 , where R A5 represents an alkylene group and R A6 represents an alkyl group. The alkylene group that can be taken as R A5 includes an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may be any of a straight chain, branched chain, or cyclic chain. The number of carbon atoms in this alkylene group R A5 is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4. The x alkylene groups may be the same or different from each other. The alkyl group that can be taken as R A6 includes an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may be any of a straight chain, branched chain, or cyclic chain. The number of carbon atoms in this alkylene group R A6 is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4. The number of carbon atoms in the alkoxypolyalkylene glycol carbonyl group is the total number of carbon atoms in the carbonyl group, the x number of alkylene groups R A4 , and the alkyl group R A6 , and is determined by the number of carbon atoms in each group and x. x is an integer of 1 to 500, and preferably an integer of 30 to 250.
R5及びR6としてとりうるアルキル基が有しうる置換基は、上述の中でも、カルボキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アルコキシポリアルキレングリコールカルボニル基、N-スクシンイミジルオキシカルボニル基が好ましく、カルボキシ基、シアノ基、アリール基がより好ましい。R5及びR6としてとりうるアルキル基が置換基を有する場合、置換基の数は特に制限されず、例えば1~4個とすることができ、1個又は2個であることが好ましい。1つのアルキル基が2個以上の置換基を有する場合、置換基の組み合わせは、特に制限されず適宜組み合わせることができ、例えば、上記好ましい置換基同士の組み合わせが好ましい。 Among the above-mentioned substituents that the alkyl group that can be taken as R 5 and R 6 can have, a carboxy group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an aryl group, an alkoxypolyalkylene glycol carbonyl group, and an N-succinimidyloxycarbonyl group are preferred, and a carboxy group, a cyano group, and an aryl group are more preferred. When the alkyl group that can be taken as R 5 and R 6 has a substituent, the number of the substituents is not particularly limited, and can be, for example, 1 to 4, and is preferably 1 or 2. When one alkyl group has two or more substituents, the combination of the substituents is not particularly limited and can be appropriately combined, and for example, the combination of the above-mentioned preferred substituents is preferred.
R5及びR6としてとりうるアルキル基が有しうる置換基は、更に置換基を有していてもよい。このような置換基としては、特に制限されず、例えば、後述する置換基Zから選択される基が挙げられ、具体的には、置換基としてアルキル基を有する又は無置換のアミド基、アルコキシカルボニル基、アルケニルオキシカルボニル基等が挙げられる。アミド基が有するアルキル基は、上記R1としてとりうる炭素数1~20のアルキル基と同じである。アルコキシカルボニル基は、上記R1としてとりうる炭素数2~21のアルコキシカルボニル基と同じである。なお、更に有していてもよい置換基は、ヒドロキシ基、メチルカルボニルオキシ基等の置換基を有していてもよい。 The substituents that the alkyl groups that can be taken as R 5 and R 6 may have may further have a substituent. Such substituents are not particularly limited, and include, for example, groups selected from the substituent Z described below. Specific examples include amide groups, alkoxycarbonyl groups, alkenyloxycarbonyl groups, etc., each of which has an alkyl group as a substituent or is unsubstituted. The alkyl group that the amide group has is the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms that can be taken as the above-mentioned R 1. The alkoxycarbonyl group is the same as the alkoxycarbonyl group having 2 to 21 carbon atoms that can be taken as the above-mentioned R 1. The further substituents that may be taken may have a substituent such as a hydroxy group or a methylcarbonyloxy group.
上記一般式[2]で表される化合物は、トリチオカーボネート(トリチオ炭酸)化合物であり、その具体例を実施例及び以下に示すが、本発明は、これらに限定されるものではない。下記具体例において、C12H25は直鎖ドデシル基を示し、xは上記アルコキシポリアルキレングリコールカルボニル基において例示したxと同じである。 The compound represented by the above general formula [2] is a trithiocarbonate compound, and specific examples thereof are shown in the Examples and below, but the present invention is not limited thereto. In the following specific examples, C 12 H 25 represents a linear dodecyl group, and x is the same as x exemplified in the above alkoxypolyalkylene glycol carbonyl group.
R7としてとりうる炭素数1~20のアルキル基は、無置換アルキル基又は置換アルキル基であり、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよく、直鎖又は分岐鎖であることが好ましい。
R7としてとりうるアルキル基の炭素数は、1~20の範囲内で適宜決定され、1~12であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることが更に好ましい。
The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which can be represented by R7 is an unsubstituted or substituted alkyl group, and may be straight-chain, branched-chain or cyclic, preferably straight-chain or branched-chain.
The number of carbon atoms in the alkyl group which can be represented by R 7 is appropriately determined within the range of 1 to 20, and is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 4.
R7としてとりうるアルキル基が有しうる各置換基は、それぞれ、上記R5及びR6としてとりうるアルキル基が有しうる置換基のうち対応する各基と同じである。
R7としてとりうるアルキル基が有しうる置換基は、上述の中でも、カルボキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリール基、N-スクシンイミジルオキシカルボニル基が好ましく、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリール基がより好ましい。R7としてとりうるアルキル基が置換基を有する場合、置換基の数は特に制限されず、例えば1~4個とすることができ、1個又は2個であることが好ましい。1つのアルキル基が2個以上の置換基を有する場合、置換基の組み合わせは、特に制限されず適宜組み合わせることができ、例えば、上記好ましい置換基同士の組み合わせが好ましい。
R7としてとりうるアルキル基は、無置換アルキル基でもよいが、置換アルキル基であることが好ましい。
The substituents which the alkyl group which can be taken as R7 can have are the same as the corresponding groups among the substituents which the alkyl group which can be taken as the above-mentioned R5 and R6 can have.
Among the above-mentioned substituents that the alkyl group that can be taken as R 7 can have, a carboxy group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an aryl group, and an N-succinimidyloxycarbonyl group are preferred, and a cyano group, an alkoxycarbonyl group, and an aryl group are more preferred. When the alkyl group that can be taken as R 7 has a substituent, the number of the substituents is not particularly limited, and can be, for example, 1 to 4, and is preferably 1 or 2. When one alkyl group has two or more substituents, the combination of the substituents is not particularly limited and can be appropriately combined, and for example, the combination of the above-mentioned preferred substituents is preferred.
The alkyl group which can be R7 may be an unsubstituted alkyl group, but is preferably a substituted alkyl group.
R7としてとりうるアルキル基が有しうる置換基は、更に置換基を有していてもよい。このような置換基としては、特に制限されず、例えば、後述する置換基Zから選択される基が挙げられる。 The substituent that the alkyl group that can be R 7 can have may further have a substituent. Such a substituent is not particularly limited, and examples thereof include groups selected from the substituent Z described below.
上記一般式[3]において、Aとしてとりうるアミノ基は、無置換アミノ基、又は、置換基として炭素数1~20のアルキル基もしくは5~7員の環状構造を有する置換アミノ基である。
Aとしてとりうるアミノ基が有しうる置換基としてのアルキル基は、上記R1としてとりうる炭素数1~20のアルキル基と同じである。Aとしてとりうるアミノ基が有しうる置換基としての5~7員の環状構造は、Aとしてとりうる後述する5~7員の環状構造と同じである。置換アミノ基は、置換基を少なくとも1つ有していればよいが、2つ有していることが好ましい。2つの置換基は、2つともアルキル基であっても環状構造であってもよく、1つがアルキル基で1つが環状構造であってもよい。
In the above general formula [3], the amino group that can be taken as A is an unsubstituted amino group, or a substituted amino group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a 5- to 7-membered cyclic structure as a substituent.
The alkyl group as a substituent that the amino group that can be represented by A can have is the same as the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms that can be represented by R1 above. The 5- to 7-membered cyclic structure as a substituent that the amino group that can be represented by A can have is the same as the 5- to 7-membered cyclic structure that can be represented by A described below. The substituted amino group may have at least one substituent, but preferably has two. The two substituents may both be alkyl groups or cyclic structures, or one may be an alkyl group and the other a cyclic structure.
また、Aとしてとりうる5~7員の環状構造(環基)は、無置換の環状構造、又は、置換基として、ハロゲノ基、シアノ基、炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数1~20のアルコキシ基を有する環状構造である。
上記環状構造は、5~7員の環状構造を有していれば特に制限されず、芳香族環基であっても非芳香族環基であってもよい。この環状構造は、5員又は6員の環構造が好ましく、通常単環構造である。また、上記環状構造は、炭化水素環基であっても複素環基であってもよい。上記環状構造が複素環基である場合、複素環基が環構造中に有するヘテロ原子としては、特に制限されず、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。1つの複素環は、その環中に1個以上のヘテロ原子を有しており、通常、1~3個有している。
上記環状構造としては、例えば、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基等の芳香族環基、飽和脂肪族炭化水素環基、飽和脂肪族複素環基、不飽和脂肪族炭化水素環基、不飽和脂肪族複素環基等の非芳香族環基が挙げられる。
上記芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基としては、それぞれ、特に制限されず、例えば、上記R1としてとりうる炭素数6~14のアリール基又は炭素数6~14のヘテロアリール基と同じであることが好ましい。上記芳香族炭化水素環基としては、ベンゼン環基が好ましい。上記芳香族複素環基としては、環構成原子として窒素原子を含む含窒素複素環が好ましく、ピロール環基、ピラゾール環基、ピリジン環基がより好ましい。
上記飽和脂肪族炭化水素環基としては、特に制限されず、後述する置換基Zにおけるシクロアルキル基が挙げられる。上記不飽和脂肪族炭化水素環基としては、例えば、飽和脂肪族炭化水素環基の隣接する2つの環構成炭素原子から水素原子を1つもしくは2つずつ除去して二重結合もしくは三重結合に変換した環基が挙げられる。
上記飽和脂肪族複素環基としては、特に制限されず、例えば、後述する置換基Zにおけるヘテロ環基のうちの脂肪族ヘテロ環基が挙げられる。上記不飽和脂肪族複素環基としては、例えば、飽和脂肪族複素環基の隣接する2つの環構成炭素原子から水素原子を1つずつ除去して二重結合に変換した環基が挙げられる。
上記環状構造としては、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基が好ましく、ベンゼン環基、ピロール環基、ピラゾール環基、ピリジン環基がより好ましい。
The 5- to 7-membered cyclic structure (ring group) which can be represented by A is an unsubstituted cyclic structure or a cyclic structure having, as a substituent, a halogeno group, a cyano group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
The cyclic structure is not particularly limited as long as it has a 5- to 7-membered cyclic structure, and may be an aromatic cyclic group or a non-aromatic cyclic group. This cyclic structure is preferably a 5- or 6-membered cyclic structure, and is usually a monocyclic structure. The cyclic structure may be a hydrocarbon cyclic group or a heterocyclic group. When the cyclic structure is a heterocyclic group, the heteroatom contained in the cyclic structure of the heterocyclic group is not particularly limited, and examples thereof include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a silicon atom, and a phosphorus atom. A heterocycle has one or more heteroatoms in the ring, and usually has 1 to 3 heteroatoms.
Examples of the cyclic structure include aromatic ring groups such as an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, and non-aromatic ring groups such as a saturated aliphatic hydrocarbon ring group, a saturated aliphatic heterocyclic group, an unsaturated aliphatic hydrocarbon ring group, or an unsaturated aliphatic heterocyclic group.
The aromatic hydrocarbon ring group and aromatic heterocyclic group are not particularly limited, and are preferably the same as the aryl group having 6 to 14 carbon atoms or the heteroaryl group having 6 to 14 carbon atoms that can be taken as R1 . The aromatic hydrocarbon ring group is preferably a benzene ring group. The aromatic heterocyclic group is preferably a nitrogen-containing heterocycle containing a nitrogen atom as a ring-constituting atom, and more preferably a pyrrole ring group, a pyrazole ring group, or a pyridine ring group.
The saturated aliphatic hydrocarbon ring group is not particularly limited, and examples thereof include the cycloalkyl groups described below for the substituent Z. Examples of the unsaturated aliphatic hydrocarbon ring group include ring groups obtained by removing one or two hydrogen atoms from each of two adjacent ring carbon atoms of a saturated aliphatic hydrocarbon ring group to convert the ring carbon atoms into a double bond or triple bond.
The saturated aliphatic heterocyclic group is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic heterocyclic groups among the heterocyclic groups in the substituent Z described below. Examples of the unsaturated aliphatic heterocyclic group include ring groups obtained by removing one hydrogen atom each from two adjacent ring carbon atoms of a saturated aliphatic heterocyclic group to convert them into double bonds.
The cyclic structure is preferably an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, and more preferably a benzene ring group, a pyrrole ring group, a pyrazole ring group or a pyridine ring group.
上記環状構造が有しうる各置換基は、それぞれ、上記R1としてとりうる対応する各基と同じであることが好ましい。
上記環状構造が有する置換基は、上述の中でも、シアノ基、ハロゲノ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基が好ましい。上記環状構造が置換基を有する場合、置換基の数は特に制限されず、例えば5員の環構造であれば1~4個、6員の環構造であれば1~5個とすることができ、いずれも1~3個であることが好ましい。1つの上記環状構造が2個以上の置換基を有する場合、置換基の組み合わせは、特に制限されず適宜組み合わせることができ、例えば、上記好ましい置換基同士の組み合わせが好ましい。
Each of the substituents which the cyclic structure may have is preferably the same as each of the corresponding groups which may be taken as R 1 above.
Among the above, the substituents possessed by the cyclic structure are preferably a cyano group, a halogeno group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. When the cyclic structure has a substituent, the number of the substituents is not particularly limited, and for example, it can be 1 to 4 for a 5-membered cyclic structure, and 1 to 5 for a 6-membered cyclic structure, and both are preferably 1 to 3. When one of the cyclic structures has two or more substituents, the combination of the substituents is not particularly limited and can be appropriately combined, and for example, a combination of the above-mentioned preferred substituents is preferable.
上記一般式[3]で表される化合物において、AとR7との組み合わせは、特に制限されず適宜組み合わせることができ、例えば、上記好ましいもの同士の組み合わせが好ましい。 In the compound represented by the above general formula [3], the combination of A and R7 is not particularly limited and can be appropriately combined. For example, the combination of the above preferred ones is preferable.
上記一般式[3]で表される化合物としては、ジチオカーボネート化合物、ジチオカルバメート化合物等を包含し、その具体例として、メチル-2-フェニル-2-(フェニルカルボノチオイルチオ)アセテート、更に実施例及び以下に示す化合物が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Compounds represented by the above general formula [3] include dithiocarbonate compounds, dithiocarbamate compounds, etc., specific examples of which include methyl-2-phenyl-2-(phenylcarbonothioylthio)acetate, as well as the compounds shown in the examples and below, but the present invention is not limited to these.
- 置換基Z -
アルキル基(好ましくは炭素数1~20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、tert-ブチル、ペンチル、ヘプチル、1-エチルペンチル、ベンジル、2-エトキシエチル、1-カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル等、本明細書においてアルキル基というときには通常シクロアルキル基を含む意味であるが、ここでは別記する。)、アリール基(好ましくは炭素数6~26のアリール基、例えば、フェニル、1-ナフチル、4-メトキシフェニル、2-クロロフェニル、3-メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数2~20のヘテロ環基で、より好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を環構成原子として有する5又は6員環のヘテロ環基である。ヘテロ環基には芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む。例えば、テトラヒドロピラン環基、テトラヒドロフラン環基、2-ピリジル、4-ピリジル、2-イミダゾリル、2-ベンゾイミダゾリル、2-チアゾリル、2-オキサゾリル、ピロリドン基等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1-ナフチルオキシ、3-メチルフェノキシ、4-メトキシフェノキシ等)、ヘテロ環オキシ基(上記ヘテロ環基に-O-基が結合した基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2-エチルヘキシルオキシカルボニル、ドデシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1-ナフチルオキシカルボニル、3-メチルフェノキシカルボニル、4-メトキシフェノキシカルボニル等)、ヘテロ環オキシカルボニル基(上記ヘテロ環基に-O-CO-基が結合した基)、置換アミノ基(好ましくは炭素数1~20のアルキルアミノ基、炭素数6~26のアリールアミノ基を含み、例えば、N,N-ジメチルアミノ、N,N-ジエチルアミノ、N-エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(-SO2NH2)、置換スルファモイル基(好ましくは炭素数1~20のスルファモイル基、例えば、N,N-ジメチルスルファモイル、N-フェニルスルファモイル等)、アシル基(アルキルカルボニル基、アルケニルカルボニル基、アルキニルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、オクタノイル、ヘキサデカノイル、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル等)、アシルオキシ基(アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、オクタノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ニコチノイルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素数7~23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20のカルバモイル基、例えば、N,N-ジメチルカルバモイル、N-フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1~20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1-ナフチルチオ、3-メチルフェニルチオ、4-メトキシフェニルチオ等)、ヘテロ環チオ基(上記ヘテロ環基に-S-基が結合した基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシシリル基、例えば、モノメトキシシリル、ジメトキシシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル等)、アリールオキシシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールオキシシリル基、例えば、トリフェニルオキシシリル等)、亜リン酸基(-OPH(=O)(-OH))、置換亜リン酸基(好ましくは炭素数が1~20である亜リン酸基、例えば、-OP(=O)(-OH)(RP))、ホスホリル基(-OPH2(=O))、置換ホスホリル基(好ましくは炭素数1~20のリン酸基、例えば、-OP(=O)(RP)2)、ホスホニル基(好ましくは炭素数1~20のホスホニル基、例えば、-P(=O)(RP)2)、ホスフィニル基(-P(=O)H2)、置換ホスフィニル基(好ましくは炭素数1~20のホスフィニル基、例えば、-P(=O)(RP)2)、ホスホン酸基(-P(=O)(OH)2)、置換ホスホン酸基(好ましくは炭素数1~20のホスホン酸基、例えば、-P(=O)(ORP)2)、スルホ基(スルホン酸基)、カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。RPは置換基(好ましくは置換基Zから選択される基)である。
また、これらの置換基Zで挙げた各基は、上記置換基Zが更に置換していてもよい。
- Substituent Z -
Alkyl groups (preferably alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl groups (preferably alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, for example, vinyl, allyl, oleyl, etc.), alkynyl groups (preferably alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc.), cycloalkyl groups (preferably cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.), In the specification, the term "alkyl group" generally includes cycloalkyl groups, but this will be described separately here.), aryl groups (preferably aryl groups having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), heterocyclic groups (preferably heterocyclic groups having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a 5- or 6-membered heterocyclic group having at least one oxygen atom, sulfur atom, or nitrogen atom as a ring-constituting atom. Heterocyclic groups include aromatic heterocyclic groups and aliphatic heterocyclic groups. For example, a tetrahydropyran ring group, a tetrahydrofuran ring group, 2-pyridyl, 4-pyridyl, lysyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, pyrrolidone group, etc.), alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.), aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), heterocyclic oxy group (a group in which the above heterocyclic group is bonded to an -O- group), alkoxycarbonyl group (preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxy, xyloxycarbonyl, dodecyloxycarbonyl, etc.), aryloxycarbonyl groups (preferably aryloxycarbonyl groups having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenoxycarbonyl, 1-naphthyloxycarbonyl, 3-methylphenoxycarbonyl, 4-methoxyphenoxycarbonyl, etc.), heterocyclic oxycarbonyl groups (groups in which the above heterocyclic groups are bonded to an -O-CO- group), substituted amino groups (preferably alkylamino groups having 1 to 20 carbon atoms, arylamino groups having 6 to 26 carbon atoms, for example, N,N-dimethylamino, N,N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfamoyl groups (-SO 2 NH 2 ), substituted sulfamoyl groups (preferably sulfamoyl groups having 1 to 20 carbon atoms, for example, N,N-dimethylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl, etc.), acyl groups (including alkylcarbonyl groups, alkenylcarbonyl groups, alkynylcarbonyl groups, arylcarbonyl groups, and heterocyclic carbonyl groups, preferably acyl groups having 1 to 20 carbon atoms, for example, acetyl, propionyl, butyryl, octanoyl, hexadecanoyl, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, benzoyl, naphthoyl, and nicotinoyl), acyloxy groups (alkylcarbonyloxy groups, alkenylcarbonyloxy groups, alkynylcarbonyloxy groups, heterocyclic carbonyloxy groups, etc. group, preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, octanoyloxy, hexadecanoyloxy, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, nicotinoyloxy, etc.), an aryloyloxy group (preferably an aryloyloxy group having 7 to 23 carbon atoms, for example, benzoyloxy, naphthoyloxy, etc.), a carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, N,N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), an acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, for example, acetylamino, benzoylamino, etc.), an alkyl group, Examples of suitable arylthio groups include alkylthio groups (preferably alkylthio groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, isopropylthio, and benzylthio), arylthio groups (preferably arylthio groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenylthio, 1-naphthylthio, 3-methylphenylthio, and 4-methoxyphenylthio), heterocyclic thio groups (groups in which the above-mentioned heterocyclic groups are bonded to an -S- group), alkylsulfonyl groups (preferably alkylsulfonyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methylsulfonyl and ethylsulfonyl), arylsulfonyl groups (preferably arylsulfonyl groups having 6 to 22 carbon atoms, such as benzenesulfonyl), and alkylsilyl groups (preferably arylsulfonyl groups having 1 to 20 carbon atoms). alkylsilyl groups, for example, monomethylsilyl, dimethylsilyl, trimethylsilyl, triethylsilyl, etc.), arylsilyl groups (preferably arylsilyl groups having 6 to 42 carbon atoms, for example, triphenylsilyl, etc.), alkoxysilyl groups (preferably alkoxysilyl groups having 1 to 20 carbon atoms, for example, monomethoxysilyl, dimethoxysilyl, trimethoxysilyl, triethoxysilyl, etc.), aryloxysilyl groups (preferably aryloxysilyl groups having 6 to 42 carbon atoms, for example, triphenyloxysilyl, etc.), phosphite groups (-OPH(=O)(-OH)), substituted phosphite groups (preferably phosphite groups having 1 to 20 carbon atoms, for example, -OP(=O)(-OH)(R P )), phosphoryl group (-OPH 2 (=O)), substituted phosphoryl group (preferably a phosphate group having 1 to 20 carbon atoms, for example, -OP(=O)(R P ) 2 ), phosphonyl group (preferably a phosphonyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, -P(=O)(R P ) 2 ), phosphinyl group (-P(=O)H 2 ), substituted phosphinyl group (preferably a phosphinyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, -P(=O)(R P ) 2 ), phosphonic acid group (-P(=O)(OH) 2 ), substituted phosphonic acid group (preferably a phosphonic acid group having 1 to 20 carbon atoms, for example, -P(=O)(OR P ) 2 ), sulfo group (sulfonic acid group), carboxy group, hydroxy group, sulfanyl group, cyano group, halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.). R 1 P is a substituent (preferably a group selected from the substituent Z).
Each of the groups given as the substituent Z may be further substituted with the above-mentioned substituent Z.
RAFT剤は、公知の方法に準じて適宜合成してもよく、市販品を用いることもできる。合成方法としては、例えば、上記特許文献2及び4に記載の方法、後述する実施例で挙げた文献等に記載の方法が挙げられる。 The RAFT agent may be appropriately synthesized according to a known method, or a commercially available product may be used. Examples of the synthesis method include the methods described in Patent Documents 2 and 4 above, and the methods described in the literature cited in the examples described below.
本発明の製造方法において、RAFT剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
RAFT剤の使用量は、特に制限されず、目標とするスチレン重合体の分子量等に応じて適宜設定できる。その一例を挙げると、例えば、下記式に基づきRAFT剤の使用量を設定することができる。
目標とするスチレン重合体の分子量={スチレン化合物を含む単量体の使用量(mol)/RAFT剤の使用量(mol)}×スチレン化合物を含む単量体の分子量+RAFT剤の分子量
In the production method of the present invention, the RAFT agent may be used alone or in combination of two or more kinds.
The amount of the RAFT agent used is not particularly limited and can be appropriately set depending on the target molecular weight of the styrene polymer, etc. As an example, the amount of the RAFT agent used can be set based on the following formula.
Target molecular weight of styrene polymer = {amount of monomer including styrene compound used (mol) / amount of RAFT agent used (mol)} x molecular weight of monomer including styrene compound + molecular weight of RAFT agent
<アゾ重合開始剤>
アゾ重合開始剤は、単量体等の水素引き抜きが起こりにくいと考えられ、ペルオキシド重合開始剤に比して安全に重合反応を行うことができ、本発明の製造方法における分子量分布の制御に貢献する。本発明の製造方法においては、アゾ重合開始剤の中でも、10時間半減期温度が90℃以上であるアゾ重合開始剤を選択してRAFT剤と併用して110℃以上で重合反応を行う。これにより、短時間であっても高い転化率で安全に単量体の重合反応を進行させることができ、しかも狭い分子量分布のスチレン重合体を製造できる。
10時間半減期温度は、例えば特許第6657883号公報の明細書段落0031に示す方法に準じて測定される。
<Azo Polymerization Initiator>
Azo polymerization initiators are considered to be less likely to cause hydrogen abstraction from monomers, etc., and can carry out polymerization reactions safely compared to peroxide polymerization initiators, contributing to control of molecular weight distribution in the production method of the present invention. In the production method of the present invention, among azo polymerization initiators, an azo polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 90°C or higher is selected and used in combination with a RAFT agent to carry out a polymerization reaction at 110°C or higher. This makes it possible to safely proceed with the polymerization reaction of monomers at a high conversion rate even in a short time, and to produce a styrene polymer with a narrow molecular weight distribution.
The 10-hour half-life temperature is measured, for example, according to the method described in paragraph 0031 of the specification of Japanese Patent No. 6657883.
10時間半減期温度が90℃以上であるアゾ重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(n-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)(10時間半減期温度:110℃)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)(10時間半減期温度:110℃)等が挙げられる。
アゾ重合開始剤は、適宜合成してもよく、市販品を用いることもできる。市販品としては、例えば、富士フイルム和光純薬社製のアゾ重合開始剤が挙げられる。
Examples of azo polymerization initiators having a 10-hour half-life temperature of 90° C. or higher include 2,2′-azobis(n-butyl-2-methylpropionamide) (10-hour half-life temperature: 110° C.), 2,2′-azobis(2,4,4-trimethylpentane) (10-hour half-life temperature: 110° C.), and the like.
The azo polymerization initiator may be appropriately synthesized, or a commercially available product may be used, such as an azo polymerization initiator manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
本発明の製造方法において、アゾ重合開始剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
アゾ重合開始剤の使用量は、特に制限されず、目標とするスチレン重合体の分子量等に応じて適宜設定できる。また、アゾ重合開始剤の使用量とRAFT剤の使用量とのモル比[アゾ重合開始剤:RAFT剤]も特に制限されず、その一例を挙げると、例えば、分散度低減などの点で、1:1~1:100であることが好ましく、1:2~1:75であることがより好ましい。
In the production method of the present invention, the azo polymerization initiator may be used alone or in combination of two or more kinds.
The amount of the azo polymerization initiator used is not particularly limited, and can be appropriately set depending on the target molecular weight of the styrene polymer, etc. The molar ratio of the amount of the azo polymerization initiator used to the amount of the RAFT agent used [azo polymerization initiator:RAFT agent] is also not particularly limited, and as an example, from the viewpoint of reducing the degree of dispersion, it is preferably 1:1 to 1:100, and more preferably 1:2 to 1:75.
<重合禁止剤>
本発明の製造方法は、RAFT剤及びアゾ重合開始剤に加えて重合禁止剤の共存下で、行うこともできる。重合禁止剤としては、ヒドロキノン化合物、ベンゾキノン化合物等が挙げられ、具体的には、4-tert-ブチルカテコール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、tert-ブチルヒドロキノン、ジブチルヒドロキシトルエン等のヒドロキノン化合物、ベンゾキノン等のベンゾキノン化合物が挙げられる。
本発明の製造方法において、重合禁止剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
重合禁止剤の使用量は、特に制限されず、例えば、単量体1gに対して、10~3000ppmとすることができ、10~1000ppmであることがより好ましく、20~200ppmであることがより好ましい。
<Polymerization inhibitor>
The production method of the present invention can also be carried out in the presence of a polymerization inhibitor in addition to the RAFT agent and the azo polymerization initiator. Examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone compounds and benzoquinone compounds, and specific examples thereof include hydroquinone compounds such as 4-tert-butylcatechol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, tert-butylhydroquinone, and dibutylhydroxytoluene, and benzoquinone compounds such as benzoquinone.
In the production method of the present invention, the polymerization inhibitor may be used alone or in combination of two or more kinds.
The amount of the polymerization inhibitor used is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 3000 ppm, more preferably 10 to 1000 ppm, and even more preferably 20 to 200 ppm, per gram of monomer.
<有機溶媒>
本発明の製造方法は、後述するように、無溶媒条件で行うこともできるし、有機溶媒中で行うこともできる。
有機溶媒としては、通常この分野で用いられるものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、トルエン、キシレン、アニソール、ブタノール、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが好ましい。
本発明の製造方法において、有機溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒の使用量は、有機溶媒に溶解する単量体等の種類及び使用量により溶液の粘度等が変動するので一義的に決定できないが、その一例を挙げると、例えば、単量体、RAFT剤、アゾ重合開始剤等の固形分含有量が、10~80質量%となる量とすることができ、25~70質量%となる量が好ましい。
<Organic solvent>
The production method of the present invention can be carried out under solvent-free conditions or in an organic solvent, as described below.
The organic solvent may be any that is generally used in this field without any particular limitation. Examples include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, toluene, xylene, anisole, butanol, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, cyclohexanone, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and dimethylsulfoxide. Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and ethyl lactate are preferred.
In the production method of the present invention, the organic solvent may be used alone or in combination of two or more kinds.
The amount of the organic solvent used cannot be uniquely determined because the viscosity of the solution varies depending on the type and amount of the monomer, etc. dissolved in the organic solvent. As an example, the amount of the organic solvent used can be such that the solid content of the monomer, RAFT agent, azo polymerization initiator, etc. becomes 10 to 80 mass %, and preferably becomes 25 to 70 mass %.
<その他の成分>
本発明の製造方法においては、単量体、RAFT剤及びアゾ重合開始剤に加えて、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、特に制限されず、重合体の製造に通常用いる成分、スチレン重合体の用途に応じて用いる成分等が挙げられ、具体的には、増感剤等が挙げられる。その他の成分の使用量は、特に制限されず、適宜設定され、例えば上記固形分含有量中、0~5質量部とすることができる。
本発明の製造方法においては、重合開始剤として、ペルオキシド重合開始剤を使用しないことが、水素引き抜き等に起因するスチレン重合体の特性低下を抑制でき、また安全性を確保できる点で、好ましい。本発明において、ペルオキシド重合開始剤を使用しないとは、ペルオキシド重合開始剤の使用量が0質量%である態様に加えて、本発明の効果を損なわない程度、例えば固形分含有量中1質量%未満でペルオキシド重合開始剤を用いる態様を包含する。
<Other ingredients>
In the production method of the present invention, in addition to the monomer, the RAFT agent, and the azo polymerization initiator, other components may be contained. The other components are not particularly limited, and include components that are usually used in the production of polymers, and components that are used depending on the application of the styrene polymer, and specifically, sensitizers and the like. The amount of the other components used is not particularly limited, and is appropriately set, and can be, for example, 0 to 5 parts by mass in the above solid content.
In the production method of the present invention, it is preferable not to use a peroxide polymerization initiator as a polymerization initiator, in that deterioration of the properties of the styrene polymer caused by hydrogen abstraction, etc. can be suppressed and safety can be ensured. In the present invention, not using a peroxide polymerization initiator includes an embodiment in which the amount of the peroxide polymerization initiator used is 0 mass %, as well as an embodiment in which the peroxide polymerization initiator is used to the extent that the effects of the present invention are not impaired, for example, less than 1 mass % of the solid content.
<スチレン重合体の製造方法>
次に、本発明の製造方法について具体的に説明する。
(重合反応工程)
本発明の製造方法においては、スチレン化合物を含む単量体を、RAFT剤及び10時間半減期温度が90℃以上であるアゾ重合開始剤の存在下、110℃以上で重合反応させる。
この重合反応に際して、単量体、RAFT剤及びアゾ重合開始剤の使用量は、上述の通りである。この重合反応は、上記有機溶媒中で行うこともでき、無溶媒条件下で行うこともできる。本発明において、無溶媒条件とは、重合反応に溶媒を積極的に用いない条件を意味し、不可避的に混在する溶媒までも無含有とすることを意味するものではない。具体的には、無溶媒条件とは、溶媒の使用量が0質量%である態様に加えて、1質量%未満である態様を包含する。
この重合反応は、無撹拌でも、一般的な反応装置を用いて攪拌を行ってもよい。
また、この重合反応は、バッチ反応(一括仕込み、モノマー・開始剤滴下)であっても、フロー反応(連続反応)であってもよい。安全性の観点から、滴下重合が好ましい。
<Method of producing styrene polymer>
Next, the production method of the present invention will be specifically described.
(Polymerization reaction process)
In the production method of the present invention, a monomer containing a styrene compound is polymerized at 110° C. or higher in the presence of a RAFT agent and an azo polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 90° C. or higher.
In this polymerization reaction, the amounts of the monomer, the RAFT agent and the azo polymerization initiator used are as described above. This polymerization reaction can be carried out in the organic solvent or under solvent-free conditions. In the present invention, the solvent-free conditions refer to conditions in which no solvent is actively used in the polymerization reaction, and do not mean that the reaction is free of solvents that are inevitably mixed in. Specifically, the solvent-free conditions include an embodiment in which the amount of solvent used is less than 1% by mass, in addition to an embodiment in which the amount of solvent used is 0% by mass.
This polymerization reaction may be carried out without stirring or with stirring using a general reaction apparatus.
The polymerization reaction may be a batch reaction (lump-sum charging, dropwise addition of monomer and initiator) or a flow reaction (continuous reaction). From the viewpoint of safety, dropwise polymerization is preferred.
反応温度(重合温度)は、110℃以上であればよく、112℃以上であることが好ましく、115℃以上であることがより好ましい。上限温度は、用いる単量体の常圧(1気圧)での沸点以下であれば特に制限されず、単量体の揮発による転化率の低下、安全性等を考慮して、適宜設定することができる。上限温度の一例を挙げると、例えば、160℃未満とすることができ、140℃未満であることが好ましい。
反応時間は、反応スケール、反応温度等の変更により一義的に決定できないが、例えば、10~24時間とすることができる。本発明の製造方法は、短時間でも高い転化率を示すため、反応時間を短く設定することができ、例えば、5~12時間とすることもできる。
The reaction temperature (polymerization temperature) may be 110° C. or higher, preferably 112° C. or higher, and more preferably 115° C. or higher. The upper limit temperature is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the boiling point of the monomer used at normal pressure (1 atm), and can be appropriately set in consideration of the decrease in conversion rate due to volatilization of the monomer, safety, etc. As an example of the upper limit temperature, it can be, for example, less than 160° C., and preferably less than 140° C.
The reaction time cannot be uniquely determined due to changes in the reaction scale, reaction temperature, etc., but can be, for example, 10 to 24 hours. Since the production method of the present invention shows a high conversion rate even in a short time, the reaction time can be set short, for example, to 5 to 12 hours.
重合反応を行う環境としては、特に制限されず、通常、不活性ガス環境下であることが好ましい。また、重合反応を行うに際して、原料混合物を脱気(脱酸素化)することが好ましい。これらの操作により、重合反応をより速やかかつ均一に進行させることができ、更に狭い分子量分布を実現できる。原料混合物を脱気する方法としては、特に限定されず公知の方法を適用でき、例えば、反応容器内の原料混合物中に不活性ガスをバブリングする方法が挙げられる。不活性ガス環境下で重合反応を行う場合、重合反応環境(通常反応容器内)を不活性ガスで置換できる方法であれば特に制限されることなく適用できる。例えば、反応容器内に不活性ガスを充填する方法、反応容器内に不活性ガスを流通させる方法が挙げられる。用いる不活性ガスとしては、通常用いられる各種ガスが挙げられ、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられる。The environment in which the polymerization reaction is carried out is not particularly limited, and is usually preferably in an inert gas environment. In addition, when carrying out the polymerization reaction, it is preferable to degas (deoxygenate) the raw material mixture. By these operations, the polymerization reaction can proceed more quickly and uniformly, and a narrower molecular weight distribution can be achieved. The method for degassing the raw material mixture is not particularly limited and any known method can be applied, for example, a method of bubbling an inert gas into the raw material mixture in a reaction vessel. When carrying out the polymerization reaction in an inert gas environment, any method that can replace the polymerization reaction environment (usually in a reaction vessel) with an inert gas can be applied without any particular limitation. For example, a method of filling an inert gas into a reaction vessel and a method of circulating an inert gas into a reaction vessel can be used. Examples of the inert gas used include various gases that are usually used, such as nitrogen gas and argon gas.
上述のようにして、単量体を(RAFT)重合反応させて、スチレン重合体を合成(製造)できる。As described above, the monomers can be polymerized (RAFT) to synthesize (produce) a styrene polymer.
(その他の工程)
本発明の製造方法においては、重合反応終了後、スチレン重合体を単離、回収する。その際に、スチレン重合体を精製する工程を行うこともできる。精製法としては、通常の方法を適用することができ、例えば、沈殿法、膜分離法等が挙げられる。
本発明の製造方法においては、得られたスチレン重合体の末端に結合しているRAFT剤の開裂残基を通常の方法で除去する工程を行ってもよい。
本発明の製造方法において、重合禁止剤を用いる場合、重合反応後の反応混合物から重合禁止剤又はその分解物等を除去する工程を行ってもよいが、コストがかかることや、予期せぬ重合物の生成などが懸念されるため、行わなくてもよい。重合禁止剤等を除去する工程としては、特に制限されず、蒸留、セライト濾過等の通常の方法が挙げられる。
(Other processes)
In the production method of the present invention, after the polymerization reaction is completed, the styrene polymer is isolated and recovered. At that time, a step of purifying the styrene polymer may be carried out. As the purification method, a conventional method may be applied, for example, a precipitation method, a membrane separation method, etc.
In the production method of the present invention, a step of removing the cleavage residue of the RAFT agent bonded to the terminal of the obtained styrene polymer by a conventional method may be carried out.
In the production method of the present invention, when a polymerization inhibitor is used, a step of removing the polymerization inhibitor or its decomposition products from the reaction mixture after the polymerization reaction may be carried out, but this step is not necessary since it is costly and there is a concern of the generation of unexpected polymers, etc. The step of removing the polymerization inhibitor, etc. is not particularly limited, and examples thereof include ordinary methods such as distillation and celite filtration.
単量体の重合方法において反応温度を高めると、一般的には得られる重合体の分子量分布は広がる傾向にある。しかし、上述の重合反応工程を有する本発明の製造方法は、反応温度を高めても分子量分布の広がりを抑制することができ、狭い分子量分布を有するスチレン重合体を、短時間であっても高い転化率で、しかも安全に製造することができる。
転化率は、単量体の種類及び使用量、固形分含有量、反応時間等の変更により一義的に決定できないが、一例を挙げると、例えば、5時間の重合反応で65%以上であり、この値は従来の重合方法の転化率、例えば特許文献2の方法(48時間で52%)に対して高い値である。本発明の製造方法において、転化率は、固形分濃度及び反応温度を高くすると向上する傾向にあり、また反応時間を長くすると高くなる傾向にある。
In general, when the reaction temperature is increased in a method for polymerizing a monomer, the molecular weight distribution of the resulting polymer tends to broaden. However, the production method of the present invention having the above-mentioned polymerization reaction step can suppress the broadening of the molecular weight distribution even when the reaction temperature is increased, and can safely produce a styrene polymer having a narrow molecular weight distribution at a high conversion rate even in a short time.
Although the conversion rate cannot be determined univocally due to changes in the type and amount of monomer, solid content, reaction time, etc., as one example, it is 65% or more after a 5-hour polymerization reaction, which is higher than the conversion rates of conventional polymerization methods, such as the method of Patent Document 2 (52% after 48 hours). In the production method of the present invention, the conversion rate tends to improve as the solid concentration and reaction temperature are increased, and also tends to increase as the reaction time is extended.
<スチレン重合体>
上述のように、本発明の製造方法により、スチレン重合体が得られる。本発明において、スチレン重合体は、その主鎖がスチレン化合物に由来する構成成分(スチレン構成成分)を有していればよく、主鎖がスチレン構成成分からなるスチレンの単独重合体と、主鎖がスチレン構成成分と上述の他の重合性化合物に由来する構成成分(重合性化合物構成成分)とを有する、スチレンと他の重合性化合物との共重合体とを包含する。ただし、共重合体中のスチレン成分の含有率は共重合体の全構成成分に対して50質量%以上であり、特性、用途等に応じてスチレン成分の含有量を50質量%以上100質量%未満の範囲内で適宜設定できる。
スチレン重合体は、その他の重合性化合物の選択、例えば多官能重合性化合物の使用により、直鎖状、分岐状(グラフト構造、多分岐構造)の分子構造とすることができる。
スチレン重合体の末端には、通常、RAFT剤の開裂残基が結合しているが、これに限定されない。
<Styrene polymer>
As described above, the styrene polymer can be obtained by the manufacturing method of the present invention. In the present invention, the styrene polymer may have a component (styrene component) derived from a styrene compound in its main chain, and includes a styrene homopolymer having a styrene component in its main chain, and a copolymer of styrene and another polymerizable compound having a styrene component and a component (polymerizable compound component) derived from the other polymerizable compound in its main chain. However, the content of the styrene component in the copolymer is 50% by mass or more based on the total components of the copolymer, and the content of the styrene component can be appropriately set within a range of 50% by mass or more and less than 100% by mass depending on the characteristics, applications, etc.
The styrene polymer can have a linear or branched (graft structure, multi-branched structure) molecular structure by selecting other polymerizable compounds, for example, by using a polyfunctional polymerizable compound.
The styrene polymer usually has a cleavable residue of a RAFT agent bonded to its end, but this is not limited thereto.
本発明の製造方法で得られるスチレン重合体の数量平均分子量(Mn)は、特に限定されないが、例えば、1,000~50,000であることが好ましく、3,000~50,000であることがより好ましく、5,000~40,000であることが更に好ましく、7,000~20,000であることが特に好ましい。
スチレン重合体の分子量分布(質量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、狭い範囲にあり、例えば、1.30以下とすることができ、1.25以下であることが好ましく、1.20以下まで狭小化することもできる。特に、スチレン重合体は数平均分子量Mnが7,000以上であっても、上記範囲の狭い分子量分布を維持しており、高分子量でかつ低分散度を実現できる。各分子量の測定方法については後述する実施例にて説明する。
The number average molecular weight (Mn) of the styrene polymer obtained by the production method of the present invention is not particularly limited, but is, for example, preferably 1,000 to 50,000, more preferably 3,000 to 50,000, further preferably 5,000 to 40,000, and particularly preferably 7,000 to 20,000.
The molecular weight distribution (mass average molecular weight Mw/number average molecular weight Mn) of the styrene polymer is in a narrow range, and can be, for example, 1.30 or less, preferably 1.25 or less, and can be narrowed to 1.20 or less. In particular, even if the number average molecular weight Mn of the styrene polymer is 7,000 or more, the molecular weight distribution remains narrow in the above range, and a high molecular weight and low dispersity can be realized. The method for measuring each molecular weight will be described in the examples below.
本発明の製造方法で得られるスチレン重合体は、種々の用途に用いることができ、例えば、光学用途、パターニング材料(例えばレジスト用途)、ライフサイエンス用途、分散材用途、接着材用途、エラストマー材用途、多孔質材料用途、ドラッグデリバリー用途、表面修飾剤等の各用途が挙げられる。特に、スチレン重合体は、上記範囲の狭い分子量分布を有するため、レジスト用途に好適に用いられる。The styrene polymer obtained by the manufacturing method of the present invention can be used for various applications, such as optical applications, patterning materials (e.g., resist applications), life science applications, dispersion materials, adhesives, elastomer materials, porous materials, drug delivery applications, and surface modifiers. In particular, the styrene polymer has a narrow molecular weight distribution within the above range, and is therefore suitable for use in resist applications.
以下に、実施例に基づき本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto. In the following examples, "parts" and "%" representing compositions are based on mass unless otherwise specified.
<実施例1>
攪拌装置、冷却管、温度計及び窒素導入管を備えた50mLのセパラブルフラスコに、スチレン9.75g(93.6mmol)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)5.9g、及びS,S’-ジベンジルトリチオ炭酸(富士フイルム和光純薬社製)0.193g(0.663mmol)を入れて溶解させた。得られた溶液に更に2,2’-アゾビス(n-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)(VAm-110(商品名)、富士フイルム和光純薬社製)の1質量%PGMEA溶液4.14g(重合開始剤として0.133mmol)を加えて固形分量50質量%のPGMEA溶液を調製し、窒素バブリングを30分間行った。窒素雰囲気下、120℃で5時間重合反応を行って、スチレン重合体としてポリスチレンを製造した。この重合反応におけるスチレンの転化率、更にスチレン重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、下記方法により測定、算出した結果を、表1に示す。
Example 1
9.75 g (93.6 mmol) of styrene, 5.9 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and 0.193 g (0.663 mmol) of S,S'-dibenzyl trithiocarbonate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in a 50 mL separable flask equipped with a stirrer, a cooling tube, a thermometer, and a nitrogen inlet tube. 4.14 g (0.133 mmol as a polymerization initiator) of 1 mass % PGMEA solution of 2,2'-azobis(n-butyl-2-methylpropionamide) (VAm-110 (trade name), manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was further added to the obtained solution to prepare a PGMEA solution with a solid content of 50 mass %, and nitrogen bubbling was performed for 30 minutes. A polymerization reaction was performed at 120 ° C. for 5 hours under a nitrogen atmosphere to produce polystyrene as a styrene polymer. The conversion rate of styrene in this polymerization reaction, as well as the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the styrene polymer were measured and calculated by the following methods. The results are shown in Table 1.
(転化率の測定、算出)
本発明においてスチレン化合物、その他モノマーの転化率は、高速液体クロマトグラフ(HPLC)によって測定し、重合前溶液のモノマーピーク面積強度を転化率0%とし、下記条件より測定した値から算出した値とする。
装置:Prominence(株式会社島津製作所製)
カラム:Wakopak Ultra C18-5 4.6×150mm(富士フイルム和光純薬社製)
検出波長:254nm
カラム温度:30℃
移動相:アセトニトリル/蒸留水/リン酸=(A液)100/900/1容量部 および (B液)900/100/1容量部を用いたグラジエント液
流量:1.0mL/min
(Measurement and calculation of conversion rate)
In the present invention, the conversion rate of the styrene compound and other monomers is measured by high performance liquid chromatography (HPLC) and is calculated from the values measured under the following conditions, assuming that the monomer peak area intensity of the pre-polymerization solution is 0% conversion rate.
Equipment: Prominence (manufactured by Shimadzu Corporation)
Column: Wakopak Ultra C18-5 4.6 x 150 mm (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Detection wavelength: 254 nm
Column temperature: 30°C
Mobile phase: Acetonitrile / distilled water / phosphoric acid = (Solution A) 100 / 900 / 1 volume part and (Solution B) 900 / 100 / 1 volume part Gradient solution flow rate: 1.0 mL / min
(分子量の測定)
本発明において、スチレン重合体の質量平均分子量(Mw)又は数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算して得られた質量平均分子量又は数平均分子量をいい、下記方法及び条件により測定した値とする。
装置:SHODEX(登録商標) GPC-101(昭和電工株式会社製)
検出器:示差屈折計(RI検出器)
プレカラム:KF-G(昭和電工株式会社製)
カラム:以下3本を順に直結(全て昭和電工株式会社製)
KF-803,KF-804,KF-805
カラム温度:40℃
移動層:THF
流量:1.0mL/min
(Measurement of molecular weight)
In the present invention, the mass average molecular weight (Mw) or number average molecular weight (Mn) of a styrene polymer refers to a mass average molecular weight or number average molecular weight obtained by gel permeation chromatography (GPC) in terms of standard polystyrene, and is a value measured by the following method and conditions.
Apparatus: SHODEX (registered trademark) GPC-101 (manufactured by Showa Denko K.K.)
Detector: Differential refractometer (RI detector)
Precolumn: KF-G (Showa Denko K.K.)
Column: The following three columns are connected in order (all manufactured by Showa Denko K.K.)
KF-803, KF-804, KF-805
Column temperature: 40°C
Mobile phase: THF
Flow rate: 1.0mL/min
<実施例2~11>
実施例1の製造方法において、RAFT剤及びアゾ重合開始剤を表1に記載のものに変更したこと以外は、実施例1の製造方法と同様にして重合反応を行って、各ポリスチレンを製造した。各実施例における転化率、更に、スチレン重合体について重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表1又は表2に示す。
<Examples 2 to 11>
Each polystyrene was produced by carrying out a polymerization reaction in the same manner as in the production method of Example 1, except that the RAFT agent and the azo polymerization initiator were changed to those shown in Table 1. The conversion rate in each example, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the styrene polymer were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 or Table 2.
<実施例12>
実施例1の製造方法において、スチレンの代わりに4-アセトキシスチレン9.75g(60.1mmol)を、S,S-ジベンジルトリチオ炭酸の代わりに4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸(富士フイルム和光純薬社製)0.270g(0.668mmol)をそれぞれ用いたこと以外は、実施例1の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体としてポリ(4-アセトキシスチレン)を製造した。この重合反応における転化率、更にポリ(4-アセトキシスチレン)の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
Example 12
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 1, except that 9.75 g (60.1 mmol) of 4-acetoxystyrene was used instead of styrene, and 0.270 g (0.668 mmol) of 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl]pentanoic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of S,S-dibenzyltrithiocarbonic acid, to produce poly(4-acetoxystyrene) as a styrene polymer. The conversion rate in this polymerization reaction, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of poly(4-acetoxystyrene) were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
<実施例13>
実施例12の製造方法において、4-アセトキシスチレンの代わりに4-tert-ブトキシスチレン9.75g(55.3mmol)を用いたこと以外は、実施例12の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体としてポリ(4-tert-ブトキシスチレン)を製造した。この重合反応における転化率、更にポリ(4-tert-ブトキシスチレン)の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
Example 13
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 12, except that 9.75 g (55.3 mmol) of 4-tert-butoxystyrene was used instead of 4-acetoxystyrene, to produce poly(4-tert-butoxystyrene) as a styrene polymer. The conversion rate in this polymerization reaction, as well as the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of poly(4-tert-butoxystyrene) were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
<実施例14>
実施例13の製造方法において、4-tert-ブトキシスチレンを9.75gの代わりに4.87g(27.6mmol)用い、更にn-ブチルアクリレート4.87g(38.0mmol)を用いて、反応温度を110℃に設定したこと以外は、実施例13の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体としてポリ(4-tert-ブトキシスチレン/n-ブチルアクリレート)を製造した。この重合反応における転化率、更にポリ(4-tert-ブトキシスチレン/n-ブチルアクリレート)の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
<Example 14>
In the production method of Example 13, 4.87 g (27.6 mmol) of 4-tert-butoxystyrene was used instead of 9.75 g, and 4.87 g (38.0 mmol) of n-butyl acrylate was used, and the reaction temperature was set to 110° C., except that a polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 13 to produce poly(4-tert-butoxystyrene/n-butyl acrylate) as a styrene polymer. The conversion rate in this polymerization reaction, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of poly(4-tert-butoxystyrene/n-butyl acrylate) were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
<実施例15>
実施例13の製造方法において、2,2’-アゾビス(n-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)の1質量%PGMEA溶液を4.14gの代わりに8.28g(重合開始剤として0.266mmol)用いたこと以外は、実施例13の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体としてポリ(4-tert-ブトキシスチレン)を製造した。この重合反応における転化率、更にポリ(4-tert-ブトキシスチレン)の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
Example 15
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 13, except that 8.28 g (0.266 mmol as a polymerization initiator) of a 1% by mass solution of 2,2'-azobis(n-butyl-2-methylpropionamide) in PGMEA was used instead of 4.14 g in the production method of Example 13, to produce poly(4-tert-butoxystyrene) as a styrene polymer. The conversion rate in this polymerization reaction, as well as the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of poly(4-tert-butoxystyrene) were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
<比較例1>
実施例3の製造方法において、2,2’-アゾビス(n-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)の1質量%PGMEA溶液の代わりに、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN、富士フイルム和光純薬社製)の1質量%PGMEA溶液2.19g(0.133mmol)を用いたこと以外は、実施例3の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体を製造した。この重合反応における転化率、更にスチレン重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
<Comparative Example 1>
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 3 to produce a styrene polymer, except that 2.19 g (0.133 mmol) of a 1 mass % PGMEA solution of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (AIBN, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of the 1 mass % PGMEA solution of 2,2'-azobis(n-butyl-2-methylpropionamide) in the production method of Example 3. The conversion rate in this polymerization reaction, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the styrene polymer were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
<比較例2>
実施例1の製造方法において、アゾ重合開始剤を用いないこと以外は、実施例1の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体を製造した。この重合反応における転化率、更にスチレン重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例3と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
<Comparative Example 2>
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 1 to produce a styrene polymer, except that no azo polymerization initiator was used in the production method of Example 1. The conversion rate in this polymerization reaction, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the styrene polymer were calculated or measured in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 2.
<比較例3>
実施例1の製造方法において、S,S-ジベンジルトリチオ炭酸の代わりに4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸(富士フイルム和光純薬社製)0.270g(0.668mmol)を用い、反応温度を90℃に変更したこと以外は、実施例1の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体を製造した。この重合反応における転化率、更にスチレン重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例1と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
<Comparative Example 3>
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 1 to produce a styrene polymer, except that 0.270 g (0.668 mmol) of 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl]pentanoic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of S,S-dibenzyltrithiocarbonic acid and the reaction temperature was changed to 90° C. The conversion rate in this polymerization reaction, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the styrene polymer were calculated or measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
<比較例4>
実施例3の製造方法において、2,2’-アゾビス(n-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)の1質量%PGMEA溶液の代わりに、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)(V-40、富士フイルム和光純薬社製)の1質量%PGMEA溶液3.25g(0.133mmol)を用いたこと以外は、実施例1の製造方法と同様にして重合反応を行って、スチレン重合体を製造した。この重合反応における転化率、更にスチレン重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)を、実施例3と同様にして算出又は測定した。その結果を表2に示す。
<Comparative Example 4>
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in the production method of Example 1 to produce a styrene polymer, except that 3.25 g (0.133 mmol) of a 1 mass % PGMEA solution of 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile) (V-40, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of the 1 mass % PGMEA solution of 2,2'-azobis(n-butyl-2-methylpropionamide) in the production method of Example 3. The conversion rate in this polymerization reaction, and further the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the styrene polymer were calculated or measured in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 2.
表1及び表2において、PGMEAはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを示し、nBAはn-ブチルアクリレートを示し、RAFT剤及びアゾ重合開始剤の欄に記載の各名称は、それぞれ後述する各化合物を示す。
実施例及び比較例に用いた各RAFT剤を以下に示す。なお、RAFT-007は、Macromolecules(2005),38(23),9518-9525に記載の製法、RAFT-008はJournal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry(2013),51(5),1066-1078に記載の製法に基づいて、合成した。
In Tables 1 and 2, PGMEA represents propylene glycol monomethyl ether acetate, nBA represents n-butyl acrylate, and the names in the RAFT agent and azo polymerization initiator columns represent the respective compounds described below.
The RAFT agents used in the examples and comparative examples are shown below. RAFT-007 was synthesized based on the method described in Macromolecules (2005), 38(23), 9518-9525, and RAFT-008 was synthesized based on the method described in Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry (2013), 51(5), 1066-1078.
実施例及び比較例に用いた各アゾ重合開始剤を以下に示す。
表1及び表2に示す結果から次のことが分かる。
10時間半減期温度が65℃又は88℃と低いアゾイソブチロニトリル(AIBN)又は1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)(V-40)をアゾ重合開始剤として用いた比較例1及び比較例4は、反応温度を120℃に高めても、転化率が47%又は61%であり、十分な転化率とはならなかった。また、アゾ重合開始剤を用いていない比較例2は、転化率が37%にまで低下した。一方、10時間半減期温度が110℃のアゾ重合開始剤をRAFT剤と併用していても反応温度を90℃に設定した比較例3は、転化率が16%まで大幅に低下した。
これに対して、10時間半減期温度が110℃のアゾ重合開始剤をRAFT剤と併用して120℃で重合反応させた実施例1~15は、いずれも、5時間という短時間のうちに、1.30未満の狭い分子量分布を保ったまま、65%を超える高い転化率でスチレン重合体を安全に製造できる。しかも、得られたスチレン重合体はいずれも7,000以上の数平均分子量及び質量平均分子量を有している。このように、本発明の製造方法は、狭い分子量分布を有するスチレン重合体を、短時間であっても高い転化率で、しかも安全に製造することができる。
The results shown in Tables 1 and 2 reveal the following.
In Comparative Example 1 and Comparative Example 4, in which azoisobutyronitrile (AIBN) or 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile) (V-40), which have a low 10-hour half-life temperature of 65°C or 88°C, was used as the azo polymerization initiator, the conversion rate was 47% or 61%, even when the reaction temperature was increased to 120°C, and the conversion rate was not sufficient. In Comparative Example 2, in which no azo polymerization initiator was used, the conversion rate decreased to 37%. On the other hand, in Comparative Example 3, in which an azo polymerization initiator with a 10-hour half-life temperature of 110°C was used in combination with a RAFT agent but the reaction temperature was set to 90°C, the conversion rate significantly decreased to 16%.
In contrast, in Examples 1 to 15, in which an azo polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 110°C was used in combination with a RAFT agent to carry out a polymerization reaction at 120°C, a styrene polymer could be safely produced at a high conversion rate exceeding 65% in a short period of time, such as 5 hours, while maintaining a narrow molecular weight distribution of less than 1.30. Moreover, the resulting styrene polymers all had number-average molecular weights and mass-average molecular weights of 7,000 or more. Thus, the production method of the present invention can safely produce a styrene polymer having a narrow molecular weight distribution at a high conversion rate even in a short period of time.
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。 Although the present invention has been described in conjunction with its embodiments, we do not intend to limit our invention to any of the details of the description unless specifically stated otherwise, and believe that the appended claims should be interpreted broadly without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims.
本願は、2022年1月31日に日本国で特許出願された特願2022-012761に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。 This application claims priority to Patent Application No. 2022-012761, filed in Japan on January 31, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference as part of the present specification.
Claims (12)
The process according to claim 1 , wherein the polymerization is carried out in an organic solvent or under solvent-free conditions.
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