(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024041912
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】ポリオールの製造プロセス
(51)【国際特許分類】
C08G 65/12 20060101AFI20240319BHJP
C08G 65/28 20060101ALI20240319BHJP
【FI】
C08G65/12
C08G65/28
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024003217
(22)【出願日】2024-01-12
(62)【分割の表示】P 2020513595の分割
【原出願日】2018-09-14
(31)【優先権主張番号】62/558,425
(32)【優先日】2017-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/558,416
(32)【優先日】2017-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/559,793
(32)【優先日】2017-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/559,803
(32)【優先日】2017-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/635,649
(32)【優先日】2018-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
(71)【出願人】
【識別番号】502141050
【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100095360
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 英二
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(74)【代理人】
【識別番号】100128484
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 司
(72)【発明者】
【氏名】ラグラマン、アルジュン
(72)【発明者】
【氏名】ヒース、ウィリアム エイチ.
(72)【発明者】
【氏名】ムコーパデャイ、スクリット
(72)【発明者】
【氏名】スピニ―、ヒーサー エイ.
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン、デイビット アール.
(57)【要約】 (修正有)
【課題】ルイス酸触媒を使用してポリオールを製造する方法を提供する。
【解決手段】方法は、重合触媒の存在下で、低分子量開始剤をエチレンオキシドと反応させることを含み、低分子量開始剤は、少なくとも2の公称ヒドロキシル官能価を有する。重合触媒は、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1を有するルイス酸触媒であり、式中、Mは、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ビスマス、またはエルビウムであり、R1、R2、R3、およびR4は、各々独立しており、R1は、フルオロアルキル置換フェニル基を含み、R2は、フルオロアルキル置換フェニル基またはフルオロ/クロロ置換フェニル基を含み、R3は、フルオロアルキル置換フェニル基またはフルオロ/クロロ置換フェニル基を含み、任意のR4は、官能基または官能性ポリマー基を含み、R1は、R2およびR3のうちの少なくとも1つとは異なる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエーテルポリオールを生成する方法であって、
重合触媒の存在下で、低分子量開始剤をエチレンオキシドと反応させることであって
、前記低分子量開始剤が、少なくとも2の公称ヒドロキシル官能価を有し、前記重合触媒
が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1を有するルイス酸触媒
であり、式中、Mが、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ビスマス、またはエルビウム
であり、R1、R2、R3、およびR4が各々独立しており、R1が、第1のフルオロア
ルキル置換フェニル基を含み、R2が、第2のフルオロアルキル置換フェニル基または第
1のフルオロ/クロロ置換フェニル基を含み、R3が、第3のフルオロアルキル置換フェ
ニル基または第2のフルオロ/クロロ置換フェニル基を含み、任意のR4が、官能基また
は官能性ポリマー基を含み、R1が、R2およびR3のうちの少なくとも1つとは異なる
、反応させることと、
前記ルイス酸触媒の存在下で、前記低分子量開始剤の数平均分子量よりも大きい数平
均分子量を有するポリエーテルポリオールを形成することと、を含む、方法。
【請求項2】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1
を有し、式中、R2が、第1のフルオロアルキル置換フェニル基と同じである前記第2の
フルオロアルキル置換フェニル基であり、R3が、前記第2のフルオロ/クロロ置換フェ
ニル基である、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1
を有し、式中、R2が、第1のフルオロアルキル置換フェニル基と同じである前記第2の
フルオロアルキル置換フェニル基であり、R3が、前記第1のフルオロアルキル置換フェ
ニル基とは異なる前記第3のフルオロアルキル置換フェニル基である、請求項1に記載の
方法。
【請求項4】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1
を有し、式中、R2が、前記第1のフルオロアルキル置換フェニル基とは異なる前記第2
のフルオロアルキル置換フェニル基であり、R3が、前記第1のフルオロアルキル置換フ
ェニル基および前記第2のフルオロアルキル置換フェニル基とは異なる前記第3のフルオ
ロアルキル置換フェニル基である、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1
を有し、式中、R2が、前記第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基であり、R3が、前
記第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基と同じである前記第2のフルオロ/クロロ置換
フェニル基である、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1
を有し、式中、R2およびR3のうちの少なくとも1つが、フルオロ/クロロ-フルオロ
アルキル置換フェニル基、ジフルオロ/クロロ-フルオロアルキル置換フェニル基、トリ
フルオロ/クロロ-フルオロアルキル置換フェニル基、またはテトラフルオロ/クロロ-
フルオロアルキル置換フェニル基である、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1
を有し、式中、R1、R2、およびR3のうちの少なくとも1つが、3,4-または3,
5-ビス(フルオロアルキル)置換フェニル基である、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記ルイス酸触媒が、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)1を有する
、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項9】
R4が、3~10個の炭素原子を有する環状エーテルである、請求項8に記載の方法
。
【請求項10】
R4が、3~10個の炭素原子を有するケトンである、請求項8に記載の方法。
【請求項11】
前記ポリエーテルポリオールが、エチレンオキシドキャップドポリオールの実際の収
率および前記エチレンオキシドキャップドポリオールの理論的収率に基づいて、少なくと
も60%の収率を有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
前記低分子量開始剤が、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、およびブチレンオ
キシドから選択される少なくとも1つから導出されるポリエーテルジオールまたはトリオ
ールである、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
ポリウレタン生成物を生成する方法であって、
請求項1~12のいずれか1項に記載の方法に従って生成されるポリエーテルポリオ
ールを提供することと、
イソシアネートを提供することと、を含む、方法。
【請求項14】
請求項1~12のいずれか1項に記載の方法を使用して調製される、ポリエーテルポ
リオール。
【請求項15】
請求項14に記載のポリエーテルポリオールを使用して調製される、ポリウレタン生
成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施形態は、少なくともルイス酸触媒を使用してポリオールを製造する方法、少なく
ともルイス酸触媒を使用して調製されるポリオール、および/または少なくともルイス酸
触媒を使用して調製されるポリオールを使用して調製されるポリウレタン生成物に関する
。
【背景技術】
【0002】
ポリエーテルポリオールは、開始剤化合物および触媒の存在下で、アルキレンオキシ
ドを重合することによって生成される。開始剤化合物は、アルキレンオキシドが反応して
、ポリマー鎖の形成を開始することができる、1つ以上の官能基を有する。開始剤化合物
は、分子量に影響を与え、結果として得られるポリエーテルポリオールが有するヒドロキ
シル基の数を確立することができる。
【0003】
ポリエーテルポリオールを形成するための触媒に関して、製造は、アルカリ金属触媒
(KOH系触媒など)の代わりに二重金属シアン化物(DMC)触媒を使用する方向に向
かっている。DMC触媒の不利な点は、米国特許第9,040,657号に教示されてい
るように、それらが緩徐に活性化し得ることである。具体的には、DMC触媒を使用した
ポリエーテルポリオールの調製は、触媒誘導期間として知られる反応の段階で開始し得る
。この反応の段階中、DMC触媒は、不活性な形態から、触媒が活性を維持する限りアル
キレンオキシドを急速に重合する高度に活性な形態へと、原位置で変換されるようになる
と考えられている。この触媒誘導期間は、典型的には、アルキレンオキシドを反応器に最
初に導入した後の不確定な期間である。重合プロセスの開始時に少量のアルキレンオキシ
ドを導入し、次いでアルキレンオキシドの供給を継続するには、触媒が活性化される(例
えば、反応器に充填された初期アルキレンオキシドの消費による反応器圧力の低下によっ
て示される)まで待つのが一般的である。触媒が活性化されるまで、重合はほとんどまた
は全く生じないため、長い活性化時間は、プロセスの生産性に直接的な悪影響を有する。
時として、触媒が全く活性化されない場合がある。そのような触媒の活性化の失敗は、試
行の断念をもたらし、プロセスは、最初からやり直される。したがって、活性化プロセス
は、最良の状況下でもいくらかの生産性の損失をもたらし、最低の状況下では出発混合物
のバッチ全体の損失を引き起こし得る。したがって、アルコキシル化反応の開始時の誘導
期間の低減または排除が、非常に望ましいことが理解される。
【0004】
三フッ化ホウ素などの従来のルイス酸を使用して、エポキシドを重合することの不利
な点は、例えば、米国特許第6,624,321号に教示されているように、周知である
。例えば、そのような従来のルイス酸の触媒としての使用は、揮発性の低分子量環状エー
テルの形成につながる可能性があり、高レベルの触媒負荷を必要とする可能性があり(こ
れは、究極的には、結果として得られる生成物から触媒を除去するための後のプロセス段
階に対する必要性を要求する)、かつ触媒分解(その間に、高度に腐食性のHF副産物の
放出および重合生成物の骨格へのフッ素原子の組み込みが生じ得る)につながる可能性が
ある。さらに、三フッ化ホウ素は、感湿性でもあり取り扱いが難しい危険性物質と見なさ
れている。
【0005】
アルキレンオキシドの開環重合中のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン触媒の
使用は、例えば、米国特許第6,531,566号に教示されている。トリス(ペンタフ
ルオロフェニル)ボラン触媒は、三フッ化ホウ素などの従来のルイス酸に対するいくつか
の利点を提供する。例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン触媒は、腐食性で
はなく、取り扱いが用意であり、明らかにより活性である。しかしながら、トリス(ペン
タフルオロフェニル)ボラン触媒は、ポリオール骨格内でのアルデヒドおよびアセタール
結合の形成につながる、望ましくない副反応をもたらす。
【0006】
DMC触媒およびトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランなどのルイス酸触媒を含
む、高い第一級ヒドロキシル基含有量を有するポリオールを生成するための二重触媒パッ
ケージの使用は、例えば、国際公開第2016/064698号に開示されている。DM
C触媒は、高分子量セグメントの効率的な生成を可能にし、ルイス酸触媒は、第一級ヒド
ロキシル末端基の形成を可能にする。この方法は、ルイス酸ステップの滞留時間を最小限
に抑え、それ故に、副産物の量を最小限に抑えることができる。
【0007】
DMC触媒とKOH触媒との組み合わせを使用してEOキャップドポリエーテルポリ
オールを生成する方法は、例えば、米国特許公開第2011/0230581号に教示さ
れている。このプロセスでは、DMC触媒を利用してプロピレンオキシド(PO)を重合
し、KOH触媒を利用してエチレンオキシド(EO)キャッピングを促進する。この技術
は、反応速度が遅いことおよび結果として得られるポリエーテルポリオールの触媒除去ま
たは仕上げ工程の必要性など、従来のKOH技術の全ての欠点に見舞われている。
【0008】
トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(ルイス酸)触媒とKOH触媒との組み合
わせを使用してEOキャップドポリエーテルポリオールを生成する方法は、例えば、米国
特許第9,388,271号に教示されている。このプロセスでは、トリス(ペンタフル
オロフェニル)ボラン触媒を利用して、第1のステップでPOを重合する。第1のステッ
プ中、副産物の形成を最小限に抑えるために、オートクレーブ内の蒸気相が反応塔および
蒸留塔を循環し、オートクレーブ反応器に戻る。第2のステップでは、KOH触媒を利用
して、EOをPO鎖末端に重合する。このプロセスは複雑であり、KOH触媒残留物を除
去するための仕上げステップ(複数可)が必要になる場合がある。
【0009】
したがって、触媒除去ステップを必要としない方法でのEO系ポリオール(EOキャ
ップドポリオールなど)の効率的な生成、および/または例えば、所望のエチレンオキシ
ド系ポリエーテルポリオール生成物(少なくとも224g/molの数分子量および結果
として得られるポリエーテルポリオールの総重量に基づいて少なくとも1重量%のEOキ
ャッピングを有するEOキャップドポリエーテルポリオールなど)の収率を改善するため
の、ルイス酸触媒自体の選択性の変化に関して改善が求められている。したがって、所望
の生成物の収率の改善、および/または非仕上げポリオール(すなわち、さらなる仕上げ
を必要としないポリオール)の生成に関して改善が求められている。
【発明の概要】
【0010】
実施形態は、ポリエーテルポリオールを生成する方法を提供することによって実現す
ることができ、この方法は、重合触媒の存在下で、低分子量開始剤をエチレンオキシドと
反応させることを含み、低分子量開始剤が、少なくとも2の公称ヒドロキシル官能価を有
する。重合触媒は、一般式M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1を有す
るルイス酸触媒であり、式中、Mは、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ビスマス、ま
たはエルビウムであり、R1、R2、R3、およびR4は、それぞれ独立しており、R1
は、第1のフルオロアルキル置換フェニル基を含み、R2は、第2のフルオロアルキル置
換フェニル基または第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基を含み、R3は、第3のフル
オロアルキル置換フェニル基または第2のフルオロ/クロロ置換フェニル基を含み、任意
のR4は、官能基または官能性ポリマー基を含み、R1は、R2およびR3のうちの少な
くとも1つとは異なる。この方法は、ルイス酸触媒の存在下で、低分子量開始剤の数平均
分子量よりも大きい数平均分子量を有するポリエーテルポリオールを形成することをさら
に含む。
【発明を実施するための形態】
【0011】
エチレンオキシド(EO)は、ポリエーテルポリオールの生成において重要な広く使
用されているモノマーである。EO重合は、結果として得られる第一級ヒドロキシル末端
基により、POポリオールと比較してポリオールとポリイソシアネートとの反応性を著し
く高める機会を提供する。ある特定のポリエチレングリコールなどのEOのホモポリマー
は、容易に結晶化し、かつ/または水に対する高い親和性を有するため、ポリウレタンで
の使用が制限される場合がある。ポリエチレングリコールの水に対する高い親和性は、例
えば、ポリウレタン製品が環境下の湿度に敏感である場合があるため、結果として得られ
るポリウレタン製品の特性に有害であり得る。POおよび/またはBOポリオールへの短
いEOセグメント(EOキャッピングと称される)の付加によって形成されるブロック構
造の使用は、イソシアネートとの反応性の増加と、加工性および水親和性に関連する困難
の最小化との間の妥協案として提案されている。別のアプローチは、EOとPOおよび/
またはBO(例えば、混合供給ポリオール)を共重合して、EOとPOおよび/またはB
Oとの統計的混合物から成るポリオールを形成することである。反応性の観点から、最も
高い第一級ヒドロキシル含有量、ひいては反応性は、キャッピングアプローチを使用して
達成され得る。
【0012】
現在、工業規模でのEOキャップドポリオールは、典型的には、KOH触媒重合技術
を利用して製造されている。また、DMC触媒が典型的には商業規模でEOを効率的に重
合することができないことを多くの人が見出している。EOを重合するための従来のルイ
ス酸の使用は、副反応のため、好ましくない。例えば、これらの副反応は、小さな環状エ
ーテルおよびアセトアルデヒドなどの揮発性副産物をもたらし得る。その結果、反応物の
収率が大幅に低下する場合がある。加えて、十分に高い品質の製品を得るために、追加の
精製ステップが必要になる場合がある。収率とは、本明細書ではパーセント収率を意味し
、これは、以下の式に従って決定されることが周知である:
収率%=(実際の収率)/(理論的収率)×100
周知であるように、実際の収率および理論的収率は、重量パーセントまたはモルパーセ
ントに基づき得る。実際の収率は、無次元数である。
【0013】
国際公開第2012/091968号で考察されているように、活性化時間を本質的
に必要としない特定のルイス酸が、重合触媒として評価されている。しかしながら、いく
つかのルイス酸は、急速に失活する可能性があり、高分子量ポリマーを生成すること、ま
たはアルキレンオキシドからポリマーへの高転化率を得ることができない可能性がある。
さらに、水酸化ナトリウムなどの大量のアルカリ触媒は、結果として得られる生成物の塩
基含有量を低減するために、(例えば、米国特許第5,468,839号で考察されてい
る)濾過および/または酸仕上げ/中和などの処理を必要とする可能性がある。十分に少
ない量のルイス酸触媒および任意でDMC触媒の使用は、制御および/または選択性も同
時に提供しながら、そのような処理に対する必要性を排除することができる。しかしなが
ら、特定のルイス酸は、望ましくない副反応を促進する可能性がある。ポリオール生成物
中の特定の副産物の存在により、結果として得られる生成物に対して追加の仕上げステッ
プを実行することが必要となる可能性がある。
【0014】
実施形態は、重合反応の正確な制御を依然として可能にしながら、望ましくない副産
物および望ましくない生成物の収率増加をもたらすものなどの副反応を最小化することに
関して利点を提供し得る、特定のルイス酸触媒、およびそのようなルイス酸触媒を使用す
るプロセスに関する。ルイス酸とは、一対の電子を受容することができる物質を意味する
。換言すると、ルイス酸は、電子対受容体である。
【0015】
実施形態は、例えば、EOキャップドポリエーテルポリオールおよび/またはEOと
別のアルキレンオキシドとの混合供給物を使用して調製されたポリオールの望ましい高収
率を有するポリオールポリマーの提供に関し得る。EOキャップドポリオールとは、ポリ
エーテルポリオール鎖の少なくとも一端にエチレンオキシドを付加させたポリエーテルポ
リオール鎖を意味する(例えば、エチレンオキシドのみであり、本質的に、プロピレンオ
キシドおよびブチレンオキシドなどの任意の他のアルキレンオキシドの意図された付加を
除外する)。EOキャッピングは、ポリエーテルポリオール(例えば、プロピレンオキシ
ド、エチレンオキシド、および/またはブチレンオキシドから誘導される)上で実行され
得る。EOキャッピングは、高い第一級ヒドロキシル含有量(例えば、少なくとも30%
、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なく
とも80%など)を有するポリオールをもたらし得る。混合供給プロセスの場合、EOと
プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドなどの別のアルキレンオキシドとの
共重合は、開始剤化合物上で実行され得、プロピレンオキシドのみの供給で調製されたも
のよりも高い第一級ヒドロキシル含有量を有するポリオールをもたらし得る。
【0016】
ポリエーテルポリオールを形成するための重合プロセス中、トリス(ペンタフルオロ
フェニル)ボラン触媒などのいくつかのルイス酸触媒は、特定の副反応が(所望の結果に
応じて)望ましくないレベルで生じ得るということから不利な点を有し得る。そのような
副反応の一例は、以下の模式
図1に示される、アセトアルデヒドのトリス(ペンタフルオ
ロフェニル)ボラン触媒支援型形成であり、これは、アルコールの存在下で生じる可能性
があり、結果として得られるポリエーテルポリオールの所望の化学選択性の欠如につなが
る可能性がある。さらに、アセトアルデヒドまたは他の揮発性副産物が大量に形成される
と、収率が低下する場合がある。
【化1】
【0017】
さらに、アセタール結合を形成するためのその後のアセトアルデヒドとアルコールと
のカップリング反応は、カップリングが存在しない場合と比較して、より高い分子量の種
をもたらす可能性があり、かつ/または特に商業規模で分子量制御を困難にする可能性が
ある。また、カップリング反応から生じる水の副産物は、潜在的に、モノマーを消費する
可能性があり、ジオールの形成をもたらし、かつ/またはトリス(ペンタフルオロフェニ
ル)ボラン触媒の触媒活性を変化させる可能性がある。さらに、結果として得られる生成
物を使用して、ポリウレタンポリマーを形成した場合、アセタール結合が望ましくないレ
ベルで見出される可能性があり、これは、潜在的に、用途によってはポリウレタンポリマ
ー系生成物の寿命にわたって劣化する可能性がある。
【0018】
したがって、例示的な実施形態では、ポリエーテルポリオール(エチレンオキシド系
ポリオールなど)を形成するための反応系は、副反応を最小化し、かつ任意で、DMC触
媒と組み合わせることができる、ルイス酸触媒を(例えば、結果として得られるポリエー
テルポリオールに濾過および酸仕上げ/中和が必要とされない少ない量で)使用する。例
えば、少なくとも1つのフルオロアルキル置換フェニル基を有するアリールボラン触媒を
使用することが提案されており、これは、所望のEO系生成物の収率を改善するように副
反応を選択的に最小化することに関する改善、および/または重合反応(EOキャッピン
グ反応など)の正確な制御を可能にすることができる。
【0019】
具体的には、少なくとも1つのフルオロアルキル置換基を含有するアリールボラン触
媒は、副反応を有意に減少させ、骨格内のより少ないアセタール結合をもたらす可能性が
あることが見出されている。フルオロアルキル基は、(ホウ素などの)金属活性中心に特
有の特性を付与すると考えられている。例えば、パラ位のフッ素基のハメット定数(σ)
は、σ
p=0.06である一方で、パラ位のCF
3基のハメット定数は、0.54である
。したがって、CF
3基は、特有の電子吸引基として作用する可能性があり、これは、F
原子が環に供与することができないことに一部関係している。
【化2】
【0020】
実施形態は、ポリエーテルポリオール(例えば、エチレンオキシド系ポリオール)を
高収率で形成することに関する。ポリエーテルポリオールは、比較的高い数平均分子量(
すなわち、500g/mol超、1000g/mol超、2,500g/mol超(2,
600g/mol~12,000g/mol、3,000g/mol~6,000g/m
olなど))を有し得る。ポリエーテルポリオールは、特定の第一級ヒドロキシル基含有
量(例えば、ヒドロキシル基の総数に基づいて30%~95%)を有し得る。例えば、ル
イス酸触媒は、所望の第一級ヒドロキシル基含有量を達成するための手段として、結果と
して得られるポリエーテルポリオールに対して所望の量のエチレンオキシドキャッピング
を可能にするために使用され得る。所望の反応速度に基づいて、ポリウレタンの特定の最
終使用用途のために、ある特定の第一級ヒドロキシル含有量値が求められる場合がある。
例えば、いくつかの最終使用用途では、急速な反応性速度を求める場合があり、そのため
、比較的高い第一級ヒドロキシル基含有量が求められ得る。他の最終使用用途では、比較
的遅い反応速度が求められる場合があり、そのため、より低い第一級ヒドロキシル基含有
量が求められ得る。
【0021】
例示的な実施形態によれば、ポリエーテルポリオールを形成するための触媒成分は、
ルイス酸触媒および任意でDMC触媒を利用することができる。例えば、ルイス酸触媒が
DMC触媒なしで使用されてもよく、またはDMC触媒およびルイス酸触媒が同時に使用
されてもよく、または連続して添加されてもよい。例えば、DMC-ルイス酸二重触媒系
では、重合方法は、最初にDMC触媒を添加し、後に別個に提供されるルイス酸触媒を添
加することと、DMC触媒が添加された温度よりも低い温度で触媒を反応させることとを
含み得る。ルイス酸触媒は、DMC触媒が活性であり得る温度範囲(例えば、125℃~
160℃)よりも低い温度範囲(例えば、60℃~115℃)で活性であり得る。
【0022】
ポリエーテルポリオールには、複数のエーテル結合を有するポリオールが含まれる。
例示的なポリエーテルポリオールには、ポリエーテルハイブリッドポリオール(ポリエー
テルカーボネートポリオールおよびポリエーテルエステルポリオールなど)が含まれる。
ポリエーテルポリオールは、少なくとも1つのアルキレンオキシドを含むアルキレンオキ
シド成分と、少なくとも1つの開始剤化合物を含む開始剤成分とを重合することによって
生成される。開始剤化合物は、アルキレンオキシドが反応して、ポリマー鎖の形成を開始
することができる、1つ以上の官能基を有する。開始剤化合物の主な機能は、分子量制御
を提供し、モノオールまたはポリオール生成物が有することになるヒドロキシル基の数を
確立することである。ポリエーテルカーボネートは、二酸化炭素と、少なくとも1つのア
ルキレンオキシドと、開始剤化合物とを重合することによって生成することができる。ポ
リエーテルエステルは、少なくとも1つのアルキレンオキシドをカルボン酸開始剤と重合
することによって生成することができる。
【0023】
ルイス酸触媒
例示的な実施形態によれば、ルイス酸触媒は、一般式M(R1)1(R2)1(R3
)1(R4)0または1を有し、式中、Mは、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ビス
マス、またはエルビウムであり、R1は、第1のフルオロアルキル置換フェニル基を含み
、R2は、第2のフルオロアルキル置換フェニル基または第1のフルオロ置換フェニル基
もしくはクロロ置換フェニル基(すなわち、第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基)を
含み、R3は、第3のフルオロアルキル置換フェニル基または第2のフルオロ置換フェニ
ル基もしくはクロロ置換フェニル基(すなわち、第2のフルオロ/クロロ置換フェニル基
)を含み、任意のR4は、官能基または官能性ポリマー基である。一般式中、Mは、金属
塩イオンとして存在しても、この式に一体的に結合した部分として存在してもよい。R1
、R2、R3、およびR4は各々、互いに独立しており、例えば、R1のフルオロアルキ
ル置換フェニル基は、R2のフルオロアルキル置換フェニル基と同じであっても、異なっ
ていてもよい。しかし、R1、R2、およびR3の各々が、全て同じ(例えば、同じフル
オロアルキル置換フェニル基)ではないように、R1は、R2およびR3のうちの少なく
とも1つとは異なっているが、R1は、R2またはR3と同じであっても、同じではなく
てもよい。
【0024】
R1は、第1のフルオロアルキル置換フェニル基を含んでも、本質的に第1のフルオ
ロアルキル置換フェニル基からなってもよい。同様に、R2は、第2のフルオロアルキル
置換フェニル基または第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基を含んでも、本質的に第2
のフルオロアルキル置換フェニル基または第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基からな
ってもよい。同様に、R3は、第3のフルオロアルキル置換フェニル基または第2のフル
オロ/クロロ置換フェニル基を含んでも、本質的に第3のフルオロアルキル置換フェニル
基または第2のフルオロ/クロロ置換フェニル基からなってもよい。同様に、R4は、官
能基または官能性ポリマー基を含んでも、本質的にR4は官能基または官能性ポリマー基
であるからなってもよい。
【0025】
R1、R2、およびR3に関して、フルオロアルキル置換フェニル基とは、少なくと
も1つの水素原子がフッ素原子で置換されているアルキル基である、フルオロアルキル基
で置換された少なくとも1つの水素原子を含むフェニル基を意味する。例えば、フルオロ
アルキル基は、構造CnHmF2n+1-mを有してもよく、式中、nは、1以上かつ5
以下である。また、mは、例えば、全体として静電的に中性の化合物を提供するための電
荷のバランスを反映する数であり、ゼロ、1、または1超であり得る。フルオロアルキル
置換フェニルのフェニル基は、少なくとも1つのフルオロアルキル基に加えて、他の基、
例えば、フェニル基の少なくとも1つの水素を置換するフッ素原子および/または塩素原
子を含むように置換されてもよい。例えば、R1、R2、またはR3は、フルオロ/クロ
ロ-フルオロアルキル置換フェニル基(1つのフルオロ基もしくはクロロ基および少なく
とも1つのフルオロアルキル基が、フェニル基上で置換されることを意味する)、ジフル
オロ/クロロ-フルオロアルキル置換フェニル基(2つのフルオロ基、2つのクロロ基、
もしくはフルオロ基およびクロロ基ならびに少なくとも1つのフルオロアルキル基が、フ
ェニル基上で置換されることを意味する)、トリフルオロ/クロロ-フルオロアルキル置
換フェニル基(3つのフルオロ基、3つのクロロ基、もしくは合計が3になるフルオロ基
およびクロロ基の組み合わせならびに少なくとも1つのフルオロアルキル基が、フェニル
基上で置換されることを意味する)、またはテトラフルオロ/クロロ-フルオロアルキル
置換フェニル基(4つのフルオロ基、4つのクロロ基、もしくは合計が4になるフルオロ
基およびクロロ基の組み合わせならびに1つのフルオロアルキル基が、フェニル基上で置
換されることを意味する)であり得る。
【0026】
R2およびR3に関して、フルオロ置換フェニル基とは、フッ素原子で置換された少
なくとも1つの水素原子を含むフェニル基を意味する。クロロ置換フェニル基とは、塩素
原子で置換された少なくとも1つの水素原子を含むフェニル基を意味する。フルオロ/ク
ロロ置換フェニル基のフェニル基は、他の基(フルオロ、クロロ、および/または水素の
組み合わせを含み得るなど)で置換されてもよいが、いかなるフルオロアルキル基も排除
する(例えば、上記の考察される構造CnHmF2n+1-mを有する基を排除する)。
したがって、フルオロ/クロロ置換フェニル基は、フェニル環上で置換される任意のフル
オロアルキル基の排除によって、フルオロアルキル置換フェニル基とは区別される。
【0027】
任意のR4に関して、官能基または官能性ポリマー基は、ルイス酸触媒(例えば、ホ
ウ素系ルイス酸触媒)と錯体を形成するルイス塩基であってもよく、かつ/またはルイス
酸と配位結合を形成するのに利用可能である少なくとも1つの電子対を含有する分子もし
くは部分であってもよい。ルイス塩基は、ポリマールイス塩基であってもよい。官能基ま
たは官能性ポリマー基とは、以下、水、アルコール、アルコキシ(例には、直鎖状または
分岐状エーテルおよび環状エーテルが含まれる)、ケトン、エステル、オルガノシロキサ
ン、アミン、ホスフィン、オキシム、ならびにそれらの置換類似体のうちの少なくとも1
つを含有する分子を意味する。アルコール、直鎖状または分岐状エーテル、環状エーテル
、ケトン、エステル、アルコキシ、オルガノシロキサン、およびオキシムの各々は、2~
20個の炭素原子、2~12個の炭素原子、2~8個の炭素原子、および/または3~6
個の炭素原子を含み得る。
【0028】
例えば、官能基または官能性ポリマー基は、式(OYH)nを有してもよく、式中、
Oは、O酸素であり、Hは、水素であり、Yは、Hまたはアルキル基であり、nは、整数
(例えば、1~100の整数)である。しかしながら、ホウ素系ルイス酸触媒などのルイ
ス酸触媒と組み合わせることができる他の既知の官能性ポリマー基が、使用されてもよい
。例示的な環状エーテルには、テトラヒドロフランおよびテトラヒドロピランが含まれる
。ポリマールイス塩基は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、およびブチレンオキ
シドのポリマーに基づくポリオールおよびポリエーテルなどの2つ以上のルイス塩基官能
基を含有する部分である。例示的なポリマールイス塩基には、エチレングリコール、エチ
レングリコールメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリ
コール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレ
ングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
およびポリブチレングリコールが含まれる。
【0029】
例示的な実施形態によれば、ルイス酸触媒は、フェニル基上で置換された少なくとも
1つのフルオロアルキル(Y)基を含む一方で、少なくとも2つの異なる置換基(すなわ
ち、Ar1およびAr2)ならびに任意で別のフェニル基上で置換された1つのフルオロ
またはクロロ(X)である、以下の構造を有してもよい。
【0030】
さらに、ルイス酸触媒は、以下の構造を有してもよい。
【化3】
【0031】
さらに、ルイス酸触媒は、以下の構造を有してもよい。
【化4】
【0032】
一方、例示的な構造について、Ar
1は、セット1の構造と称される以下のものから
選択される。
【化5-1】
【化5-2】
【化5-3】
【0033】
一方、例示的な構造について、Ar
2は、セット2の構造と称される以下のものから
選択される。
【化6】
【0034】
例示的な実施形態によれば、ルイス酸触媒は、一般式B(R1)1(R2)1(R3
)1(R4)0または1を有するホウ素系ルイス酸触媒であり、式中、R1は、第1のフ
ルオロアルキル置換フェニル基(例えば、セット1の構造からの任意の構造)であり、R
2は、第2のフルオロアルキル置換フェニル基(例えば、セット1の構造からの任意の構
造)または第1のフルオロ/クロロ置換フェニル基(例えば、セット2の構造からの任意
の構造)であり、R3は、第3のフルオロアルキル置換フェニル基(例えば、セット1の
構造からの任意の構造)または第2のフルオロ/クロロ置換フェニル基(例えば、セット
2の構造からの任意の構造)であり、任意のR4は、官能基または官能ポリマー基である
。例示的な実施形態では、R1またはR2またはR3のうちの少なくとも1つは、3,4
-または3,5-ビス(フルオロアルキル)置換フェニル基(例えば、3,4-または3
,5-ビス(トリフルオロメチル)置換フェニル基)である。例えば、R4は、3~10
個の炭素原子を有する環状エーテルである。
【0035】
Mがホウ素であるルイス酸触媒の例示的な構造を、以下に示す。
【表1-1】
【表1-2】
【0036】
上記のものは、ホウ素を含む例示的な構造を示しているが、アルミニウム、インジウ
ム、ビスマス、および/またはエルビウムなどの他の金属を含む類似の構造が使用されて
もよい。さらに、例示的な実施形態は、例えば、上記の触媒構造のうちの1つ以上を使用
する、触媒のブレンドを利用してもよい。
【0037】
この理論によって拘束されることを意図するものではないが、特定のR4は、例えば
、重合反応に利用される場合に触媒活性を有意に損なうことなく、触媒の有効期間の改善
を補助することができる。例えば、M、R1、R2、およびR3を含む触媒は、任意のR
4を有する形態(形態M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)1)、または任意のR
4を有しない形態(形態M(R1)1(R2)1(R3)1)で存在してもよい。任意の
R4は、M(R1)1(R2)1(R3)1(R4)1から段階的に解離して、M=Bに
ついて以下に示される、遊離M(R1)1(R2)1(R3)1をもたらしてもよく、こ
の遊離M(R1)1(R2)1(R3)1が、アルコキシル化/重合プロセスのための触
媒であってもよく、かつ/またはM(R1)1(R2)1(R3)1(R4)1から協奏
プロセスまたは他の単一ステッププロセスでアルキレンオキシドとともに解離して、アル
コキシル化/重合プロセスのための触媒をもたらしてもよい。
【0038】
例えば、M、R
1、R
2、およびR
3を含む触媒は、以下に示されるように、任意の
R
4基を有する形態および有しない形態で存在し得る。
【化7】
【0039】
R
4基が、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ビスマス、およびエルビウムの中心
を偶発的な分解反応から保護する能力は、利用可能な中心の体積の減少に関連している可
能性がある。到達可能な中心の体積は、溶媒などの小分子との相互作用に利用可能なホウ
素原子などの原子の周りの体積として定義される。
【表2】
【0040】
例えば、触媒活性を損なうことなく、触媒の貯蔵安定性の増加を補助することができ
る好適なR4基には、ジエチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、メチル第三級
ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4-ジオキサン、アセ
トン、メチルイソプロピルケトン、酢酸イソプロピル、および酢酸イソブチルが含まれる
。
【0041】
例示的な実施形態で使用されるルイス酸触媒は、1つ以上のルイス酸触媒(例えば、
各々が一般式B(R1)1(R2)1(R3)1(R4)0または1を有する)と、任意
で少なくとも1つの他の触媒(ポリエーテルポリオールを生成するための当該技術分野で
既知の触媒など)とを含む、ブレンド触媒であってもよい。ブレンド触媒は、任意で、一
般式を有するルイス酸触媒が、ブレンド触媒の総重量の少なくとも25重量%、少なくと
も50重量%、少なくとも70重量%、少なくとも75重量%、少なくとも80重量%、
少なくとも85重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99
重量%などを占める、他の触媒を含んでもよい。
【0042】
DMC触媒
触媒成分は、任意で、DMC触媒を含んでもよい。例示的なDMC触媒およびDMC
触媒を生成する方法は、例えば、米国特許第3,278,457号、同第3,278,4
58号、同第3,278,459号、同第3,404,109号、同第3,427,25
6号、同第3,427,334号、同第3,427,335号、および同第5,470,
813号に記載されている。例示的な種類のDMC触媒は、亜鉛ヘキサシアノコバルテー
ト触媒錯体である。mDMC触媒錯体は、DMC触媒を形成する方法を修正したものを使
用して調製することができる。DMC触媒、例えば、当該技術分野で既知のものが、ルイ
ス酸触媒を含む触媒系で使用されてもよい。DMC触媒は、提供される第1または第2の
触媒であってもよい。
【0043】
例えば、DMC触媒は、式1によって表すことができる。
Mb[M1(CN)r(X)t]c[M2(X)6]d・nM3
xAy (式1
)
式中、MおよびM3は各々、金属であり、M1は、Mとは異なる遷移金属である。X1
は、M1イオンと配位するシアン化物以外の基を表す。M2は、遷移金属である。X2は
、M2イオンと配位するシアン化物以外の基を表す。X1またはX2は各々独立して、ハ
ロゲン、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、または塩素酸塩であり得る。例示的な実施
形態では、X1およびX2は、同じものであり、かつ塩化物である。A1は、アニオンを
表し、b、c、およびdは、静電的に中性の錯体を反映する数であり、rは、4~6であ
り、tは、0~2であり、xおよびyは、金属塩M3
xAyの電荷のバランスをとる整数
であり、nは、ゼロまたは正の整数である。例えば、nは、0.01~20である。前述
の式は、多くの場合にDMC触媒錯体内に存在するt-ブタノールなどの中性錯化剤の存
在は反映していない。
【0044】
式(I)を参照すると、MおよびM3各々、Zn2+、Fe2+、Co+2+、Ni
2+、Mo4+、Mo6+、Al+3+、V4+、V5+、Sr2+、W4+、W6+、
Mn2+、Sn2+、Sn4+、Pb2+、Cu2+、La3+、およびCr3+から(
例えば、からなる群から)独立して選択される金属イオンである。例示的な実施形態は、
少なくともZn2+を含む。さらに、M1およびM2は各々、Fe3+、Fe2+、Co
3+、Co2+、Cr2+、Cr3+、Mn2+、Mn3+、Ir3+、Ni2+、Rh
3+、Ru2+、V4+、V5+、Ni2+、Pd2+、およびPt2+から(例えば、
からなる群から)独立して選択される金属イオンである。上述のもののうち、プラス3の
酸化状態にあるものが、M1およびM2の金属に使用されてもよい。例示的な実施形態は
、Co+3および/またはFe+3を含む。
【0045】
好適なアニオンAには、ハロゲン化物(塩化物、臭化物、およびヨウ化物など)、硝
酸塩、硫酸塩、炭酸塩、シアン化物、シュウ酸塩、チオシアン酸塩、イソシアン酸塩、過
塩素酸塩、イソチオシアン酸塩、アルカンスルホン酸塩(メタンスルホン酸塩など)、ア
リレンスルホン酸塩(p-トルエンスルホン酸塩など)、トリフルオロメタンスルホン酸
塩(トリフレート)、ならびにC1-4カルボン酸塩が含まれるが、これらに限定されな
い。例示的な実施形態は、塩化物イオンを含む。
【0046】
式(I)を参照すると、rは、4、5、または6の整数である。例示的な実施形態で
は、rは、4または6である。さらに、tは、0~2の整数であり、例示的な実施形態で
は、tは、0である。r+tの合計は、6に等しくあり得る。
【0047】
例示的な実施形態では、DMC触媒は、亜鉛ヘキサシアノコバルテート触媒錯体であ
る。DMC触媒は、t-ブタノールと錯化されてもよい。例示的な実施形態で使用される
DMC触媒は、1つ以上のDMC触媒を含むブレンド触媒であってもよい。ブレンド触媒
は、任意で、DMC触媒が、ブレンド触媒の総重量の少なくとも75重量%を占める、非
DMC触媒を含んでもよい。ブレンド触媒は、二重触媒系で後に添加されるルイス酸触媒
のいずれも排除することができる。
【0048】
モノマー
ポリエーテルポリオールを提供するために使用されるモノマーは、少なくとも1つの
エチレンオキシドを含む。プロピレンオキシド(1,2-プロピレンオキシド)、ブチレ
ンオキシド(1,2-ブテンオキシド)、少なくとも3個の炭素原子を有するアルキレン
オキシドモノマーなどの、他のモノマーを追加的に含む可能性のあるモノマーは、3~1
0個の炭素原子を有する1,2-アルケンオキシドモノマー(直鎖状もしくは分岐状)お
よび/またはアリールアルキレンオキシドモノマーから選択される。例示的な他のモノマ
ーには、ペンチレンオキシド(1,2-エポキシペンタンとしても知られる)、ヘキシレ
ンオキシド(1,2-エポキシヘキサンとしても知られる)、オクチレンオキシド(1,
2-エポキシオクタンとしても知られる)、ノニレンオキシド(1,2-エポキシノナン
としても知られる)、デシレンオキシド(1,2-エポキシデカンとしても知られる)、
イソブチレンオキシド、4-メチル-1-ペンチレンオキシド、およびスチレンオキシド
が含まれる。
触媒成分の使用
【0049】
低いヒドロキシル当量の開始剤化合物(開始剤とも称される)のアルコキシル化にお
いてルイス酸触媒が使用される実施形態では、1つ以上のアルキレンオキシドの重合によ
って、開始剤化合物から最終的なポリエーテルポリオールへと直接進むことができる。さ
らに、重合反応中のルイス酸触媒の使用は、最終生成物中の多分散性の増加および/また
はアセタール含有量の増加につながる特定の副反応を低減することができる。
【0050】
開始剤とも称される開始剤化合物は、低分子量および少なくとも2の公称ヒドロキシ
ル官能価を有する。開始剤は、重合反応においてアルコキシル化される任意の有機化合物
である。開始剤は、12個以上ほど多くのヒドロキシル基を含有してもよい。例えば、開
始剤は、ジオール、トリオール、またはヘキソールであってもよい。開始剤化合物/開始
剤の混合物が使用されてもよい。開始剤は、ポリエーテル生成物のヒドロキシル当量未満
のヒドロキシル当量を有し、例えば、3500g/mol当量未満、333g/mol当
量未満、300g/mol当量未満、30g/mol当量超、30~300g/mol当
量、30~250g/mol当量、50~250g/mol当量などのヒドロキシル当量
を有してもよい。例示的な開始剤化合物には、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプ
ロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オ
クタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、
トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、ならびに/
またはアルコキシレート(特に、エトキシレートおよび/もしくはプロポキシレート)が
含まれるが、これらに限定されず、これらのいずれも、重合の生成物の数平均分子量未満
の数平均分子量を有する(例えば、5000g/mol未満、4000g/mol未満、
3000g/mol未満、2000g/mol未満、および/または1000g/mol
未満)。
【0051】
開始剤化合物/開始剤は、(例えば、別の開始剤化合物/開始剤と重合される)プロ
ピレンオキシド、エチレンオキシド、および/またはブチレンオキシドなどのアルキレン
オキシドを使用して形成された、低分子量ポリエーテルポリオールであってもよい。開始
剤化合物は、ジオールまたはトリオールであってもよい。例えば、開始剤化合物は、全プ
ロピレンオキシド系ジオールまたはトリオールである。開始剤化合物は、ヒドロキシル官
能基に基づく当量を有してもよく、3500g/mol当量未満、333g/mol当量
未満、300g/mol当量未満、30g/mol当量超、30~300g/mol当量
、30~250g/mol当量、50~250g/mol当量などのヒドロキシル当量を
有してもよい。
【0052】
ルイス酸触媒が使用される場合、反応器の温度は、DMC触媒が使用される場合と比
較して、少なくとも20℃低減させることができる。例えば、DMC触媒の使用のための
温度は、125℃~160℃であり得る(例えば、エチレンオキシド供給物が反応器に徐
々に/緩徐に添加される間、および開始剤化合物がDMC触媒と混合された後)。ルイス
酸触媒を使用するための温度は、25℃~115℃および/または60℃~115℃であ
り得る。例示的な実施形態では、活性DMC触媒および活性ルイス酸を含有する混合物の
相対的寄与を制御することで、ルイス酸によるアルキレンオキシドの鎖末端への付加の支
配が可能になり得る。
【0053】
例示的な実施形態では、ポリエーテルポリオールがプロピレンオキシド系開始剤(例
えば、ポリオキシプロピレン開始剤化合物)から導出される場合、重合プロセス中、エチ
レンオキシドを反応混合物に添加して、開始剤の数平均分子量よりも大きい数平均分子量
を有するポリエーテルポリオールを形成することができる。例えば、ポリエーテルポリオ
ールは、少なくとも250g/mol、少なくとも1000g/mol、少なくとも20
00g/mol、少なくとも3000g/mol、少なくとも5000g/mol、少な
くとも6000g/mol、および/または少なくとも100g/mol超の数平均分子
量を有し得る。
【0054】
重合反応は、遭遇される圧力および温度に好適な任意の種類の容器内で実行すること
ができる。連続的または半連続的プロセスでは、容器は、反応中にアルキレンオキシドお
よび追加の開始剤化合物を導入することができる1つ以上の入口を有してもよい。連続プ
ロセスでは、反応容器は、部分重合した反応混合物の一部分を引き出すことができる少な
くとも1つの出口を含有する必要がある。出発材料を注入するための単一または複数の点
を有する管状反応器、ループ反応器、および連続撹拌タンク反応器(CSTR)は全て、
連続または半連続操作に好適な種類の容器である。例示的なプロセスは、米国特許公開第
2011/0105802号に考察されている。
【0055】
結果として得られるポリエーテルポリオール生成物は、例えば、フラッシングプロセ
スおよび/またはストリッピングプロセスでさらに処理されてもよい。例えば、触媒残留
物が生成物中に保持されていてもよいが、ポリエーテルポリオールを処理して、触媒残留
物を低減することができる。ポリオールをストリッピングすることによって、水分を除去
することができる。実施形態によれば、エチレンオキシドから導出されるポリエーテルポ
リオールは、50ppm~1000ppm(例えば、100ppm~500ppmおよび
/または100ppm~250ppm)の(最終ポリオール中、ppmでの)ルイス酸触
媒濃度を有し得る。
【0056】
重合反応は、ポリエーテル生成物の数平均分子量と開始剤化合物の数平均分子量との
比として定義される「構築比」によって特徴付けることができる。この構築比は、160
ほど高くあってもよいが、より一般的には2.5~約65の範囲内であり、さらにより一
般的には2.5~約50の範囲内である。ポリエーテル生成物が85~400のヒドロキ
シル当量を有する場合、構築比は、典型的には、約2.5~約15または約7~約11の
範囲内である。
【0057】
例示的な実施形態は、依然として高分子量ポリオール(例えば、ポリエチレンオキシ
ドポリオール、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシドポリオール、ポリエチレンオ
キシド/ブチレンオキシドポリオールなど)を受け取りながら、結果として得られるポリ
エーテルポリオール中で、結果として得られるポリオール鎖内の炭素の総モル数に基づい
て、より低いアセタール含有量(例えば、5.0mol%未満、4.0mol%未満、3
.0mol%未満、1.5mol%未満、1.0mol%未満、0.8mol%未満、0
.5mol%未満など)を達成することができる重合触媒として、特定のルイス酸触媒の
うちの1つ以上を使用して、ポリエーテルポリオールを調製することに関する。
【0058】
例示的な実施形態は、高収率、例えば、結果として得られるポリオール生成物の総重
量に基づいて、少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、
少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%の収率などでのE
Oキャップドポリエーテルポリオールの調製に関する。
【0059】
例示的な実施形態は、ルイス酸触媒の使用により、所望のポリエーテルポリオール生
成物または中間体の形成に対する活性化障壁と比較して、望ましくない生成物であるアル
デヒドの形成に対するより高い活性化障壁をもたらすことができるように、重合触媒とし
て特定のルイス酸触媒のうちの1つ以上を使用することに関する。したがって、重合プロ
セス中に、望ましくない生成物と比較して、所望の生成物または中間生成物の形成を優遇
することができる。例えば、アルデヒド形成に対する活性化障壁は、3.5kcal/m
ol超、5.0kcal/mol超、6.0kcal/mol超、および/または8.0
kcal/mol超であり得る。アルデヒド形成に対する活性化障壁は、30kcal/
mol未満および/または20kcal/mol未満であり得る。
【0060】
実施形態に従って生成されるポリエーテルポリオールは、ポリウレタンの作製に有用
である可能性がある。ポリウレタンポリマーは、ポリエーテルポリオールとイソシアネー
ト(ポリイソシアネートなど、その例には、MDIとしても知られるメチレンジフェニル
ジイソシアネートおよびTDIとしても知られるトルエンジイソシアネートが含まれる)
との反応生成物として調製することができる。例えば、より高い当量のポリエーテルポリ
オール生成物は、非セル状または微細セル状エラストマー、コーティング、接着剤、密封
材、複合材、柔軟性、ならびに軟性、剛性、および粘弾性のポリウレタンフォームを含む
、エラストマーまたは半エラストマーポリウレタン生成物の作製に有用である可能性があ
る。ポリウレタンフォームは、スラブストックまたは成形プロセスで作製することができ
る。
【0061】
全ての部およびパーセンテージは、特に示されない限り、重量による。全ての分子量
値は、特に示されない限り、数平均分子量に基づく。
【実施例0062】
様々な実施例、比較例、ならびに実施例および比較例で使用される材料に関して、お
よその特性、特徴、パラメータなどを以下に提供する。
【0063】
触媒合成
触媒合成の一般的な生成は、以下のとおりである。特に明記されない限り、化学物質
の全ての実験手順および操作は、窒素パージしたグローブボックス内またはシュレンクラ
イン上で実行する。全てのバルク反応溶媒(トルエン、ジエチルエーテル、ヘキサン、テ
トラヒドロフラン(THF))は、アルミナおよびQ5反応性スカベンジャーのカラムを
通過させることによって乾燥させる。他の全ての溶媒は、Aldrichから無水等級で
購入し、使用前に活性化3Å分子ふるい上で保管する。Cambridge Isoto
pe Laboratories,Inc.から得たNMR溶媒(CDCl3およびC6
D6)は、分子ふるいで乾燥させるか、またはC6D6の場合、Na/K合金を使用して
乾燥させる。さらに、1-ブロモ-2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゼン、1-
ブロモ-3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1-ブロモ-3,4,5-トリ
フルオロベンゼン、1-ブロモ-2,6-ジフルオロベンゼン、1-ブロモ-2-クロロ
-4,6-ジフルオロベンゼン、1-ブロモ-2,4,6-トリフルオロベンゼン、1-
ブロモ-2-フルオロ-3-トリフルオロメチルベンゼン、1-ブロモ-2-フルオロ-
4-トリフルオロメチルベンゼン、1-ブロモ-2,5-ビス(トリフルオロメチル)ベ
ンゼン、および1-ブロモ-2,4-ジフルオロ-3-トリフルオロメチルベンゼンは、
Oakwood Chemicalから購入し、受け取ったままで使用する。1-ブロモ
-2,3,5,6-テトラフルオロ-4-トリフルオロメチルベンゼンは、Alfa A
esarから購入し、受け取ったままで使用する。また、n-ブチルリチウム(ヘキサン
中公称1.6または2.5Mの溶液)、トリイソプロピルボレート、三塩化ホウ素(トル
エン中1.0Mの溶液)、クロロトリメチルシラン、ヘキサクロロベンゼン、および無水
HCl(ジエチルエーテル中2.0Mの溶液)は、Sigma-Aldrichから得、
受け取ったままで使用する。さらに、指示薬として1,10-フェナントロリンを有する
トルエン中1.00Mのデカノールを使用して、n-ブチルリチウム(ヘキサン中1.6
または2.5Mの溶液)を使用前に滴定する。ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル
)フェニル)クロロボラン(Samigullin et al.,Organomet
allics,2014,33,3564-3569)は、文献の手順に従って調製する
。
【0064】
多核NMRスペクトル(1H、11B、13C、19F)は、以下の機器、Vari
an MR-400またはVarian VNMRS-500のうちの1つで収集する。
1Hおよび13C NMR化学シフトは、残留溶媒ピークに対する百万分率で参照される
。1H-C6D6では7.15ppm、CDCl3では7.25ppm、13C-C6D
6では128.00ppm、およびCDCl3では77.00ppm。ホウ素-11NM
R化学シフトは、BF3(Et2O)(0ppm)に対して外部参照され、19F NM
R化学シフトは、CFCl3(0ppm)に対して外部参照される。ドライアイスまたは
氷が唯一の冷却手段である場合を除いて、準周囲反応温度は、微細なJKEMセンサーP
TFEワイヤK36INJを有する、Extech Instruments Easy
View(商標)10Dual KモデルEA10温度計を使用して測定する。
【0065】
触媒の出発材料を、以下のように調製する。
出発材料質、(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボ
ランを、模式
図2に従って調製する。
【化8】
【0066】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-3,
5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(18.5g、63.2mmol)の冷(-7
8℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(23.0mL、ヘキサン中2.6
1M、60.0mmol)を撹拌しながら添加する。反応混合物を-78℃で3時間撹拌
し、その時間内に沈殿が形成される。エーテル(20mL)中トリイソプロピルボレート
(11.9g、63.1mmol)を、反応混合物に緩徐に添加する。反応混合物を-7
8℃で1時間撹拌し、次いで周囲温度まで温める。反応混合物をさらに1時間撹拌して、
わずかに濁った溶液を得る。反応混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、固体を得
る。固体をヘキサンで粉砕し、濾過し、揮発物を再度減圧下で除去して、リチウム(ジエ
チルエーテラート)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)トリイソプロポキ
シボレートを無色の粉末として得る。収量:23.2g(95%)。
【0067】
第2の段階では、塩化水素溶液(12.3mL、エーテル中2M、24.6mmol
)を、ジエチルエーテル(100mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)(3,5-
ビス(トリフルオロメチル)フェニル)トリイソプロポキシボレート(第1の段階で調製
、8.00g、19.6mmol)の溶液に周囲温度で添加する。添加時に直ちに沈殿物
が形成され得る。反応混合物を2時間撹拌し、次いで濾過する。揮発物を減圧下で除去す
る。結果として得られる残留物をヘキサンで抽出し、濾過し、揮発物を再度減圧下で除去
して、(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボランを油と
して得る。収量:5.10g(76%)。
【0068】
出発材料、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボ
ランを、模式
図3に従って調製する。
【化9】
【0069】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-3,
5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(4.26g、14.5mmol)の冷(-7
8℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(5.3mL、ヘキサン中2.6M
、60mmol)を撹拌しながら添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌し、この
時間内に沈殿物が形成される。エーテル(15mL)中(3,5-ビス(トリフルオロメ
チル)フェニル)ジイソプロポキシボラン(4.82g、14.1mmol)を、冷反応
混合物に緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌し(沈殿物が依然として存
在する)、次いで周囲温度まで温める。反応混合物を一晩撹拌して、透明な溶液を得る。
揮発物を減圧下で除去して、結晶のように見える固体を得る。固体をヘキサン中に溶解さ
せ、結果として得られる溶液を濾過し、週末にかけて冷凍庫(-33℃)内に置く。この
時間内に大量の結晶性材料が形成される。上清をデカントし、揮発物を減圧下で除去して
、無色の結晶性材料を得る。リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(ト
リフルオロメチルフェニル)ジイソプロポキシボレートの収量:8.23g(94%)。
【0070】
第2の段階では、塩化水素溶液(5.5mL、エーテル中2M、11mmol)を、
ジエチルエーテル(100mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビ
ス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボレート(第1の段階で調製、5
.00g、7.86mmol)の溶液に周囲温度で添加する。添加時に直ちに沈殿物が形
成され得る。反応混合物を1時間撹拌し、揮発物を減圧下で除去する。結果として得られ
る残留物をヘキサンで抽出し、濾過し、揮発物を再度減圧下で除去して、ビス(3,5-
ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボランを無色の粉末として得る。
収量:3.98g(102%、生成物は残留溶媒を含有)。
【0071】
出発材料、(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(トリ
フルオロメチル)フェニル)-(イソプロポキシ)ボランを、模式
図4に従って調製する
。
【化10】
【0072】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-2,
3,4,5,6-ペンタフルオロベンゼン(4.47g、16.5mmol)の冷(-9
5℃~-93℃、CO2(s)、次いでN2(l)、メタノール浴)溶液に、n-ブチル
リチウム(6.0mL、ヘキサン中2.6M、16mmol)を撹拌しながら添加する。
反応混合物を-90℃で1時間撹拌し、この時間内に少量の沈殿物が形成される。エーテ
ル(15mL)中(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロキシボラ
ン(5.00g、14.6mmol)を、緩徐に添加する。反応混合物を-90℃で2時
間撹拌し、次いで-78℃まで温め、さらに2~3時間撹拌する。反応混合物を周囲温度
まで温め、一晩撹拌して、透明な溶液を得る。揮発物を減圧下で除去して、茶色がかった
黄色の油を得る。油性残留物をヘキサンで抽出し、濾過する。揮発物を減圧下でヘキサン
溶液から除去して、茶色がかった黄色の油を得る。ヘキサン(50mL)を添加して、油
を溶解させる。THF(5mL)を溶液に添加し、揮発物を減圧下で除去して、固体を得
る。固体をヘキサン中に溶解させ、溶液を冷凍庫(-33℃)内に一晩置き、この時間内
に固体結晶材料が形成される。結晶性材料から上清を排出させ、材料をヘキサンで洗浄す
る。真空下で乾燥させた後、リチウムビス(テトラヒドロフラネート)(2,3,4,5
,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイ
ソプロポキシボレートを灰白色の茶色がかった微結晶性固体として分離する。収量:5.
24g(61%)。
【0073】
第2の段階では、塩化水素溶液(6.0mL、エーテル中2M、12mmol)を、
ジエチルエーテル(75mL)中リチウムビス(テトラヒドロフラネート)(2,3,4
,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)
ジイソプロポキシボレート(第1の段階で調製、5.11g、7.73mmol)の溶液
に周囲温度で添加する。添加時に直ちに沈殿物が形成され得る。反応混合物を約30分間
撹拌する。次いで、反応混合物をごくわずかな減圧下で一晩撹拌して、揮発物を除去する
。白色の固体が形成される。白色の固体をヘキサンで抽出し、濾過し、揮発物を除去して
、(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(トリフルオロメチ
ル)フェニル)イソプロポキシボランを白色の固体として得る。収量:3.46g(10
0%)。
【0074】
出発材料、(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(3,4,5-トリフ
ルオロフェニル)イソプロポキシボランを、模式
図5に従って調製する。
【化11】
【0075】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(300mL)中1-ブロモ-3,
4,5-トリフルオロベンゼン(27.6g、131mmol)の冷(-78℃、CO2
(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(37.2mL、ヘキサン中2.53M、94.
1mmol)を撹拌しながら添加する。添加は、反応混合物の温度が-73℃~-70℃
の範囲内に維持されるような速度で行う。反応混合物を-78℃で1時間撹拌し、沈殿物
の形成が認められる。エーテル(15mL)中(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フ
ェニル)ジイソプロポキシボラン(32.2g、94.1mmol)を、冷反応混合物に
緩徐に添加する。週末にかけて、反応混合物を周囲温度まで撹拌しながら温め、わずかに
濁った溶液を得る。溶液を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、ペースト状の結晶のよう
に見える固体を得、この固体は、多核NMR分光法によってリチウム(ジエチルエーテラ
ート)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(3,4,5-トリフルオロフ
ェニル)ジイソプロポキシボレートであると特徴付けられる。この固体を、それ以上のい
かなる精製もすることなく、次の段階で使用する。
【0076】
第2の段階では、第1の段階の生成物をジエチルエーテル(150mL)中に溶解さ
せ、塩化水素溶液(50mL、ジエチルエーテル中2M、100mmol)を添加し、大
量の沈殿物が形成される。反応混合物を週末にわたって撹拌する。反応混合物を濾過する
。揮発物を減圧下で濾液から除去する。結果として得られる残留物をヘキサンで抽出し、
濾過し、揮発物を減圧下で除去して、明るい濃橙色の油を得、この油は、(3,5-ビス
(トリフルオロメチル)フェニル)(3,4,5-トリフルオロフェニル)イソプロポキ
シボランとして特徴付けられる。収量:32.6g(84%)。
【0077】
出発材料、(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5-ビス(トリ
フルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボランを、模式
図6に従って調製する。
【化12】
【0078】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(150mL)中1-ブロモ-2,
5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(3.00g、10.2mmol)の冷(-1
01℃~-99℃、CO2(s)、次いでN2(l)、メタノール浴)溶液に、n-ブチ
ルリチウム(4.0mL、ヘキサン中2.5M、10mmol)を撹拌しながら添加する
。反応混合物を約-100℃で2時間撹拌し、次いで-78℃まで温める。エーテル(1
0mL)中(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボラン(
3.51g、10.3mmol)を、反応混合物に緩徐に添加し、反応混合物を周囲温度
まで撹拌しながら一晩温める。淡黄色のほぼ透明な溶液から揮発物を減圧下で除去して、
結晶のように見える黄色の固体を得る。黄色の固体をヘキサン中に溶解させ、濾過し、窒
素流下で濃縮する。無色の結晶が溶液から沈殿し、これらを濾過によって分離する。結晶
のNMR分析は、純粋な所望の化合物を示す。第1の収穫物からの無色の結晶の収量:3
.32g。結晶からの上清溶液を冷凍庫内に一晩置く。結晶性物質が形成される。上清を
ピペットで取り出し、廃棄する。結晶性残留物を減圧下で乾燥させる:2.02g。生成
物、リチウム(ジエチルエーテラート)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル
)(2,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボレートの総収量
は、5.34g(83%)である。
【0079】
第2の段階では、クロロトリメチルシラン(2.0mL、16mmol)を、エーテ
ル(10mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)(3,5-ビス(トリフルオロメチ
ル)フェニル)(2,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボレ
ート(3.32g、5.21mmol)の溶液に添加し、沈殿物が急速に形成される。反
応混合物を一晩撹拌する。反応混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去する。NMR分析
は、反応が完了したことを示す。リチウム(ジエチルエーテラート)(3,5-ビス(ト
リフルオロメチル)フェニル)(2,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソ
プロポキシボレート(2.02g、3.18mmol)の第2のバッチを、2.0mLの
クロロトリメチルシランで同様に処理し、3時間撹拌する。この第2の段階の第2の反応
混合物を濾過し、第1の反応生成物と組み合わせる。混合物から揮発物を減圧下で除去す
る。残留物をヘキサンで抽出し、濾過し、揮発物を減圧下、40℃で一晩除去して、生成
物、(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5-ビス(トリフルオロメ
チル)フェニル)イソプロポキシボランを黄色の油(3.47g、83.4%)として得
る。
触媒試料を、以下のように調製する。
【0080】
触媒1は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)-(2,3,4,
5,6-ペンタフルオロフェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模式図
7に従って調製する。
【化13】
【0081】
具体的には、第1の段階では、N2パージしたグローブボックス内で、ビス(3,5
-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)クロロボラン(0.80g、1.7mmol)
を、110mLのガラス瓶内の20mLのトルエン中に溶解させる。テフロンでコーティ
ングされた撹拌棒を追加する。20mLのガラスバイアル内で、Zn(C6F5)2(0
.34g、0.85mmol)を、10mLのトルエン中に溶解させる。亜鉛化合物を含
有する溶液を、撹拌しながらボラン溶液に添加する。添加の完了時に白色の固体が沈殿す
る。反応混合物を室温で1時間撹拌する。反応混合物のアリコートを取り出し、濾過し、
19F NMR分光法によって分析する。スペクトルは、所望の生成物を形成する反応が
存在することを確認する。反応混合物を使い捨てのPTFEフリットを通して濾過して、
固形分を除去する。次いで、濾液をポンプで乾燥させて、白色の固体を得る。固体を、材
料を溶液にするのに必要な最小量のトルエン中に溶解させ、溶液を、使い捨てのPTFE
フリットを通して再度濾過する。トルエン溶液をグローブボックス冷凍庫(-40℃)内
に一晩置き、その時間内に微細な針状の結晶が沈殿する。結晶を濾過によって収集し、冷
ペンタン(-40℃)で洗浄し、真空下で1時間乾燥させる。ビス(3,5-ビス(トリ
フルオロメチル)フェニル(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)ボランの総
収量:0.74g(72%)。
【0082】
第2の段階では、N2パージしたグローブボックス内で、0.61g(1.0mmo
l)のビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,4,5,6-ペ
ンタフルオロフェニル)ボラン(段階1で調製)を、110mLのガラス瓶内に秤量し、
50mLのTHF中に溶解させる。THFを撹拌しながら真空下で除去して、白色の油性
固体を得る。固体を40mLのペンタンで粉砕して、白色の固体を得る。白色の固体は、
ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,4,5,6-ペンタフ
ルオロフェニル)ボランのTHF付加物として特徴付けられる。収量:0.51g(75
%)。
【0083】
触媒2は、ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(
トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模式
図8
に従って調製する。
【化14】
【0084】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-2,
3,4,5,6-ペンタフルオロベンゼン(1.68g、6.80mmol)の冷(-1
01℃~-99℃、CO2(s)、次いでN2(l)、メタノール浴)溶液に、n-ブチ
ルリチウム(2.5mL、ヘキサン中2.6M、6.5mmol)を撹拌しながら添加す
る。反応混合物を-90℃で1時間撹拌し、この時間内に少量の沈殿物が形成される。そ
の後、エーテル(15mL)中(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,
5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ジイソプロポキシボラン(3.00g、6.
67mmol)を、冷反応混合物に緩徐に添加する。反応混合物を-90℃で2時間撹拌
し、次いで-78℃まで温め、さらに2~3時間撹拌する。反応混合物を周囲温度まで温
める。反応混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、大量の小さな結晶を含有する油
性沈殿物を得る。結晶をTHF(10mL)中に溶解させ、揮発物を減圧下で除去して、
黄色の油を得る。油をヘキサンで粉砕するが、油の全てが溶解するわけではない。ヘキサ
ン溶液を油画分からデカントする。揮発物をヘキサン溶液および油画分から除去して、油
画分から白色の結晶性固体(2.23g)およびヘキサン可溶性画分から茶色がかった固
体(2.42g)を得る。多核NMR分光法によれば、油分画からの白色の固体は、純粋
な形態の所望の生成物、リチウムビス(テトラヒドロフラネート)ビス(2,3,4,5
,6-ペンタフルオロフェニル)-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イ
ソプロポキシボレートである。多核NMR分光法によれば、茶色がかった固体は、いくら
かの汚染物質が存在する所望の生成物である。茶色がかった固体をヘキサンで2回洗浄し
て、ほぼ白色の固体(2.35g)を得、これは、NMR分光法によって、所望の生成物
、リチウムビス(テトラヒドロフラネート)ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロ
フェニル)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボレートと
して特徴付けられる。総収量:4.58g(91%)。
【0085】
第2の段階では、ジエチルエーテル(75mL)中リチウムビス(テトラヒドロフラ
ネート)ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(トリフ
ルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボレート(4.40g、5.73mmol)に
、エーテル中塩化水素溶液(4.0mL、2.0M、8.0mmol)を添加し、徐々に
沈殿物が形成されるのを観察する。反応混合物を約30分間撹拌し、次いで反応混合物を
ごくわずかな減圧下で一晩撹拌して、揮発物を除去し、白色の固体を得る。1H NMR
分光法によれば、単離した材料にイソプロポキシ基が依然として存在することを示すこと
ができる(出発材料が依然として存在する)。白色の残留物をエーテル中に溶解させ、追
加の塩化水素溶液(2.0mL、4.0mmol)を添加し、微量の固体形成のみが観察
される。反応物を30分間撹拌し、全ての揮発物を減圧下で除去する。1H NMR分光
法によれば、所望の生成物を汚染する出発材料がはるかに少ないことを示すことができる
。次に、反応混合物からの残留物をTHF(10mL)中に溶解させ、揮発物を再度減圧
下で除去する。トルエン(50mL)を添加し、溶液を濾過して、LiClを除去し、溶
液から揮発物を緩徐な速度で一晩除去する。朝までには、揮発物は観察されなくなり、白
色の粉末が残り、この粉末は、1Hおよび19F NMR分光法によって、所望の生成物
、ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)(3,5-ビス(トリフルオロ
メチル)フェニル)ボランのTHF付加物であると決定される。白色の粉末の収量:3.
09g(86%)。
【0086】
触媒3は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(3,4,5-ト
リフルオロフェニル)ボランであり、これを、以下の模式
図9に従って調製する。
【化15】
【0087】
第1の段階では、ジエチルエーテル(150mL)中1-ブロモ-3,5-ビス(ト
リフルオロメチル)ベンゼン(2.77g、9.45mmol)の冷(-75℃、CO2
(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(3.5mL、ヘキサン中2.5M、8.7mm
ol)を撹拌しながら緩徐に滴加する。反応混合物を-78℃で2時間撹拌し、沈殿物の
形成を観察する。エーテル(15mL)中(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニ
ル)(3,4,5-トリフルオロフェニル)イソプロポキシボラン(3.27g、7.8
9mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を1時間撹拌し、次いで透明になった溶液か
ら冷浴を除去して、混合物を周囲温度まで温め、一晩放置する。次に、HCl溶液(5.
0mL、ジエチルエーテル中2M、10mmol)を周囲温度で添加し、反応混合物を一
晩撹拌し、濾過し、揮発物を減圧下で除去する。結果として得られる固体を1H NMR
分光法によって分析し、いくらかのイソプロポキシボラン出発材料を依然として含有する
ことが見出され得る。固体をジエチルエーテル中に溶解させ、追加のHCl溶液(2.0
mL、4.0mmol)を添加する。次に、反応混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去
して、油性固体を得る。残留物を高温ヘキサンで抽出し、濾過し、黄色の溶液を冷凍庫(
-35℃)内に一晩置き、固体の形成を観察する。上清を排出させ、固体を減圧下で乾燥
させる。ベージュ色の固体(ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(3
,4,5-トリフルオロフェニル)ボラン)の収量:1.44g(32%)。
【0088】
触媒4は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,6-ジフル
オロフェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模式
図10に従って調製す
る。
【化16】
【0089】
具体的には、第1段階では、ジエチルエーテル(100mL)中1-ブロモ-2,6
-ジフルオロベンゼン(1.46g、7.56mmol)の冷(-78℃、CO2(s)
浴)溶液に、n-ブチルリチウム(3.0mL、ヘキサン中2.5M、7.4mmol)
を緩徐に滴加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌する。次いで、エーテル(10m
L)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボラン(3
.69g、7.44mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を周囲温度まで温める間に
、沈殿物が形成される。反応混合物が室温に達するまでには、沈殿物は溶解して、透明な
溶液が得られ、これを数時間撹拌する。溶液を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、結晶
のように見える固体を得る。固体を最小の沸騰エーテル中に溶解させ、溶液を冷凍庫内に
置く。一晩冷却した後、形成された結晶から上清をデカントする。結晶を減圧下で乾燥さ
せる。リチウムビス(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル
)フェニル)(2,6-ジフルオロフェニル)イソプロポキシボレートの結晶の収量:6
.9g(88%)。
【0090】
第2の段階では、リチウムビス(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリ
フルオロメチル)フェニル)(2,6-ジフルオロフェニル)イソプロポキシボレート(
5.85g、10.6mmol)を、エーテル(150mL)中に溶解させる。次いで、
クロロトリメチルシラン(3.0mL、24mmol)を周囲温度で添加する。15分以
内に沈殿物が形成され始める。反応混合物を週末にわたって撹拌する。月曜日までには、
揮発物が蒸発する(密閉されていない容器)。無色の固体をエーテルで抽出し、濾過する
。揮発物を減圧下で除去して、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(
2,6-ジフルオロフェニル)ボランのジエチルエーテル付加物を無色の固体(4.9グ
ラム(74%))として得る。NMRスペクトルは、清潔な生成物を示すが、これは、モ
ノエーテラート錯体に必要なエーテルの約86%しか有しない。生成物をエーテル中に溶
解させて、濁った溶液を得る。次いで、THF(6mL)を添加し、溶液は透明になる。
揮発物を減圧下で除去して、ガラス状の固体を得る。固体をベンゼンで抽出し、濾過し、
揮発物を減圧下で除去して、白色の固体を得る。ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチ
ル)フェニル)(2,6-ジフルオロフェニル)ボランのTHF付加物の収量は、4.6
g(94%)である。
【0091】
触媒5は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-クロロ-4
,6-ジフルオロフェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模式
図11に
従って調製する。
【化17】
【0092】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(150mL)中1-ブロモ-2-
クロロ-4,6-ジフルオロベンゼン(3.03g、13.3mmol)の冷(-78℃
、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(5.2mL、ヘキサン中2.5M、1
3mmol)を緩徐に滴加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌する。次いで、エー
テル(15mL)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキ
シボラン(6.50g、13.1mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を数時間撹拌
し、次いで周囲温度まで撹拌しながら一晩温める。揮発物を減圧下で除去して、固体を得
る。固体をヘキサンで粉砕し、濾過する。固体をヘキサンで洗浄し、減圧下で乾燥させて
、9.2g(92%)のリチウム(ジエチルエーテラート)1.5ビス(3,5-ビス(
トリフルオロメチル)フェニル)(2-クロロ-4,6-ジフルオロフェニル)イソプロ
ポキシボレートの収量を得る。
【0093】
第2の段階では、クロロトリメチルシラン(1.1mL、0.94グラム、8.7m
mol)を、ジエチルエーテル(100mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)1.
5ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-クロロ-4,6-ジフル
オロフェニル)イソプロポキシボレート(段階1で調製、4.73g、6.21mmol
)の溶液に緩徐に滴加する。1時間以内に沈殿物が形成され始める。反応混合物を一晩撹
拌する。反応混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、ペースト状の固体含有残留物
(4.0g)を得る。残留物をベンゼンで抽出し、溶液を濾過し、揮発物を減圧下で除去
して、無色の固体(3.60g(99.1%))を得る。固体は、約1.5gおよび2.
0gの2つの部分に分けられる。次いで、THF(8mL)をエーテル中2.0gの部分
の溶液に添加する。揮発物を減圧下で除去し、結果として得られる固体をエーテル(25
mL)中に溶解させる。揮発物を再度減圧下で除去して、ビス(3,5-ビス(トリフル
オロメチル)フェニル)(2-クロロ-4,6-ジフルオロフェニル)ボランのTHF付
加物を結晶性固体(2.2g、収量は定量的)として得る。
【0094】
触媒6は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,4,6-ト
リフルオロフェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模式
図12に従って
調製する。
【化18】
【0095】
具体的には、第1の段階では、N2パージしたグローブボックス内で、3.00グラ
ム(14.2mmol)の1-ブロモ-2,4,6-トリフルオロベンゼンを、500m
Lのシュレンクフラスコ内の200mLのジエチルエーテルと組み合わせる。テフロンで
コーティングされた撹拌棒を無色の溶液に追加し、グローブボックスから取り出す前にフ
ラスコをゴム製セプタムで密閉する。ドラフト内で、フラスコを窒素ラインに接続し、ド
ライアイス/アセトン浴(-78℃)に20分間置いて、冷却する。ヘキサン中n-ブチ
ルリチウムの2.5Mの溶液(5.8mL、14mmol)を、シリンジを介して冷溶液
に添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌する。25mLのジエチルエーテル中7
.05g(14.2mmol)のビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)
イソプロポキシボランをグローブボックス内で調製し、シリンジ内に吸い上げる。-78
℃の冷アリールリチウム溶液を含有するフラスコに、溶液を緩徐に注入する。次いで、反
応混合物を室温まで撹拌しながら一晩緩徐に温める。翌朝、形成される少量の沈殿物から
溶液を濾過する。揮発物を減圧下で除去して、淡黄色の固体を得る。固体をヘキサン(2
×100mL)で抽出し、結果として得られる混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去し
て、灰白色の固体を得る。固体をヘキサンで粉砕し、固体を濾別し、濾液から揮発物を減
圧下で除去して、白色の固体、リチウムビス(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビ
ス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,4,6-トリフルオロフェニル)イソプロポ
キシボレート(収量:10.6g(96%))を得る。
第2の段階では、N2パージしたグローブボックス内で、段階1からの8.00g(1
0.2mmol)のリチウムビス(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフ
ルオロメチル)フェニル)(2,4,6-トリフルオロフェニル)イソプロポキシボレー
トを、100mLのジエチルエーテル中に溶解させて、無色の溶液を形成する。クロロト
リメチルシラン(3.2mL、2.7g、25mmol)を、室温の溶液に撹拌しながら
添加する。混合物を室温で一晩撹拌し、大量の沈殿物が形成される。反応混合物のアリコ
ートを取り出し、19F NMR分光法によって分析して、反応が完了したことを確認す
る。反応混合物をセライトで濾過して、LiClを除去し、揮発物を減圧下で除去する。
残留物をベンゼンに抽出し、溶液を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、白色の粉末を得
る。多核NMR分光法は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,
4,6-トリフルオロフェニル)ボランの純粋な形態での形成を確認する。収量:4.9
9g(86%)。
第3の段階では、N2パージしたグローブボックス内で、段階2からの4.45g(7
.82mmol)のビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,4,6
-トリフルオロフェニル)ボランを、エーテル(20mL)中に溶解させ、THF(2m
L)を添加する。揮発物を減圧下で除去して、生成物を白色の固体として得る。白色の固
体は、多核NMR分光法によってビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)
(2,4,6-トリフルオロフェニル)ボランのモノTHF付加物として特徴付けられる
。収量:4.81g(96%)。
【0096】
触媒7は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-
3-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模
式
図13に従って調製する。
【化19】
【0097】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-2-
フルオロ-3-(トリフルオロメチル)ベンゼン(3.11g、12.8mmol)の冷
(-78℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(5.0mL、ヘキサン中2
.5M、13mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌する。次
いで、エーテル(15mL)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イ
ソプロポキシボラン(6.34g、12.8mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を
-78℃で数時間撹拌する。溶液を周囲温度まで撹拌しながら一晩温めて、わずかに濁っ
た黄色の溶液を得る。反応混合物を濾過し、揮発物を除去して、白色の固体を得る。固体
をヘキサンで抽出し、溶液を濾過し、濾液から揮発物を減圧下で緩徐に除去して、大きな
結晶を得る。上清を排出させ、結晶を少量のヘキサン(5mL)で洗浄し、揮発物を減圧
下で除去して、生成物、リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフ
ルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)フェニル)イソ
プロポキシボレートを、大きな無色の結晶として、8.67g(92%)の収量で得る。
【0098】
第2の段階では、エーテル(100mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)ビス
(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-3-(トリフルオロ
メチル)フェニル)イソプロポキシボレート(段階1からのもの、8.67グラム、11
.6mmol)の溶液に、クロロトリメチルシラン(2.0mL、1.7g、15.8m
mol)を添加し、混合物を一晩撹拌する。アリコートのNMR分析は、不完全な反応を
示し、追加のクロロトリメチルシラン(1.0mL、7.9mmol)を添加し、混合物
を一晩撹拌する。アリコートのNMR分析は、不完全な反応を示し、HCl溶液(2.0
mL、エーテル中2M、4.0mmol)を添加し、混合物を一晩撹拌する。NMR分析
は、反応が完了したことを示す。反応混合物を濾過し、揮発物を減圧下で除去する。残留
物をベンゼンで抽出し、溶液を濾過し、揮発物を減圧下で除去して、濃黄色の油を得る。
油をヘキサンで抽出し、溶液を濾過し、揮発物を減圧下で緩徐に除去して、遊離ボラン、
ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-3-(トリフル
オロメチル)フェニル)ボラン(6.0g、86%)を得る。ボランをジエチルエーテル
(10mL)中に溶解させ、テトラヒドロフラン(10mL)を添加し、揮発物を除去し
て、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-3-(トリ
フルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物を6.5g(97%)の収量で得る。
【0099】
触媒8は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-
4-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模
式
図14に従って調製する。
【化20】
【0100】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-2-
フルオロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゼン(3.08g、12.7mmol)の冷
(-78℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(5.0mL、ヘキサン中2
.54M、12.7mmol)を急速に添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌す
る。エーテル(15mL)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソ
プロポキシボラン(6.29g、12.7mmol)を緩徐に添加して、無色の溶液を得
る。反応混合物を数時間撹拌し、次いで周囲温度まで温める。温度が約-50℃に達する
までには、溶液は淡黄色に変わる。溶液を一晩撹拌して、わずかに濁った黄色の溶液を得
る。反応混合物を濾過し、揮発物を除去して、濁った淡黄色の油を得る。油をヘキサンで
抽出し、濾過し、揮発物を除去して、濁った淡黄色の油を得る。リチウムビス(ジエチル
エーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-
4-(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボレートの収量は、9.13グラ
ム(88%)である。THF(10mL)を添加して、油を溶解させ、リチウムビス(テ
トラヒドロフラネート)ボレートを形成させる。揮発物を減圧下で一晩除去して、ビス(
テトラヒドロフラネート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-
フルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボレート(9.1g、
88%)を得る。
【0101】
第2の段階では、エーテル(100mL)中ビス(テトラヒドロフラネート)ビス(
3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-4-(トリフルオロメ
チル)フェニル)イソプロポキシボレート(9.1g、11mmol)の溶液に、クロロ
トリメチルシラン(2.0mL、1.7g、15.8mmol)を添加し、混合物を一晩
撹拌する。アリコートのNMR分析は、不完全な反応を示し、追加のクロロトリメチルシ
ラン(1.0mL、7.9mmol)を添加し、混合物を一晩撹拌する。アリコートのN
MR分析は、不完全な反応を示し、HCl溶液(2.0mL、エーテル中2M、4.0m
mol)を添加し、混合物を一晩撹拌する。揮発物を反応混合物から除去し、結果として
得られる残留物をベンゼンで抽出し、溶液を濾過し、濾液から揮発物を減圧下で除去して
、淡黄色の固体を得る。黄色の固体をヘキサンで抽出し、溶液を濾過し、揮発物を減圧下
で緩徐に除去して、大きな結晶性塊を得る。結晶をヘキサン(20mL)で65℃まで加
熱する。混合物を冷却させる。黄色の上清を廃棄し、固体を減圧下で乾燥させて、ビス(
3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-4-(トリフルオロメ
チル)フェニル)ボラン(6.22g、92%)を得る。ボラン(6.22g)をジエチ
ルエーテル(10mL)中に溶解させ、テトラヒドロフラン(10mL)を添加し、揮発
物を除去して、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2-フルオロ-
4-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物を淡ベージュ色の結晶性生
成物として得る。収量:6.76g(96%)。
【0102】
触媒9は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,4,5
,6-ペンタクロロフェニル)ボランであり、これを、以下の模式
図15に従って調製す
る。
【化21】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(150mL)中ヘキサクロロベンゼ
ン(3.61g、12.7mmol)の冷(-78℃、CO
2(s)浴)溶液に、n-ブ
チルリチウム(5.0mL、2.5M、13mmol)を急速に滴加する。反応混合物を
-78℃で30分間撹拌し、次いで-40℃まで温める。明るい黄色の溶液を得る。反応
混合物を再度-78℃まで冷却し、ジエチルエーテル(15mL)中ビス(3,5-ビス
(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボラン(6.29g、12.7mmo
l)の溶液を緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で2~3時間撹拌し、次いで周囲温
度まで温め、さらに2~3時間撹拌する。反応混合物を使い捨てのPTFEフリットを通
して濾過し、濾液から揮発物を減圧下で除去する。結果として得られる黄色の残留物を熱
ヘキサンで抽出し、濾過して、黄色の溶液を得る。黄色の溶液を周囲温度まで冷却し、少
量の橙色の油が沈殿する。油から溶液をデカントし、冷凍庫(-33℃)内に一晩置いて
、さらに多くの橙色の油および淡黄色の結晶を得る。油および結晶から上清溶液をデカン
トし、油/固体混合物を減圧下で乾燥させる。結晶を乾燥した油から物理的に分離し、こ
れは、所望の生成物、リチウムビス(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリ
フルオロメチル)フェニル)(2,3,4,5,6-ペンタクロロフェニル)イソプロポ
キシボレートとして特徴付けられる。収量:2.34g(21%)。
第2の段階では、HCl溶液(1.3mL、ジエチルエーテル中2.0M、2.6mm
ol)を、ジエチルエーテル(20mL)中リチウムビス(ジエチルエーテラート)ビス
(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,4,5,6-ペンタクロロ
フェニル)イソプロポキシボレート(1.3g、1.4mmol)に周囲温度で添加する
。白色の沈殿物が、添加の完了時に直ちに形成される。週末にかけて、反応混合物を周囲
温度で撹拌する。反応混合物から揮発物を減圧下で除去し、結果として得られる淡黄色の
残留物をヘキサン(30mL)で洗浄し、混合物を使い捨てのPTFEフリットを通して
濾過する。フリット上に残っている残留物をエーテルで抽出し、溶液を濾過し、濾液から
揮発物を除去して、ごく淡黄色の固体を得る。固体を温(45℃)ヘキサン(100mL
)で抽出し、混合物を濾過して、黄色の溶液を得る。黄色の溶液を冷凍庫(-33℃)内
で一晩冷却して、小さな無色のブロック状の結晶を得る。結晶から上清溶液をデカントし
、結晶を減圧下で乾燥させて、0.79gのビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)
フェニル)(2,3,4,5,6-ペンタクロロフェニル)ボランを得る。上清溶液を濃
縮し、冷凍庫内で一晩冷却して、0.082グラムの追加の生成物を得る。総収量:0.
87g(91%)。
【0103】
触媒10は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5-ビス
(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、以下の模式図
16に従って調製する。
【化22】
【0104】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-2,
5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(3.00g、10.2mmol)の冷(-7
8℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(4.0mL、ヘキサン中2.5M
、10mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌する。エーテル
(18mL)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボ
ラン(5.04g、10.2mmol)を反応混合物に緩徐に添加し、溶液を-78℃で
数時間撹拌する。反応混合物を周囲温度まで撹拌しながら一晩温めて、わずかに黄色の透
明な溶液を得る。反応混合物から揮発物を除去して、黄色の油を得る。油をベンゼンで抽
出する。不溶性のものはない。ベンゼン溶液から揮発物を除去して、生成物、リチウム(
ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5
-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボレートを黄色の油として得る
。収量:7.88g(98%)。
【0105】
第2の段階では、リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフル
オロメチル)フェニル)(2,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキ
シボレート(7.88g、9.97mmol)をエーテル(150mL)中に溶解させる
。クロロトリメチルシラン(2.6mL、20mmol)を添加する。反応混合物を一晩
撹拌して、無色の沈殿物を有する黄色の溶液を得る。揮発物を減圧下で除去する。残留物
をヘキサン(100ml)で抽出する。混合物を濾過し、揮発物を減圧下で濃縮する。溶
液を冷凍庫(-33℃)内で一晩冷却する。沈殿物を濾別し、減圧下で乾燥させて、生成
物、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5-ビス(トリフルオ
ロメチル)フェニル)ボランを白色の粉末として得る。収量:6.02g(93%)。
【0106】
第3の段階では、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5-
ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボラン(4.83g)をエーテル(50mL)中
に溶解させ、THF(6mL)を添加する。溶液から揮発物を減圧下で緩徐に除去して、
生成物、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,5-ビス(トリフ
ルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物を白色の固体(5.0g、93%)とし
て得る。THF錯体を完全な真空に供することで、配位したTHF分子が簡単に除去され
る。
【0107】
触媒11は、(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ビス(2,5-ビス
(トリフルオロメチル)フェニル)ボランであり、これを、以下の模式
図17に従って調
製する。
【化23】
【0108】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(150mL)中1-ブロモ-2,
5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(1.80g、6.14mmol)の冷(-7
8℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(2.4mL、ヘキサン中2.5M
、6.1mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で1時間撹拌する。エーテ
ル(18mL)中(2,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(3,5-ビス(ト
リフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボラン(3.02g、6.09mmol)
を緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で数時間撹拌する。溶液を周囲温度まで撹拌し
ながら一晩温めて、わずかに黄色の透明な溶液を得る。反応混合物から揮発物を除去して
、黄色の油を得る。油をベンゼンで抽出する。濾別される不溶性のものはない。ベンゼン
溶液から揮発物を除去して、生成物、リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(2,5-
ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル
)イソプロポキシボレートを黄色の油として得る。収量は、4.21g(87.6%)で
ある。
【0109】
第2の段階では、クロロトリメチルシラン(1.1mL、10mmol)を、ジエチ
ルエーテル(150mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(2,5-ビス(ト
リフルオロメチル)フェニル)(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソプ
ロポキシボレート(3.92g、4.95mmol)の溶液に撹拌しながら添加する。1
5分以内に沈殿物が溶液中に観察される。反応混合物を一晩撹拌する。混合物を濾過し、
揮発物を減圧下で除去して、無色の固体(3.26g)を得る。生成物をヘキサンで抽出
し、溶液を濾過し、濾液から揮発物を減圧下で除去して、生成物、(3,5-ビス(トリ
フルオロメチル)フェニル)ビス(2,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボラ
ンを蒼白色の固体として得る。収量:3.11g(97%)。
【0110】
触媒12は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,5,
6-テトラフルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物であ
り、これを、以下の模式
図18に従って調製する。
【化24】
【0111】
具体的には、第1の段階では、ジエチルエーテル(100mL)中1-ブロモ-2,
3,5,6-テトラフルオロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゼン(2.26g、7.
61mmol)の冷(-101℃~-99℃、CO2(s)、次いでN2(l)、メタノ
ール浴)溶液に、n-ブチルリチウム(3.0mL、2.5M、7.6mmol)を撹拌
しながら添加する。反応混合物を約-100℃で2時間撹拌し、次いで-78℃まで温め
る。エーテル(10mL)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)イソ
プロポキシボラン(3.78g、7.61mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を周
囲温度まで撹拌しながら一晩温める。淡黄色(ほぼ透明)の溶液を濾過し、濾液から揮発
物を減圧下で除去して、結晶のように見える固体を得る。固体をヘキサンで洗浄し、混合
物を濾過し、固体を減圧下で乾燥させる。無色の固体生成物、リチウム(ジエチルエーテ
ラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,5,6-テト
ラフルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシボレートの収量は、
6.16g(93%)である。
【0112】
第2の段階では、クロロトリメチルシラン(2.0mL、18mmol)を、ジエチ
ルエーテル(100mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(ト
リフルオロメチル)フェニル)(2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(トリフルオロ
メチル)フェニル)イソプロポキシボレート(6.16g、7.10mmol)に撹拌し
ながら添加する。反応混合物を一晩撹拌する。NMR分析は、反応が生じなかったことを
示す。エーテル中塩化水素溶液(7.0mL、14mmol)を添加し、反応混合物を一
晩撹拌する。混合物を濾過し、濾液から揮発物を減圧下で除去する。結果として得られる
残留物をトルエン中に溶解させ、溶液を濾過し、濾液から揮発物を減圧下で除去して、4
.50gの粗生成物を得る。無色のペースト状の固体をヘキサン中に懸濁させ、混合物を
濾過し、固体を減圧下で乾燥させて、生成物、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル
)フェニル)(2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル
)ボランのイソプロパノール付加物を無色の粉末として得る。収量:2.45g(53%
)。
【0113】
第3の段階では、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,
5,6-テトラフルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのイソプロパノ
ール付加物(1.81g、2.54mmol)を、エーテル(40mL)中に溶解させる
。THF(10mL)を溶液に添加する。溶液を緩徐に蒸発させて、大きな結晶を得る。
上清を除去し、ごく淡黄色の結晶をヘキサンで洗浄し、結晶を減圧下で乾燥させる(1.
08g)。X線結晶学によって、結晶は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フ
ェニル)(2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル)ボ
ランのイソプロパノール付加物であると分析する。上清およびヘキサン洗浄液を濃縮して
、結晶の第2の収穫物(0.42g)を得る。結晶の第2の収穫物を、第1の収穫物と同
じ様式で洗浄し、乾燥させる。NMR分析は、配位したイソプロパノールおよびごくわず
かなTHFの存在を示す。結晶の第2の収穫物にTHFを添加し、揮発物を減圧下で除去
する。NMR分析は、THF/イソプロパノールのモル比が6.4:1であることを示す
。固体をTHF中に溶解(2回目)させ、揮発物を減圧下で除去する。NMR分析は、T
HF/イソプロパノールのモル比が14:1であることを示す。固体をTHF中に溶解(
3回目)させ、揮発物を減圧下で除去する。NMR分析は、THF/イソプロパノールの
モル比が23:1であることを示す。固体をTHF中に溶解(4回目)させ、揮発物を減
圧下で除去する。固体をTHF中に溶解(5回目)させ、揮発物を減圧下で除去して、生
成物、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,3,5,6-テトラ
フルオロ-4-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物を無色の粉末(
0.41g(収量21%))として得る。NMR分析は、THF/イソプロパノールのモ
ル比が41:1であることを示し、これは、十分に純粋であると見なされる。
【0114】
触媒13は、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,4-ジフ
ルオロ-3-(トリフルオロメチル)フェニル)ボランのTHF付加物であり、これを、
以下の模式
図19に従って調製する。
【化25】
【0115】
具体的には、第1段階では、ジエチルエーテル(200mL)中1-ブロモ-2,4
-ジフルオロ-3-(トリフルオロメチル)ベンゼン(2.98g、11.4mmol)
の冷(-78℃、CO2(s)浴)溶液に、n-ブチルリチウム(4.5mL、ヘキサン
中2.5M、11mmol)を緩徐に添加する。反応混合物を-78℃で1.5時間撹拌
する。ジエチルエーテル(15mL)中ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェ
ニル)イソプロポキシボラン(5.66g、11.4mmol)を緩徐に添加する。反応
混合物を-78℃で数時間撹拌する。週末にかけて、溶液を周囲温度まで撹拌しながら温
めて、わずかに濁った黄色の溶液を得る。反応混合物を濾過し、揮発物を除去して、白色
の固体を得る。固体をヘキサン中に懸濁させ、混合物を濾過し、フリット上の固体をヘキ
サンで洗浄する。フリット上に収集された白色の固体(5.97g)および洗浄液から、
揮発物を減圧下で除去する。洗浄液から揮発物を除去するにつれて、大きな結晶が形成さ
れる。NMR分析によれば、フリット上に収集された白色固体は、非常に純粋な所望の生
成物、リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フ
ェニル)(2,4-ジフルオロ-3-(トリフルオロメチル)フェニル)イソプロポキシ
ボレートである一方で、洗浄液から得られた結晶は、ほぼ純粋な生成物である。洗浄液か
らの結晶をヘキサンで60℃まで加熱し(結晶の約半分が溶解する)、冷凍庫内に一晩置
く。上清を排出させ、固体を減圧下で乾燥させて、第2の収穫物(1.66g)を得る。
無色の生成物、リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオロメ
チル)フェニル)(2,4-ジフルオロ-3-(トリフルオロメチル)フェニル)イソプ
ロポキシボレートの総収量は、7.63g(88%)である。
【0116】
第2の段階では、クロロトリメチルシラン(2.0mL、16mmol)を、エーテ
ル(150mL)中リチウム(ジエチルエーテラート)ビス(3,5-ビス(トリフルオ
ロメチル)フェニル)(2,4-ジフルオロ-3-(トリフルオロメチル)フェニル)イ
ソプロポキシボレート(5.80g、7.65mmol)の溶液に撹拌しながら添加する
。反応混合物を一晩撹拌する。揮発物を減圧下で除去する。残留物をベンゼン/エーテル
の混合物(1:1)で抽出する。スラリーを濾過し、揮発物を減圧下で除去して、生成物
、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,4-ジフルオロ-3-(
トリフルオロメチル)フェニル)ボランを、無色の粉末として得る。収量:4.67g(
99%)。
【0117】
第3の段階では、ビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)(2,4-
ジフルオロ-3-(トリフルオロメチル)フェニル)ボラン(3.84g、6.21mm
ol)を、エーテル(50mL)中に溶解させ、THF(8mL)を添加する。溶液から
揮発物を減圧下で除去する。残留物をヘキサンで粉砕し、混合物を濾過し、フリット上の
固体から揮発物を減圧下で除去して、生成物を白色の固体(3.034g)として得る。
ヘキサン洗浄液から追加の生成物(0.65g)を得る。合計:3.68g(86%)。
【0118】
触媒Aは、FABと称されるトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランであり、(B
oulder Scientificから入手可能)から入手可能である。
【0119】
触媒Bは、トリス(ビス(3,5-トリフルオロメチル)フェニル)ボランである。
【0120】
触媒Cは、亜鉛ヘキサシアノコバルテート触媒錯体(CovestroからArco
l3(登録商標)触媒の名称で入手可能)である。
ポリオールの調製
【0121】
ポリオールの調製には、以下の材料が主に使用される。
P390 約390g/molの数平均分子量を有するポリオキシプロピレンジオール
である開始剤化合物(The Dow Chemical CompanyからVORA
NOL(商標)P390として入手可能)。
V2070 約700g/molの数平均分子量を有するポリオキシプロピレントリオ
ール、すなわち、低分子量POトリオール(The Dow Chemical Com
panyからVORANOL(商標)2070として入手可能)。
V230-064 約2700g/molの数平均分子量を有するポリオキシプロピレ
ントリオール(The Dow Chemical CompanyからVORANOL
(商標)230-064として入手可能)。
溶媒 ヒドロキシル官能基を有しないグリコールジエーテル(The Dow Che
mical CompanyからPROGLYDE(商標)DMMとして入手可能)。
添加剤 リン酸を含む酸性化剤。
【0122】
具体的には、以下の反応は、上記に考察される触媒1~13を使用し、例示的な概略
図20に以下に示される様式で、表1に提供される条件を考慮して、連続流反応器内で実
行され得る。
【化26】
【化27】
【0123】
実施例1~20ならびに比較例BおよびCのポリオールを、以下の表1に概説される
条件に従って、開始剤としてP390、モノマーとしてエチレンオキシド(EO)、およ
び溶媒を使用して調製する。表1を参照すると、EO結合エンタルピー、およびアルデヒ
ドに対する活性化障壁が、以下に考察される計算方法に従って決定される。
【0124】
【0125】
比較例Aは、触媒なしで実行され得る陰性対照である。この例は、開始剤とエチレン
オキシドを、管状反応器内で、90℃で10分間混合することによって実行され得る。
【0126】
実施例1~20ならびに比較例BおよびCのポリオール試料を、Vapourtec
Inc.から入手可能なマイクロ反応器である連続流反応器内で調製することができる
。これらの例では、50psigの圧力シリンダを介して、未希釈EOモノマーをポンプ
に供給することができる。溶媒を含有する溶媒リザーバを、別のポンプに接続することが
できる。2mLの注入ループを利用して、特定の触媒および開始剤の溶液(ジプロピレン
グリコールジメチルエーテル中60重量%のP390として)を系に導入することができ
る。流量を制御することによって、触媒および開始剤を規定の流量で流系に導入する。E
Oモノマーおよび開始剤-触媒-溶媒の溶液を、混合ユニットで組み合わせ、2mLのス
テンレス鋼コイル状反応器に供給する。250psigに設定した背圧調節機を使用して
、系の圧力を制御し、EOが液相に留まるように補助することができる。連続圧力反応器
に、0.1mL/分の開始剤-触媒-溶媒の混合物を充填することができる。エチレンオ
キシドを、0.1mL/分の一定の供給速度で反応器に供給することができる。開始剤-
触媒-溶媒の混合物が試料ループに導入された後、最初の5.13mLの生成物混合物を
、3重量%の水酸化カリウム水溶液からなる洗浄機に方向転換させることができる。生成
物混合物の次の3.04mLを収集し、MALDI分光測定によって分析することができ
る。
【0127】
表1の温度は、反応器内の温度である。時間は滞留時間であり、これは以下のように
定義される。
【数1】
ポンプAおよびBの流量が0.1mL/分である場合、
【数2】
ポンプAおよびBの流量が0.05mL/分である場合、
【数3】
【0128】
重合反応で達成される数平均分子量(Mn)は、形成される揮発性副産物(例えば、
アセトアルデヒド)の量に依存し得る。例えば、揮発性副産物のレベルが高いと、理論的
Mnよりも著しく低いMnになる可能性がある。逆に、揮発性副産物のレベルが低いと、
理論的Mnに近いMnを達成するのに役立ち得る。理論的Mnに近いMnを達成すること
が望ましくあり得る。
【0129】
PDIは、重量平均分子量(Mw)対数平均分子量(Mn)の比として定義される。
PDIは、アセタール結合の程度の尺度を表すことがあるが、これは、この反応により分
子量が実質的に2倍になる可能性があるためである。したがって、同様のMn値でPDI
を比較することで、異性化およびアセタール化と比較した、アルコキシル化(意図された
反応)に対する触媒の選択性の尺度を提供することができる。より高い化学選択性には、
より低いPDIが好ましい可能性がある。
【0130】
EO結合エンタルピーを、遊離触媒(R4が存在しない場合)およびEOからなる静
止状態に対して計算する。より高い活性には、有利な結合(より大きな負の値、例えば、
-9.0kcal/mol超、-10.0kcal/mol超など)が好ましい。表1を
参照すると、触媒1および2の計算は、有利な活性が実現されるような有利なEO結合エ
ンタルピーを提供することが理解される。活性の別の尺度は、以下に示される開環障壁で
ある。より高い活性には、より低い開環障壁が好ましい。
【0131】
以下に示されるように、アルデヒドに対する活性化障壁が、形成されるアルデヒドお
よびアセタールの量を決定する。より低いレベルのアルデヒドおよびその後のアセタール
形成には、より高い活性化障壁が好ましい。
【表4】
【0132】
実施例1~20ならびに比較例BおよびCを参照すると、(所望のEO含有量ポリエ
ーテルポリオールに対する活性化障壁と比較した)望ましくない生成物に対する活性化障
壁は、触媒Aと比較して、触媒1~8、10、および13に対して有意により高い可能性
があることが見出される。したがって、触媒Aと比較して、触媒1~8、10、および1
3の構造により、所望の生成物の増加した収率が可能になることが予想外に見出される。
【0133】
以下に特定される触媒を使用して、表2~8に提供される条件を考慮し、模式
図21
に従って、異なる開始剤およびモノマーを使用するセミバッチプロセスで、追加の実施例
21~29ならびに比較例C、D、およびEを実行する。
【化28】
【0134】
表2~8を参照すると、Initは、使用される開始剤を指し、Monは、使用され
るモノマーを指し、M/Iは、使用されるモノマー対開始剤の比を指す。使用されるモノ
マーは、エチレンオキシド(EO)、またはプロピレンオキシド(PO)-エチレンオキ
シド(EO)共供給、またはプロピレンオキシド(PO)に続くエチレンオキシド(EO
)キャップ、またはブチレンオキシド(BO)に続くエチレンオキシド(EO)キャップ
である。
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】
【表10】
【表11】
【0135】
実施例21~29ならびに比較例C、DおよびEについて、結果として得られるポリ
オール試料中の所望の生成物の収率パーセントを(結果として得られるポリオール試料の
総重量に基づいて)測定する。表2~8を参照すると、例示的な実施形態による触媒を使
用する場合、触媒Aと比較して、所望の生成物の収率が著しくより高いことが理解される
。
【0136】
表9に関して、より高い第一級ヒドロキシル含有量を有することが望ましい場合があ
る。追加の実施例30および31ならびに比較例Fを、表9に提供される条件を考慮して
、以下に指定される触媒を使用してセミバッチプロセスで実行することができる。表9を
参照すると、Initは、使用される開始剤を指し、Monは、使用されるモノマーを指
し、M/Iは、使用されるモノマー対開始剤の比を指す。
【表12】
【0137】
表9を参照すると、PO重合ステップの終了時の第一級ヒドロキシル含有量が、触媒
Bと比較して、触媒10および11について著しくより高いことが理解される。触媒Bと
比較して、異なるフルオロアルキル置換フェニル基および/または異なるフルオロ/クロ
ロ置換フェニル基の付加が、最終ポリオール中の第一級ヒドロキシル含有量を改善するの
に役立つと考えられる。
【0138】
セミバッチのアルコキシル化反応について、開始剤を乾燥させ、3つの手順のうちの
1つを使用して圧力反応器に充填した。
【0139】
手順A:ステンレス鋼シリンダを125℃のオーブン内で6時間乾燥させた。シリン
ダを窒素気流下で冷却した。空のParr反応器を、窒素パージ下で140℃のジャケッ
ト温度で1時間乾燥させた。開始剤を、ガラス器具内、65mbarの真空下で、110
℃で2時間乾燥させ、真空下でステンレス鋼シリンダに移動させた。シリンダを秤量し、
その内容物を、窒素圧力を使用してParr反応器に移動させた。移動後にシリンダを秤
量して、Parr反応器に充填した量を決定した。
【0140】
手順B:開始剤を、漏斗を介してParr反応器に直接充填した。乾燥を、窒素パー
ジ下、120℃で120分間、反応器内で実行した。
【0141】
手順C:開始剤を、漏斗を介してParr反応器に直接充填した。乾燥を、窒素パー
ジ下、140℃で180分間、反応器内で実行した。
【0142】
比較例C(表2):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量4
00のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである66.8グラムのVORANOL(
商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒Aの溶液(42m
g)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後、
窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。窒素を反応器の入口から添加し、ヘッド
スペースを不活性にする。エチレンオキシド(100.1g)を、55℃の反応温度およ
び0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレンオキシド供給の完了時に
、反応混合物を55℃で35分間消化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃に加
熱し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(100.2g、6
0%)を収集する。数平均分子量=790(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分
散性指数(PDI)=1.36(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0143】
実施例21(表2):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである63.1グラムのVORANOL
(商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒10の溶液(3
8mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした
後、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。窒素を反応器の入口から添加し、ヘ
ッドスペースを不活性にする。エチレンオキシド(90.3g)を、55℃の反応温度お
よび0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレンオキシド供給の完了時
に、反応混合物を55℃で35分間消化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃に
加熱し、35分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(124g、81
%)を収集する。数平均分子量=929(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散
性指数(PDI)=1.28(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0144】
比較例D(表3):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量4
00のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである55.2グラムのVORANOL(
商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒Aの溶液(70m
g)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後、
窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。窒素を反応器の入口から添加し、ヘッド
スペースを不活性にする。エチレンオキシド(84.3g)を、55℃の反応温度および
0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレンオキシド供給の完了時に、
反応混合物を55℃で50分間消化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃に加熱
し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(111.1g、79
%)を収集する。数平均分子量=888(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散
性指数(PDI)=1.49(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0145】
実施例22(表3):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである59.7グラムのVORANOL
(商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒6の溶液(75
mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後
、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。窒素を反応器の入口から添加し、ヘッ
ドスペースを不活性にする。エチレンオキシド(89.3g)を、55℃の反応温度およ
び0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレンオキシド供給の完了時に
、反応混合物を55℃で65分間消化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃に加
熱し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(136.6g、9
2%)を収集する。数平均分子量=992(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分
散性指数(PDI)=1.10(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0146】
実施例23(表3):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである63.5グラムのVORANOL
(商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒8の溶液(79
mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後
、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。窒素を反応器の入口から添加し、ヘッ
ドスペースを不活性にする。エチレンオキシド(95.7g)を、55℃の反応温度およ
び0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレンオキシド供給の完了時に
、反応混合物を55℃で20分間消化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃に加
熱し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(138.4g、8
7%)を収集する。数平均分子量=948(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分
散性指数(PDI)=1.27(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0147】
実施例24(表3):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである59.7グラムのVORANOL
(商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒13の溶液(7
5mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした
後、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。窒素を反応器の入口から添加し、ヘ
ッドスペースを不活性にする。エチレンオキシド(95.0g)を、55℃の反応温度お
よび0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレンオキシド供給の完了時
に、反応混合物を55℃で50分間消化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃に
加熱し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(137.1g、
87%)を収集する。数平均分子量=1054(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、
多分散性指数(PDI)=1.18(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0148】
実施例25(表4):600mLの圧力反応器に、手順Bを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである59.8グラムのVORANOL
(商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒10の溶液(3
7mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした
後、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(44.9g)
を、90℃の反応温度および0.75g/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プロ
ピレンオキシド供給の完了時に、反応物を90℃で20分間消化させる。反応器を通気し
、閉鎖する。プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを、それぞれ、0.75g/分
および0.2g/分の供給速度で共供給した。プロピレンオキシド(36.0g)および
エチレンオキシド(9.5g)の添加後、反応混合物を90℃で35分間消化させる。反
応器を通気し、窒素で30分間パージした。反応混合物を60℃まで冷却し、生成物(1
35.9g、91%)を収集する。数平均分子量=924(ゲル浸透クロマトグラフィー
による)、多分散性指数(PDI)=1.08(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0149】
比較例E(表5):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量4
00のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである65.9グラムのVORANOL(
商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒Aの溶液(82m
g)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後、
窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(165g)を、5
5℃の反応温度および1.25g/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プロピレン
オキシド供給の完了時に、反応物を55℃で30分間消化させる。反応器を通気し、閉鎖
する。プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを、それぞれ、1.0g/分および0
.25g/分の供給速度で共供給した。プロピレンオキシド(79.4g)およびエチレ
ンオキシド(19.9g)の添加後、反応混合物を90℃で20分間消化させる。反応器
を通気し、反応混合物を90℃に加熱し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで
冷却し、生成物(296.4g、90%)を収集する。数平均分子量=2112(ゲル浸
透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.23(ゲル浸透クロマト
グラフィーによる)。
【0150】
実施例26(表5):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである60.5グラムのVORANOL
(商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒10の溶液(7
6mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした
後、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(151.5g
)を、55℃の反応温度および1.25g/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プ
ロピレンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で20分間消化させる。反応器を通気
し、閉鎖する。プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを、それぞれ、1.0g/分
および0.25g/分の供給速度で共供給した。プロピレンオキシド(73.3g)およ
びエチレンオキシド(18.1g)の添加後、反応混合物を90℃で20分間消化させる
。反応器を通気し、反応混合物を90℃に加熱し、30分間パージする。反応混合物を6
0℃まで冷却し、生成物(285g、94%)を収集する。数平均分子量=2190(ゲ
ル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.08(ゲル浸透クロ
マトグラフィーによる)。
【0151】
実施例27(表6):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
2700のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである240グラムのVORANOL
(商標)230-064を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒10の溶
液(111mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パ
ージした後、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(10
3.1g)を、55℃の反応温度および1.25g/分の一定の供給速度で反応器に添加
する。プロピレンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で15分間消化させる。反応
器を通気し、閉鎖する。プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを、それぞれ、0.
85g/分および0.4g/分の供給速度で共供給した。プロピレンオキシド(65.1
g)およびエチレンオキシド(30.1g)の添加後、反応混合物を55℃で30分間消
化させる。反応器を通気し、反応混合物を90℃まで加熱し、30分間パージする。反応
混合物を60℃まで冷却し、生成物(396.7g、89%)を収集する。数平均分子量
=4956(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.15
(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0152】
実施例28(表7):600mLの圧力反応器に、手順Cを使用して、数平均分子量
700のポリ(プロピレンオキシド)トリオールである56.6グラムのVORANOL
(商標)2070を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒6の溶液(20
0mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした
後、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(376mL)
を、55℃の反応温度および2.0mL/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プロ
ピレンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で20分間消化させる。反応混合物を通
気し、窒素を添加して、ヘッドスペースを不活性にする。エチレンオキシド(32g)を
、55℃の反応温度および0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加する。エチレン
オキシド供給の完了時に、反応混合物を55℃で27分間消化させる。反応器を通気し、
反応混合物を90℃に加熱し、30分間パージする。反応混合物を60℃まで冷却し、生
成物(377.7g、94%)を収集する。数平均分子量=3864(ゲル浸透クロマト
グラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.14(ゲル浸透クロマトグラフィー
による)。
【0153】
実施例29(表8):500mLの圧力反応器に、手順Cを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)ジオールである65.0グラムのVORANOL(
商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒6の溶液(163
mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後
、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。ブチレンオキシド(231.1g)を
、55℃の反応温度および1.25g/分の一定の供給速度で反応器に添加する。ブチレ
ンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で20分間消化させる。エチレンオキシド(
28.6g)を、55℃の反応温度および0.75/分の一定の供給速度で反応器に添加
する。エチレンオキシド供給の完了時に、反応混合物を55℃で45分間消化させる。反
応混合物を通気し、窒素を添加して、ヘッドスペースを不活性にする。反応混合物を90
℃で30分間パージし、60℃まで冷却し、生成物(325g、100%)を収集する。
数平均分子量=1931(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI
)=1.07(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)。
【0154】
比較例F(表9):600mLの圧力反応器に、手順Cを使用して、数平均分子量4
00のポリ(プロピレンオキシド)ジオールである60.7グラムのVORANOL(商
標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒Bの溶液(76mg
)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後、窒
素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(294.9mL)を
、55℃の反応温度および1.5mL/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プロピ
レンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で25分間消化させる。反応混合物を通気
し、窒素パージ下で90℃まで加熱する。反応混合物を90℃で30分間パージし、60
℃まで冷却し、生成物(292.4g、98%)を収集する。数平均分子量=2060(
ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.08(ゲル浸透ク
ロマトグラフィーによる)、第一級ヒドロキシル含有量=45%(トリフルオロ酢酸無水
物での誘導体化に続く19F NMR分光法による)。
【0155】
実施例30(表9):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)ジオールである67.3グラムのVORANOL(
商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒10の溶液(84
mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後
、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(269.5g)
を、55℃の反応温度および1.25g/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プロ
ピレンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で20分間消化させる。反応混合物を通
気し、窒素パージ下で90℃まで加熱する。反応混合物を90℃で30分間パージし、6
0℃まで冷却し、生成物(315g、94%)を収集する。数平均分子量=2157(ゲ
ル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.05(ゲル浸透クロ
マトグラフィーによる)、第一級ヒドロキシル含有量=50%(トリフルオロ酢酸無水物
での誘導体化に続く19F NMR分光法による)。
【0156】
実施例31(表9):600mLの圧力反応器に、手順Aを使用して、数平均分子量
400のポリ(プロピレンオキシド)ジオールである67.5グラムのVORANOL(
商標)P390を充填する。無水テトラヒドロフラン(2mL)中触媒11の溶液(84
mg)を、窒素パージ下で試料添加ポートを通して一度に添加する。5分間パージした後
、窒素パージを停止し、反応器の通気口を閉じる。プロピレンオキシド(269.9g)
を、55℃の反応温度および1.25g/分の一定の供給速度で反応器に添加する。プロ
ピレンオキシド供給の完了時に、反応物を55℃で20分間消化させる。反応混合物を通
気し、窒素パージ下で90℃まで加熱する。反応混合物を90℃で30分間パージし、6
0℃まで冷却し、生成物(313.4g、93%)を収集する。数平均分子量=2102
(ゲル浸透クロマトグラフィーによる)、多分散性指数(PDI)=1.06(ゲル浸透
クロマトグラフィーによる)、第一級ヒドロキシル含有量=65%(トリフルオロ酢酸無
水物での誘導体化に続く19F NMR分光法による)。
【0157】
ポリエーテルポリオールの調製のためのプロセスは、参照により組み込まれる国際公
開第2016/064698号と類似した連続二重触媒プロセスを使用する連続または半
バッチプロセスで実行することができる。
【0158】
実施例に関して使用される分析方法を以下に記載する。
【0159】
セミバッチ生成物のMnの決定:ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析を、数
平均分子量(Mn)の決定に使用し、これを、直列に接続した4つのPLgel有機GP
Cカラム(3μm、Agilent Inc.)および溶離液としてテトラヒドロフラン
を使用して、1.0mL/分の流量で実行する。カラム温度は、40℃である。VORA
NOL(商標)CP6001、VORANOL(商標)210、230-660、および
230-056Nを、標準として使用する。
【0160】
【0161】
アルデヒドに対する結合エンタルピーおよび活性化障壁の決定のための計算方法論:
B3LYP/6-31+g**レベルで密度汎関数理論(DFT)を使用して、基底状態
および遷移状態の全ての種の構造を最適化する(例えば、Becke,A.D.,J.C
hem.Phys.1993,98,5648、Lee,C.et al.,Phys.
Rev B1988,37,785、およびMiehlich,B.et al.Che
m.Phys.Lett.1989,157,200、Ditchfield,R.et
al.,J.Chem.Phys.1971,54,724、Hehre,W.J.e
t al.,J.Chem.Phys.1972,56,2257、およびGordon
,M.S.Chem.Phys.Lett.1980,76,163を参照されたい)。
ジエチルエーテル(ε=4.2)を選択される媒質として使用した分極連続体モデル(C
PCM)などの導体を使用することによって、誘電体媒質の効果を含めた。Grimma
eのD3バージョンをBecke-Johnson減衰とともに使用することによって、
分散相互作用を含めた。基底状態の幾何学に対して振動解析を実行し、虚振動数の欠如を
使用して、ポテンシャルエネルギー面(PES)の極小値を確認した。遷移状態の幾何学
に対する同じ分析は、1つの虚振動数を示した。後者の場合、GaussViewプログ
ラムを使用して、振動モードを虚振動数で視覚化して、原子が所望の反応座標に沿って移
動することを確保した。基底状態および遷移状態の両方の幾何学について、振動分析を使
用して、ゼロ点エネルギーを電子エネルギーに増大させることによって、298Kでのエ
ンタルピー(H298)を計算した。G09のプログラム組を使用して、全ての計算を実
行した。エチレンオキシド(EO)との計算した結合エンタルピー(BH)、および開環
配座のアルデヒドを形成する水素化物シフト(ΔH3
‡)を、表1に列挙する。ボラン触
媒の高い活性には、強い結合エンタルピー(大きな-ve数)が必要であることが仮定さ
れる。加えて、高い化学選択性につながるアセタール形成を避けるために、高いΔH3
‡
が望ましい。
【0162】
自由(または到達可能な)体積の計算決定:上記の方法を使用して、遊離触媒(触媒
が任意のR4ルイス塩基に結合していない場合)または配位錯体(触媒が任意のR4ルイ
ス塩基に結合している場合)の最適化された幾何学を得た後、半径3.0Åの球をB原子
の周囲に置く(この球の体積を、V1として示す)。その後、球を他の原子上に置き、こ
れらの球の半径を、それぞれの原子のファンデルワールス半径になるように選択する。他
の原子上の球によって遮蔽されるBを中心とする球の体積を、モンテカルロ積分技術を使
用して計算する。遮蔽された体積を、V2として表す。自由体積(FV)を、以下の等式
を使用して計算する。
FV=1-(V2/V1)
FV記述子は、0~1で変動する。この技術は、Pipeline Pilotツール
キットを使用して実装する。この手順は、結合解離傾向を理解するために文献で使用され
ている。