JP2017524055A - 高分子量のイオン性ポリマーイミダゾリウム化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− α−ジカルボニル化合物、
− アルデヒド、
− 第一級アミノ基を少なくとも2つ有する、少なくとも1つのアミノ化合物(オリゴアミンと呼ぶ)、
− 必要に応じて、第一級アミノ基を1つのみ有するアミノ化合物(モノアミンと呼ぶ)、および
− プロトン酸
を反応させることを含む、イミダゾリウム基を含むイオン性ポリマー化合物(略してイオン性ポリマーイミダゾリウム化合物)の製造方法において、前記オリゴアミンに対する前記α−ジカルボニル化合物のモル比が1より大きい前記方法に関する。
本発明によれば、α−ジカルボニル化合物、アルデヒド、少なくとも1つのオリゴアミンおよびプロトン酸を相互に反応させる。
α−ジカルボニル化合物は、好ましくは式I
R1−CO−CO−R2
[式中、R1およびR2は、それぞれ互いに独立して、水素原子であるか、または炭素原子数1〜20の有機基である]
の化合物である。これらの基は分岐状であっても非分岐状であってもよく、また例えばポリマーイミダゾリウム化合物のさらなる架橋に寄与しうる官能基を含むこともできる。特に、R1およびR2は、示された炭素原子数を有する炭化水素基である。
本発明において、アルデヒドは、アルデヒド基を少なくとも1つ有する化合物である。このアルデヒドは、特に、式II
R3−CHO
[式中、R3は、水素原子であるか、または炭素原子数1〜20の有機基である]
のアルデヒドである。ホルムアルデヒドが特に好ましい。ホルムアルデヒドは、例えばパラホルムアルデヒドまたはトリオキサンといったホルムアルデヒドを遊離する化合物の形態で使用されてもよい。
オリゴアミンは、好ましくは、一般式III
(NH2−)nR4
により表されることができる。ここで、nは2以上の整数であり、かつアミノ基の数を示す。nは極めて大きな値をとることができ、例えばnは2から10000まで、特に2から5000までの整数であることができる。例えばポリビニルアミンのようなポリアミンが使用される場合には、nの値は極めて大きい。
本発明の方法では、さらなる化合物を使用することができる。これによって、例えば特定の末端基をポリマーに導入すること、さらなる官能基により追加の架橋を生じさせること、所定の特性を調整すること、あるいは結果として得られるポリマーを後の時点でさらに反応(重合類似反応)させることができる。
プロトン酸は、式Ym−(H+)m[式中、mは正の整数である]により表されることができる。これは、高分子プロトン酸、例えばポリアクリル酸であってもよく、この場合には、mは極めて大きな値をとりうる。このような高分子プロトン酸としては、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸か、または(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸もしくはイタコン酸と、他のモノマー、例えば(メタ)アクリレート、ビニルエステルもしくは芳香族モノマー、例えばスチレンとのコポリマーか、またはカルボキシル基を複数有する他のポリマーが挙げられる。
反応は、原則として以下の反応式にしたがって進行する。
イオン性ポリマー化合物の分子量を、ポリマルトトリオースを標準物質として用い、かつ溶離液として0.02モル/lのギ酸と0.2モル/lのKClとを含む水を用いたサイズ排除クロマトグラフィー(SEZ)により測定した。カラム温度は35℃であり、注入体積は100μLであり、濃度は1.5mg/mLであり、かつ流量は0.8mL/分であった。
酢酸2モルをフラスコに入れる。この溶液に、ホルムアルデヒド1.05モル(49%水溶液)とグリオキサール1.05モル(40%水溶液)との混合物を、滴下漏斗を通じて加える。並行して、この溶液に、溶融ヘキサメチレンジアミン(約40℃)1モルを、別個の滴下漏斗を通じて加える。これらのモノマーの添加中に、この反応混合物を氷浴冷却によって室温に保持する。添加の完了後、この反応混合物を100℃で1〜3時間加熱する。イオン性ポリマーイミダゾリウム化合物の水溶液が得られ、これを分析した。反応中にも反応後にも、沈殿物は認められなかった。
ホルムアルデヒド1モル(49%水溶液)、グリオキサール1モル(40%水溶液)および水4.5モル中に溶解させた酢酸1モルを、フラスコに入れる。この反応混合物に、(水6.7モル中に溶解させた)1,4−ジアミノブタン1モルを、室温で加える(氷浴冷却)。この添加中に白色沈殿物が生じる。この白色沈殿物は、モノマーの添加を続けると再び溶解する。この反応物を100℃で1〜3時間撹拌する。イオン性ポリマーイミダゾリウム化合物の水溶液が得られ、これを分析した。
水4.5モル中に溶解させた酢酸1モルをフラスコに入れる。この溶液に、ホルムアルデヒド1モル(49%水溶液)とグリオキサール1モル(40%水溶液)との混合物を、滴下漏斗を通じて加える。並行して、この溶液に、(水6.7モル中に溶解させた)1,4−ジアミノブタン1モルを、別個の滴下漏斗を通じて加える。これらのモノマーの添加中に、この反応混合物を氷浴冷却によって室温に保持する。沈殿は認められない。添加の完了後、この反応混合物を100℃で1〜3時間加熱する。反応中にも反応後にも、沈殿物は認められなかった。イオン性ポリマーイミダゾリウム化合物の水溶液が得られ、これを分析した。
ホルムアルデヒド1モルとグリオキサール1モルとを用いて、実施例1の手順を繰り返した。反応中にも反応後にも、沈殿物は認められなかった。
Claims (16)
- 以下:
− α−ジカルボニル化合物、
− アルデヒド、
− 第一級アミノ基を少なくとも2つ有する、少なくとも1つのアミノ化合物(オリゴアミンと呼ぶ)、
− 必要に応じて、第一級アミノ基を1つのみ有するアミノ化合物(モノアミンと呼ぶ)、および
− プロトン酸
を反応させることを含む、イミダゾリウム基を含むイオン性ポリマー化合物(略してイオン性ポリマーイミダゾリウム化合物)の製造方法において、前記オリゴアミンに対する前記α−ジカルボニル化合物のモル比が1より大きい、前記方法。 - 前記α−ジカルボニル化合物対前記オリゴアミンのモル比が、1.001:1から2:1までである、請求項1に記載の方法。
- 前記オリゴアミンに対する前記アルデヒドのモル比が1より大きい、請求項1または2に記載の方法。
- 前記アルデヒド対前記オリゴアミンのモル比が、1.001:1から2:1までである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記α−ジカルボニル化合物が、式I
R1−CO−CO−R2
[式中、R1およびR2は、それぞれ互いに独立して、水素原子であるか、または炭素原子数1〜20の有機基である]
の化合物である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記アルデヒドが、式II
R3−CHO
[式中、R3は、水素原子であるか、または炭素原子数1〜20の有機基である]
のアルデヒドである、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記アルデヒドがホルムアルデヒドである、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記オリゴアミンが、式III
(NH2−)nR4
[式中、nは2以上の整数であり、かつR4は、n価のいずれかの有機基である]
の化合物である、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記オリゴアミンが、脂肪族または芳香族のジアミンまたはトリアミンである、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記オリゴアミンが、C2〜C20−アルキレンジアミンである、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロトン酸が、1より大きいpKaを有する酸である、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロトン酸が酢酸である、請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法を、水中で、または水混和性溶媒中で、またはそれらの混合物中で行う、請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応溶液のpH値が1から6までである、請求項1から13までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記プロトン酸対前記オリゴアミンのモル比が、1.05:1から10:1までである、請求項1から14までのいずれか1項に記載の方法。
- 最初に前記プロトン酸を反応器に入れ、該プロトン酸に、反応混合物の温度が30℃未満に保たれる速度で、前記オリゴアミン、前記アルデヒドおよび前記α−ジカルボニル化合物を供給する、請求項1から15までのいずれか1項に記載の方法。
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