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WO2010030026A1 - ポリエステル、ポリウレタン及びそれらの製造法 - Google Patents

ポリエステル、ポリウレタン及びそれらの製造法 Download PDF

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WO2010030026A1
WO2010030026A1 PCT/JP2009/066050 JP2009066050W WO2010030026A1 WO 2010030026 A1 WO2010030026 A1 WO 2010030026A1 JP 2009066050 W JP2009066050 W JP 2009066050W WO 2010030026 A1 WO2010030026 A1 WO 2010030026A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polyester
group
polyurethane
carbon atoms
hydrocarbon
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2009/066050
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高島宏明
山本裕輔
間瀬浩平
下俊久
阿部友邦
重原淳孝
片山義博
政井英司
中村雅哉
大塚祐一郎
大原誠資
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Forestry and Forest Products Research Institute
Nagaoka University of Technology NUC
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Forestry and Forest Products Research Institute
Nagaoka University of Technology NUC
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Forestry and Forest Products Research Institute, Nagaoka University of Technology NUC, Tokyo University of Agriculture and Technology NUC, University of Tokyo NUC filed Critical Toyota Industries Corp
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Priority to JP2010528773A priority patent/JPWO2010030026A1/ja
Priority to EP09813171A priority patent/EP2325227A1/en
Priority to US13/063,684 priority patent/US20110166301A1/en
Publication of WO2010030026A1 publication Critical patent/WO2010030026A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/56Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/58One oxygen atom, e.g. butenolide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
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    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4266Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain prepared from hydroxycarboxylic acids and/or lactones
    • C08G18/4269Lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/73Polyisocyanates or polyisothiocyanates acyclic
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    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/52Polycarboxylic acids or polyhydroxy compounds in which at least one of the two components contains aliphatic unsaturation
    • C08G63/54Polycarboxylic acids or polyhydroxy compounds in which at least one of the two components contains aliphatic unsaturation the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/553Acids or hydroxy compounds containing cycloaliphatic rings, e.g. Diels-Alder adducts

Definitions

  • the present invention relates to a biodegradable polyester containing 3-carboxymuconolactone as a structural unit, a polyurethane, an ester of 3-carboxymuconolactone, and a method for producing them.
  • Plant components such as lignin can be converted into vanillin, syringaldehyde, vanillic acid, syringate, protocatechu by chemical decomposition methods such as hydrolysis and oxidative decomposition, and physicochemical decomposition methods using supercritical water and supercritical organic solvents. Converted to low molecular weight compounds such as acids.
  • As a polymer using such a low molecular weight compound as a raw material 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid (hereinafter referred to as PDC) which is a fermentation product of the compound by bacteria.
  • Polyester and polyamide (abbreviated as WO 99/54376 and WO 99/54384, respectively) have been reported.
  • the 2-pyrone ring structure of PDC gives the polymer a rigid structure, so that flexibility, elasticity or high strength can be provided to the material, and further, a material having these properties can be obtained from its high polarity and high refractive index. It is known (WO99 / 54376 pamphlet and WO99 / 54384 pamphlet).
  • the present inventors fermentatively produce 3-carboxymuconolactone, which can be a raw material for functional plastics and chemical products, from a lignin-derived low molecular weight degradation product through a multi-stage enzymatic reaction. A method has been reported (see Japanese Patent Application No. 2006-218524).
  • the present invention relates to biodegradable polyesters and polyurethanes containing 3-carboxymuconolactone as a structural unit, and methods for producing them.
  • the target polyester is obtained by polycondensation of 3-carboxymuconolactone or a salt thereof or a halide thereof with a diol or an alkali metal adduct thereof. It discovered that it could manufacture simply and with sufficient yield.
  • the target polyurethane was obtained with sufficient yield by reaction of the obtained polyester and diisocyanates, and came to complete this invention.
  • the present invention provides the following general formula (I): [Wherein, R represents a hydrocarbon-based divalent residue which may contain a heteroatom having no active hydrogen in the structure thereof. ]
  • the polyester which has a repeating unit represented by these is provided.
  • R is R 1 , R 1- (OR 1 ) a , or R 2- (O 2 C—R 1 —CO 2 R 2 ) b (wherein R 1 and R 2 are each
  • R 1 and R 2 are each The polyester according to (1), which is independently a divalent residue of a saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 24 carbon atoms; a and b each independently represents an integer of 1 to 4. provide.
  • the present invention provides the polyester according to (1) or (2), wherein R is a linear or branched alkylene group having 1 to 24 carbon atoms.
  • the present invention provides the following general formula (II): [Where: R and X each independently represent a hydrocarbon-based divalent residue that may contain a heteroatom having no active hydrogen in the structure; m and n each represent an integer of 1 or more. ]
  • the polyurethane which has a repeating unit represented by this is provided.
  • R and X are each independently R 1 , R 1- (OR 1 ) a , or R 2- (O 2 C—R 1 —CO 2 R 2 ) b (where R 1 And R 2 each independently represents a divalent residue of a saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 24 carbon atoms; a and b each independently represents an integer of 1 to 4); A) described polyurethane.
  • the present invention provides the polyurethane according to (4) or (5), wherein R and X are each independently a linear or branched alkylene group having 1 to 24 carbon atoms.
  • the present invention is characterized in that 3-carboxymuconolactone or a salt thereof or a halide thereof is polycondensed with a diol or an alkali metal adduct thereof, the following general formula (I): [Wherein, R represents a hydrocarbon-based divalent residue which may contain a heteroatom having no active hydrogen in the structure thereof. ]
  • the manufacturing method of polyester which has a repeating unit represented by these is provided.
  • the present invention is characterized in that (7) the polyester obtained by the production method according to claim 7 is reacted with a diisocyanate, the following general formula (II): [Wherein, R and X each independently represent a hydrocarbon-based divalent residue which may contain a heteroatom having no active hydrogen in the structure; m and n represent an integer of 1 or more. . ] The manufacturing method of the polyurethane which has a repeating unit represented by these is provided.
  • the present invention also provides the following general formula (III): [Wherein Y represents an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, or —O—R—OH; R represents a hydrocarbon which may contain a heteroatom having no active hydrogen in the structure thereof. Indicates the divalent residue of the system. ]
  • the compound represented by these is provided. According to the present invention, biodegradable polyesters and polyurethanes are obtained.
  • the polyester of the present invention has a repeating unit represented by the general formula (I).
  • R may be a carbon atom that may contain a heteroatom having no active hydrogen in its structure.
  • a hydrogen-based divalent residue wherein R 1 , R 1- (OR 1 ) a , or R 2- (O 2 C—R 1 —CO 2 R 2 ) b (where R 1 and R 2 independently represents a divalent residue of a saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 24 carbon atoms; a and b each independently represent an integer of 1 to 4).
  • R 1 and R 2 for example, a linear or branched alkylene group having 1 to 24 carbon atoms (for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, hexamethylene group, octamethylene group, decamethylene group) , Dodecamethylene group, etc.), divalent residues of cyclic alkanes having 3 to 8 carbon atoms (for example, cyclohexylene groups, etc.), divalent residues of aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms (for example, phenylene groups, Tolylene group, xylylene group, naphthylene group, methylnaphthylene group, biphenylene group, etc.), divalent residue of aralkyl having 7 to 28 carbon atoms consisting of alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • aralkyl having 7 to 28 carbon atoms consisting of alkyl group having 1 to 6 carbon
  • R 1 — (OR 1 ) a group examples include —CH 2 CH 2 — (OCH 2 CH 2 ) 2 —.
  • R 2 — (O 2 C—R 1 —CO 2 R 2 ) b group examples include —CH 2 CH 2 — (O 2 C—CH 2 CH 2 —CO 2 CH 2 CH 2 ) —.
  • Divalent residues of these hydrocarbon preferably, C 1 -C 6) alkyl group (preferably, C 1 -C 6 alkoxy) alkoxy groups, alkanoyl groups (preferably, C 2 -C 6 alkanoyl), an aryl group (preferably C 6 -C 14 aryl), an aralkyl group (preferably C 7 -C 18 aralkyl) and the like, which may be further substituted.
  • R is particularly preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 24 carbon atoms.
  • the polyester of the present invention has 3-carboxymuconolactone or a salt thereof (1) and a formula: R 4 O—R—OR 4 (2) (R is defined by the general formula (I)).
  • R 4 represents an alkali metal element) and can be produced by a polycondensation reaction with an alkali metal adduct.
  • R and R 4 are as defined above;
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkali metal element.
  • 3-Carboxymuconolactone is, for example, a method described in Japanese Patent Application No. 2006-218524, that is, a recombinant vector containing a vanillic acid demethylase gene, a benzaldehyde dehydrogenase gene and a protocatechuic acid 3,4-dioxygenase gene.
  • Examples of the salt of 3-carboxymuconolactone include alkali metal salts such as sodium salt, potassium salt, and lithium salt.
  • diols (2) examples include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-ethanediol, 1, 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, trimethylol Aliphatic diols such as propane, neopentyl glycol, methylpentanediol; and hydroquinone, catechol, 4,4′-dihydroxydiphenyl, 4,4′-hydroxybenzophenone, 4,4′-dihydroxydiphenylmethane, 4,4′- Dihydroxydiphenylethane, 4,4'-di Droxy
  • alkali metal addition salts of diols include sodium salts, potassium salts, and lithium salts.
  • the mixing ratio of 3-carboxymuconolactone or its salt (1) and diols or its alkali metal addition salt (2) is preferably a molar ratio of approximately 1: 1.
  • an acid catalyst used in an esterification reaction by ordinary dehydration condensation can be added.
  • specific examples of such an acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid.
  • a condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide or diisopropylcarbodiimide may be used.
  • the amount of the acid catalyst and / or condensing agent added varies depending on the concentration of 3-carboxymuconolactone in the solution, but is usually 0.005 to 0.1 molar amount based on 3-carboxymuconolactone. Use the degree.
  • dehydration condensation can be carried out by carrying out the reaction under reduced pressure (for example, 30 torr or more).
  • the acid catalysts and / or condensing agents may be used in combination of two or more, or the acid catalyst and / or condensing agent may be used in combination with reduced pressure conditions.
  • the polymerization solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the polymerization reaction.
  • ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, 1,4-dioxane and dimethoxyethane
  • aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene
  • alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and cyclohexanone
  • acetate esters And ester solvents such as acetone and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone.
  • the amount of the solvent used is usually 20 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the raw material monomer.
  • the polymerization temperature varies depending on the monomer used, the polymerization solvent, the reaction temperature, etc., but is usually from room temperature to the boiling temperature of the solvent.
  • the reaction time varies depending on the monomer used, the polymerization solvent, the reaction temperature, and the like, but is usually about several tens of hours to 200 hours.
  • the molecular weight of the polyester of the present invention is not particularly limited and varies depending on the application, but is usually about 2,000 to about 200,000 or more in terms of weight average molecular weight. From the viewpoint of physical properties such as ease of preparation of the solution, molding processability, and mechanical strength, about 10,000 to about 100,000 are preferable.
  • the urethane of the present invention has a repeating unit represented by the general formula (II).
  • R is as defined in the general formula (I), and R 3 has the same meaning as R. It is.
  • R and R 3 are each independently R 1 , R 1- (OR 1 ) a , or R 2- (O 2 C—R 1 —CO 2 R 2 ) b (where R 1 And R 2 each independently represents a divalent residue of a saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 24 carbon atoms; a and b each independently represents an integer of 1 to 4. More preferably, it represents a linear or branched alkylene group having 1 to 24 carbon atoms.
  • the molecular weight of the polyurethane of the present invention is not particularly limited and varies depending on the application, but is usually about 5,000 to about 400,000 in terms of weight average molecular weight. From the viewpoint of physical properties such as ease of preparation of the solution, molding processability and mechanical strength, about 10,000 to about 300,000 are particularly preferable.
  • the polyurethane of the present invention can be produced by addition polymerization of a polyester represented by the general formula (I) and a diisocyanate (3) or an alkali metal adduct thereof. Production examples are shown below.
  • diisocyanates (3) include aromatic diisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate (TDI), naphthalene diisocyanate, and 1,4-phenylene diisocyanate; ethylene diisocyanate, Aliphatic diisocyanates such as 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate and 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI); hydrogenated 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (HMDI), 1,4-cyclohexane diisocyanate (CHDI), Isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated m-xylylene diisocyanate (HXDI), norbornane diisocyanate, x
  • aromatic diisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate,
  • alkali metal adducts of diisocyanates examples include potassium salts and sodium salts of the above diisocyanates.
  • the mixing ratio of the polyester (I) and the diisocyanates (3) is not particularly limited, but is preferably about 2: 1 to about 1: 3 in terms of molar ratio. If the diisocyanate is used in excess of this range, the isocyanate remaining at the end of the polymer may react with the amine to cause off-flavors and odors.
  • polyester (I) and diisocyanates (3) in a molar ratio of approximately 1: 1.
  • a polymerization catalyst is not necessarily required, but a catalyst used for the production of a normal polyurethane such as triethylamine, tributylamine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, triethylenediamine, N-methyl-N'-dimethylaminoethylpiperazine, N, N-dimethylbenzylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N, N' , N′-tetramethyl-1,3-butanediamine, 1,2-dimethylimidazole and other tertiary amines; secondary amines such as dimethylamine; N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N , N-dimethylethanolamine And other alkanolamines; tetramethyl
  • Isocyanuration catalysts such as tris (dimethylaminomethyl) phenol and N, N ′, N′-tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine can also be used. These catalysts are preferably used in an amount of about 0.001 to 1% by weight in the reaction mixture.
  • the solvent include ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, 1,4-dioxane and dimethoxyethane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclohexanone.
  • Solvents such as acetate esters; ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; aprotic polar solvents such as acetonitrile, N, N-dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide. These solvents can be used in combination of two or more.
  • the amount of the solvent used is usually 20 to 1,000 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of raw material monomers.
  • the polymerization reaction may be performed at 0 ° C. to room temperature, optionally with heating for 1 hour to several hours.
  • the polyester and polyurethane of the present invention are used in various additives such as antioxidants, colorants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, silane coupling agents, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, solvents, fillers, An anti-aging agent, a wettability improver, a coating surface improver and the like can be blended as necessary.
  • the polyester and polyurethane of the present invention are used in various applications such as sheets, films, belts, hoses, anti-vibration materials, shoe soles, artificial leather, synthetic leather, fiber treatment agents, paints, adhesives, waterproofing materials, elastic fibers, flooring materials, etc. Useful.
  • Y represents an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, or —O—R—OH; R represents a hydrocarbon which may contain a heteroatom having no active hydrogen in the structure thereof. Indicates the divalent residue of the system.
  • the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferably a methoxy, ethoxy group or n-propoxy group, and the halogen atom is a fluorine atom, What is a chlorine atom or a bromine atom is preferable.
  • R is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (for example, ethylene group, propylene group, butylene group, hexylene group, etc.), an arylene group having 6 to 12 carbon atoms (for example, 1,4-phenylene group), carbon number Aralkylene group (for example, benzylene group, etc.) composed of 1-6 alkylene group and C6-C12 arylene group, C6-C18 ring condensed group (for example, 4,4′-biphenylene group) Etc.
  • the ring-condensed group may have an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms between the rings.
  • alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms arylene groups having 6 to 12 carbon atoms, aralkylene groups composed of alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms and arylene groups having 6 to 12 carbon atoms, and those having 6 to 18 carbon atoms
  • the hydrogen atom of the alkylene group and / or the hydrogen atom of the arylene group may be further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or the like.
  • an ester includes 3-carboxymuconolactone and alcohols (for example, methanol, ethanol, n, etc.) in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and p-toluenesulfonic acid.
  • the acid halide is, for example, 3-carboxymuconolactone and a halide such as oxalic acid dichloride or thionyl chloride in a suitable solvent such as acetonitrile or tetrahydrofuran. It is obtained by reacting.
  • the esters represented by the above formula (III) those formed from 3-carboxymuconolactone and polyalkylene glycol can be suitably used in the production of the polyester of the present invention.
  • Glass transition temperature The glass transition temperature was measured with a differential scanning calorimetry (DSC method) (DSC220, manufactured by SII Nano Technology) at a temperature elevation rate of 10 ° C./min.
  • DSC method differential scanning calorimetry
  • Example 1 Preparation of methyl 2- (2-methoxy-2-oxoethyl) -5-oxo-2,5-dihydrofuran-3-carboxylate 3-Carboxymuconolactone (1.69 g, 9.00 mmol) was taken in a 25 ml flask, and 10 ml (excess amount) of methanol was added and stirred to dissolve.
  • 3-Carboxymuconolactone was obtained by the method described in Japanese Patent Application No. 2006-218524. After 3-carboxymuconolactone was completely dissolved, several drops of concentrated sulfuric acid was added as an acid catalyst, and the mixture was stirred for 9 hours while refluxing at 100 ° C. in an air atmosphere. The obtained solution was dissolved in an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, chloroform was added, and the organic layer was extracted ( ⁇ 2). The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and the organic layer was distilled off under reduced pressure to obtain 1.43 g (yield 73.6%) of the title compound.
  • Example 2 Production of polyester 3-Carboxymuconolactone (3.57 g, 19.2 mmol) was taken in a 25 mL flask, and tetrahydrofuran (7 mL) was added and dissolved while stirring. After 3-carboxymuconolactone was completely dissolved, ethylene glycol (1.19 g, 19.2 mmol) was added thereto, stirred for 5 minutes, then a few drops of concentrated hydrochloric acid were added as an acid catalyst, and several times at 100 ° C. Stir for days. The obtained solution was dried at 60 ° C.
  • Example 3 Production of polyurethane 0.87 g of the polyester obtained in Example 2 was taken, 7 ml of tetrahydrofuran was added, and the mixture was stirred and dissolved.
  • Example 6 Preparation of polyester 3-Carboxymuconolactone (0.53 g, 2.82 mmol) was converted to acid chloride in the same manner as in Example 4, and 5 ml of chloroform was added and dissolved while stirring. Ethylene glycol (0.18 g, 2.82 mmol) was taken in another 100 ml flask, and 10 ml of chloroform was added and stirred. The acid chloride solution was added thereto over 1 minute, and the mixture was stirred at room temperature in an Ar atmosphere for 24 hours. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the solvent was dried at 60 ° C.

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Abstract

 3-カルボキシムコノラクトンを構成単位として含む生分解性ポリエステル、ポリウレタン及び3- カルボキシムコノラクトンのエステル、並びにそれらの製造法を提供する。  下記一般式(I): [式中、Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。] で表される繰り返し単位を有するポリエステル;該ポリエステル構造を含むポリウレタン;3-カルボキシムコノラクトンのエステル;及びそれらの製造法。

Description

ポリエステル、ポリウレタン及びそれらの製造法
 本発明は、3−カルボキシムコノラクトンを構成単位として含む生分解性ポリエステル、ポリウレタン及び3−カルボキシムコノラクトンのエステル、並びにそれらの製造法に関する。
 近年、トウモロコシ、サトウキビ等の植物からつくられる植物性樹脂が注目されている。このような樹脂は、生分解性を有するため、環境破壊を招くことも少ない。このような樹脂としては、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸等が知られており、石油系樹脂と同等の剛性と強度を備え、各種成形材料への用途開発が進められている。しかし、これらの植物性樹脂は、デンプン、コーンスターチ等の食物を原料としているため、食物と競合する可能性がある。
 これに対して、リグニンは、芳香族高分子化合物として植物細胞壁に普遍的に含まれている、食物と競合しない植物性樹脂原料である。リグニン等の植物性成分は、加水分解、酸化分解等の化学的分解法、超臨界水、超臨界有機溶媒による物理化学的分解法等により、バニリン、シリンガアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸等の低分子化合物に変換される。このような低分子化合物を原料としたポリマーとしては、当該化合物のバクテリアによる発酵生産物である2−ピロン−4,6−ジカルボン酸(2−pyron−4,6−dicarboxylic acid)(以下、PDCと略す)を含むポリエステル及びポリアミドが報告されている(それぞれ、国際公開99/54376号パンフレット、及び国際公開99/54384号パンフレット)。PDCの2−ピロン環構造は、ポリマーに剛直構造を与え、そのため、柔軟性、弾性又は高強度を素材に提供でき、更にその高い極性及び高い屈折率から、これらの性質を有する素材が得られることが知られている(国際公開99/54376号パンフレット、及び国際公開99/54384号パンフレット)。
 一方、本発明者らは、リグニン由来の低分子分解物から、多段階の酵素反応を介して、機能性プラスチックや化学製品の原料となり得る3−カルボキシムコノラクトンを工業的スケールで発酵生産する方法を報告している(特願2006−218524号明細書参照)。
 しかしながら、現在のところ、PDC以外に、リグニン由来の低分子分解物のポリマーへの利用は知られておらず、リグニン由来の低分子化合物から得られる3−カルボキシムコノラクトンを有効利用する方法の開発が望まれていた。
 従って、本発明は、3−カルボキシムコノラクトンを構成単位として含む生分解性ポリエステル及びポリウレタン、並びにそれらの製造法に関する。
 本発明者らは、斯かる現状に鑑み鋭意検討した結果、3−カルボキシムコノラクトンもしくはその塩又はそのハライドと、ジオール類又はそのアルカリ金属付加物とを重縮合させることにより目的とするポリエステルが簡便かつ収率良く製造できることを見出した。また、得られたポリエステルとジイソシアネート類との反応により目的とするポリウレタンが収率良く得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、(1)本発明は、下記一般式(I):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
[式中、Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
で表される繰り返し単位を有するポリエステルを提供する。
 (2)本発明は、Rが、R、R−(OR、又はR−(OC−R−CO(但し、R及びRは各々独立に、炭素数1~24の飽和又は不飽和炭化水素の二価残基を示し;a及びbは各々独立に、1~4の整数を示す。)を示す、(1)記載のポリエステルを提供する。
 (3)本発明は、Rが、炭素数1~24の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基である、(1)又は(2)記載のポリエステルを提供する。
 (4)本発明は、下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
[式中、
 R及びXは各々独立に、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示し;m及びnは、1以上の整数を示す。]
で表される繰り返し単位を有するポリウレタンを提供する。
 (5)本発明は、R及びXが各々独立に、R、R−(OR、又はR−(OC−R−CO(但し、R及びRは各々独立に、炭素数1~24の飽和又は不飽和炭化水素の二価残基を示し;a及びbは各々独立に、1~4の整数を示す。)を示す、(4)記載のポリウレタンを提供する。
 (6)本発明は、R及びXが各々独立に、炭素数1~24の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基である、(4)又は(5)記載のポリウレタンを提供する。
 (7)本発明は、3−カルボキシムコノラクトンもしくはその塩又はそのハライドと、ジオール類又はそのアルカリ金属付加物とを重縮合させることを特徴とする、下記一般式(I):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
[式中、Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
で表される繰り返し単位を有するポリエステルの製造法を提供する。
 (8)本発明は、(7)請求項7記載の製造法によって得られたポリエステルと、ジイソシアネート類と反応させることを特徴とする、下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
[式中、R及びXは各々独立に、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示し;m及びnは、1以上の整数を示す。]
で表される繰り返し単位を有するポリウレタンの製造法を提供する。
 (9)本発明は、また、下記一般式(III):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
[式中、Yは、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、又は−O−R−OHを示し;Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
で表される化合物を提供する。
 本発明によれば、生分解性のポリエステル及びポリウレタンが得られる。
 本発明のポリエステルは、一般式(I)で表される繰り返し単位を有するが、一般式(I)において、Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでいてもよい炭化水素系の二価残基を示し、この中で、R、R−(OR、又はR−(OC−R−CO(但し、R及びRは各々独立に、炭素数1~24の飽和又は不飽和炭化水素の二価残基を示し;a及びbは各々独立に、1~4の整数を示す。)を示すものが好ましい。
 ここで、R及びRとしては、例えば、炭素数1~24の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基等)、炭素数3~8の環状アルカンの二価残基(例えば、シクロヘキシレン基等)、炭素数6~20の芳香族炭化水素の二価残基(例えば、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基、ナフチレン基、メチルナフチレン基、ビフェニレン基等)、炭素数1~6のアルキル基と炭素数6~20のアリール基とからなる炭素数7~28のアラルキルの二価残基、炭素数8~32のアルキルアリールアルキル基の二価残基等挙げられる。R−(OR基としては、例えば、−CHCH−(OCHCH−が挙げられる。R−(OC−R−CO基としては、−CHCH−(OC−CHCH−COCHCH)−が挙げられる。これらの炭化水素系の二価残基は、アルキル基(好ましくは、C−Cアルキル)、アルコキシ基(好ましくは、C−Cアルコキシ)、アルカノイル基(好ましくは、C−Cアルカノイル)、アリール基(好ましくは、C−C14アリール)、アラルキル基(好ましくは、C−C18アラルキル)等の活性水素を有さない置換基で更に置換されていてもよい。
 Rとしては、炭素数1~24の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基が特に好ましい。
 本発明のポリエステルは、下記反応式に示すように、3−カルボキシムコノラクトン又はその塩(1)と式:RO−R−OR(2)(Rは一般式(I)で定義したとおりであり;Rはアルカリ金属元素を示す)で表されるジオール類又はそのアルカリ金属付加物との重縮合反応により製造できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
(式中、R及びRは前記定義のとおりであり;Rは水素原子又はアルカリ金属元素を示す。)
 3−カルボキシムコノラクトンは、例えば、特願2006−218524号明細書に記載の方法、すなわちバニリン酸ディメチラーゼ遺伝子、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーセ遺伝子及びプロトカテク酸3,4−ジオキシゲナーゼ遺伝子を含む組換ベクターをシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)PpY1100株等の微生物に導入してなる形質転換体を、バニリン、バニリン酸、プロトカテク酸又はこれらの2以上の混合物の存在下に培養する方法、によって簡便に生産できる。
 3−カルボキシムコノラクトンの塩としては、例えば、アルカリ金属塩、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩が挙げられる。
 ジオール類(2)としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−エタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール等の脂肪族ジオール類;及びヒドロキノン、カテコール,4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’−ヒドロキシジフェニルスルフォン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、2,6−ジヒドロキシナフタレンおよび1,5−ヒドロキシナフタレン等が挙げられる。ジオール類のアルカリ金属付加塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等が挙げられる。
 3−カルボキシムコノラクトン又はその塩(1)とジオール類又はそのアルカリ金属付加塩(2)との混合比は、ほぼ1:1のモル比が好ましい。
 本発明の重縮合反応では、通常の脱水縮合によるエステル化反応で用いられる酸触媒を添加できる。このような酸触媒としては、具体的には、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸類や、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸類が挙げられる。酸触媒の代わりに、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド等の縮合剤を使用することもできる。酸触媒及び/又は縮合剤の添加量は、溶液中の3−カルボキシムコノラクトンの濃度によっても異なるが、通常は、3−カルボキシムコノラクトンを基準として、0.005~0.1モル量程度を使用すればよい。更に、酸触媒や縮合剤の代わりに、反応を減圧(例えば、30torr以上)下で行うことにより脱水縮合させることもできる。これらの酸触媒及び/又は縮合剤は2種以上を組み合わせて使用してもよく、また酸触媒及び/又は縮合剤と減圧条件とを組み合わせて使用してもよい。
 重合溶媒としては、重合反応を阻害しないものであれば特に制限されない。例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の脂環式炭化水素系溶媒;酢酸エステル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は2種以上を組み合わせて使用することもできる。溶媒の使用量は、原料モノマー100重量部に対して、通常、20~1,000重量部の量で用いられる。
 重合温度は、使用するモノマー、重合溶媒、反応温度等により異なるが、通常、室温~溶媒の沸点温度である。反応時間は、使用するモノマー、重合溶媒、反応温度等により異なるが、通常、数十時間~200時間程度である。
 本発明のポリエステルの分子量は特に制限されず、用途により異なるが、通常、重量平均分子量で約2,000~約20万以上である。溶液の調製し易さ、成形加工性、機械的強度等の物性の点から、約10,000~約10万が好ましい。
 本発明のウレタンは、一般式(II)で表される繰り返し単位を有するが、一般式(II)において、Rは、前記一般式(I)で定義したとおりであり、RはRと同義である。式(II)において、R及びRは各々独立に、R、R−(OR、又はR−(OC−R−CO(但し、R及びRは各々独立に、炭素数1~24の飽和又は不飽和炭化水素の二価残基を示し;a及びbは各々独立に、1~4の整数を示す。)を示すことが好ましく、炭素数1~24の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基を示すことがより好ましい。
 本発明のポリウレタンの分子量は特に制限されず、用途により異なるが、通常、重量平均分子量で約5,000~約40万である。溶液の調製し易さ、成形加工性、機械的強度等の物性の点から、約1万~約30万が特に好ましい。
 本発明のポリウレタンは、一般式(I)で表されるポリエステルと、ジイソシアネート類(3)又はそのアルカリ金属付加物との付加重合により製造することができる。以下に製造例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
(式中、R、R、X、m及びnは前記定義のとおりである。)
 ジイソシアネート類(3)としては、例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート(TDI)、ナフタレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;エチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等の脂肪族ジイソシアネート;水素添加4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(HMDI)、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)、水素添加m−キシリレンジイソシアネート(HXDI)、ノルボルナンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。
 ジイソシアネート類のアルカリ金属付加物としては、上記ジイソシアネート類のカリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられる。
 上記のポリエステル(I)とジイソシアネート類(3)との混合比は特に限定されないが、モル比で、約2:1~約1:3が好ましい。ジイソシアネート類をこの範囲を超えて過剰に使用すると、ポリマー末端に残るイソシアネートがアミンに反応して異臭・悪臭の原因となることがある。高分子量のポリウレタン、例えば重量平均分子量で10万以上のポリウレタンを得るためには、ポリエステル(I)とジイソシアネート類(3)とをほぼ1:1のモル比で使用することが好ましい。
 本発明のポリウレタンを製造するに際し、重合触媒は必ずしも必要ではないが、通常のポリウレタンの製造に用いられる触媒、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエチレンジアミン、N−メチル−N’−ジメチルアミノエチルピペラジン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、1,2−ジメチルイミダゾール及びその他の第3級アミン類;ジメチルアミンなどの第2級アミン類;N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、及びその他のアルカノールアミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド及びその他のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類;ナトリウムフェノラートなどのアルカリ金属フェノラート;水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;ナトリウムメトキシドなどのアルカリ金属アルコキシド;酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸カリウムなどのカルボン酸のアルカリ金属塩;トリエチルホスフィンなどのホスフィン類;カリウム−サリチルアルデヒドなどの金属キレート化合物;スタナスアセテート、スタナスオクトエート(スタナス2−エチルヘキソエート)及びその他の有機スズ(II)化合物;ジブチルチンオキシド、ジブチルチンジクロライド、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジアセテート及びその他の有機スズ(IV)化合物;ジアルキルチタネートなどのその他の有機金属化合物を挙げることができる。トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N′,N′−トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサハイドロ−s−トリアジンなどのイソシアヌレート化触媒も使用できる。これらの触媒は、反応混合物中で、約0.001~1重量%用いることが好ましい。
 溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の脂環式炭化水素系溶媒;酢酸エステル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は2種以上を組み合わせて使用することもできる。溶媒の使用量は、原料モノマーの総量100重量部に対して、通常20~1,000重量部の量で用いられる。
 重合反応は、0℃~室温で、場合により加熱して、1時間~数時間行えばよい。
 本発明のポリエステル及びポリウレタンは、使用にあたって、各種添加剤、例えば、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤、塗面改良剤等を必要に応じて配合することができる。
 本発明のポリエステル及びポリウレタンは、シート、フィルム、ベルト、ホース、防振材、靴底、人工皮革、合成皮革、繊維処理剤、塗料、接着剤、防水材、弾性繊維、床材など各種用途に有用である。
 本発明の下記一般式(III):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
[式中、Yは、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、又は−O−R−OHを示し;Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
で表される化合物は、新規化合物であり、Yのうち、炭素数1~6のアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ基又はn−プロポキシ基であるものが好ましく、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であるものが好ましい。
 Rとしては、炭素数1~6のアルキレン基(例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等)、炭素数6~12のアリーレン基(例えば、1,4−フェニレン基)、炭素数1~6のアルキレン基と炭素数6~12のアリーレン基とからなるアラルキレン基(例えば、ベンジレン基等)、炭素数6~18の環縮合系の基(例えば、4,4’−ビフェニレン基)等が挙げられる。該環縮合系の基は、環と環との間に炭素数1~6のアルキレン基を有していてもよい。これらの炭素数1~6のアルキレン基、炭素数6~12のアリーレン基、炭素数1~6のアルキレン基と炭素数6~12のアリーレン基とからなるアラルキレン基、及び炭素数6~18の環縮合系の基は、アルキレン基の水素原子及び/又はアリーレン基の水素原子が、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基等で更に置換されていてもよい。
 −O−R−OHとしては、−O−CHCH−OH、−O−(CHCH−OH、又は−O−(CHCH−OHが好ましい。
 式(III)の化合物のうち、エステルは、例えば、塩酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸等の酸触媒の存在下に、3−カルボキシムコノラクトンと、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール)、ポリアルキレングリコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール)、ポリアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド)等とを必要に応じて加温しながら反応させることによって得られる。必要に応じて、反応に不活性な溶媒を添加してもよい。また、式(III)の化合物のうち、酸ハライドは、例えば、3−カルボキシムコノラクトンと、シュウ酸ジクロリド、塩化チオニル等のハロゲン化物とを、好適な溶媒、例えばアセトニトリル、テトラヒドロフラン等の中で反応させることにより得られる。
 上記式(III)で表されるエステルのうち、3−カルボキシムコノラクトンと、ポリアルキレングリコールとから形成されるものは、前記の本発明のポリエステルの製造において好適に使用できる。
 以下、製造例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら製造例に限定されるものではない。なお、得られた重合体の物性は、以下の方法により測定した。
(1)熱重量:熱重量分析(TGA)計(TG/DTA220,エスアイアイナノテクノロジー製)により、窒素雰囲気下、50℃から昇温速度10℃/分で昇温した時の初期重量から減少した重量の温度を測定することにより行った。
(2)重量平均分子量:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(HLC−8220,東ソー製)で分子量測定を行った。尚、標準ポリスチレンを用いて校正を行い、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。
(3)ガラス転移温度:示差走査熱量法(DSC法)(DSC220,エスアイアイナノテクノロジー製)にて昇温速度10℃/分で昇温し、測定した。
実施例1:メチル 2−(2−メトキシ−2−オキソエチル)−5−オキソ−2,5−ジヒドロフラン−3−カルボキシレートの製造
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 25mlフラスコに3−カルボキシムコノラクトン(1.69g,9.00mmol)を取り、メタノール10ml(過剰量)を加えて攪拌し、溶解した。3−カルボキシムコノラクトンは、特願2006−218524号明細書に記載の方法により得た。完全に3−カルボキシムコノラクトンを溶解させた後、酸触媒として濃硫酸を数滴加え、100℃、大気雰囲気下で還流しながら9時間攪拌した。得られた溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液に溶解し、クロロホルムを加え、有機層を抽出した(×2)。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、有機層を減圧下に留去し、標題化合物を1.43g(収率73.6%)得た。
 H−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):2.77(1H q),3.18(1H q),3.73(3H s),3.93(3H s),5.56(1H m),6.73(1H d)。
 13C−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):37.00(ラクトン環5位α),52.24(メチル基),53.00(メチル基),78.34(ラクトン環),127.48(ラクトン環),155.78(ラクトン環),161.19(カルボキシル基),169.12(カルボキシル基),170.13(ラクトン環)。
 GC−MS m/z:214(M),182,154,141,113。
実施例2:ポリエステルの製造
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 25mLフラスコに3−カルボキシムコノラクトン(3.57g,19.2mmol)を取り、テトラヒドロフラン(7mL)を加えて攪拌しながら溶解した。完全に3−カルボキシムコノラクトンが溶解した後、ここに、エチレングリコール(1.19g,19.2mmol)を加え、5分間攪拌した後、酸触媒として濃塩酸を数滴加え、100℃で数日間攪拌した。得られた溶液を60℃、真空下にて乾燥し、一般式(I)のポリエステルを粘性溶液として3.72g(収率71.3%)得た。
 H−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):2.7(1H q),3.2(1H q),4.4(4H m),5.6(1H m),6.7(1H d)。
 13C−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):37.3(ラクトン環5位α)、62.1(アルキル),78.3(ラクトン環),127.9(ラクトン環)、155.4(ラクトン環),161.2(カルボキシル基),170.9(ラクトン環),172.7(カルボキシル基)。
 IR(ν/cm−1):2962(アルキル鎖),1736(ラクトン環カルボニル)。
 20%重量減少温度:290℃。
 重量平均分子量:11,000以上(テトラヒドロフラン)。
 ガラス転移温度:−4℃。
実施例3:ポリウレタンの製造
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
 実施例2で得られたポリエステル0.87gを取り、テトラヒドロフラン7mlを加えて攪拌し、溶解した。完全にポリエステルを溶解させた後、ヘキサメチレンジイソシアネート0.03g(ポリエステルと等モル量)加え、1分攪拌したのちに、触媒として2−エチルヘキサン酸スズを数滴加え、24時間攪拌した。反応溶液をメタノールに滴下し、攪拌した後、メタノールを留去した。
 IR(ν/cm−1):1730(ウレタンカルボニル),1750(−ラクトン環カルボニル)。
 重量平均分子量:20万以上(ジメチルホルムアミド)。
実施例4:3−カルボキシムコノラクトン酸クロライド化物の製造
 50mlフラスコに3−カルボキシムコノラクトン(0.11g,0.60mmol)を取り、クロロホルム10mlを加えて攪拌した。3−カルボキシムコノラクトンをクロロホルムに分散させた後、塩化オキサリル(1.0ml,12mmol)を加え、更に触媒としてジメチルホルムアミドを10μl加え、室温、Ar雰囲気下で30分攪拌した。反応が進むにつれ3−カルボキシムコノラクトンは徐々に溶解し、30分攪拌後は全て溶解した。反応終了後、余分な塩化オキサリルを留去した。その後、更にクロロホルムを5ml加え、留去し(×2)、酸クロライド化物を含む黄色の粘性液体を0.13g(粗収率98.6%)得た。
 H−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):3.37(1H q),3.74(1H q),5.55(1H m),7.07(1H d)。
 13C−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):47.80(ラクトン環5位α),76.66(ラクトン環),133.84(ラクトン環),156.82(ラクトン環),162.05(カルボキシル基),167.63(ラクトン環),169.36(カルボキシル基)。
実施例5:メチル 2−(2−メトキシ−2−オキソエチル)−5−オキソ−2,5−ジヒドロフラン−3−カルボキシレートの製造
 3−カルボキシムコノラクトン(0.11g,0.60mmol)を実施例4と同様にして酸クロライド化し、クロロホルムを5ml加えて攪拌しながら溶解した。別の100mlフラスコにメタノール5ml(過剰量)を取り、そこに酸クロライド化物溶液を30秒時間かけて加え、室温、Ar雰囲気下で20分攪拌した。得られた溶液をクロロホルムに溶解し、飽和食塩水を加え、有機層を抽出した(×3)。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、有機層を減圧下で留去し、標題化合物を薄黄色の粘性液体として0.11g(収率91.6%)得た。
 H−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):2.77(1H q),3.18(1H q),3.73(3H s),3.93(3H s),5.56(1H m),6.73(1H d)。
 13C−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):37.00(ラクトン環5位α),52.24(メチル基),53.00(メチル基),78.34(ラクトン環),127.48(ラクトン環),155.78(ラクトン環),161.19(カルボキシル基),169.12(カルボキシル基),170.13(ラクトン環)。
 GC−MS m/z:214(M),182,154,141,113。
実施例6:ポリエステルの製造
 3−カルボキシムコノラクトン(0.53g,2.82mmol)を実施例4と同様にして酸クロライド化し、クロロホルムを5ml加えて攪拌しながら溶解した。別の100mlフラスコにエチレングリコール(0.18g,2.82mmol)を取り、クロロホルムを10ml加えて攪拌した。そこに酸クロライド化物溶液を1分かけて加え、室温、Ar雰囲気下で24時間攪拌した。溶媒を減圧下で留去した後、60℃、真空下にて乾燥し、茶色粘性液体0.52g(収率86.3%)を得た。
 H−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):2.7(1H q),3.2(1H q),4.4(4H m),5.6(1H m),6.7(1H d)。
 13C−NMR(500MHz,CDCl)δ(ppm):37.3(ラクトン環5位α),62.1(アルキル),78.3(ラクトン環),127.9(ラクトン環),155.4(ラクトン環),161.2(カルボキシル基),170.9(ラクトン環),172.7(カルボキシル基)。
 IR(ν/cm−1):2962(アルキル鎖),1736(ラクトン環カルボニル)。
 重量平均分子量:30,000以上(テトラヒドロフラン)。

Claims (9)

  1.  下記一般式(I):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    [式中、Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
    で表される繰り返し単位を有するポリエステル。
  2.  Rが、R、R−(OR、又はR−(OC−R−CO(但し、R及びRは各々独立に、炭素数1~24の飽和又は不飽和炭化水素の二価残基を示し;a及びbは各々独立に、1~4の整数を示す。)を示す、請求項1記載のポリエステル。
  3.  Rが、炭素数1~24の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基である、請求項1又は2記載のポリエステル。
  4.  下記一般式(II):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    [式中、
     R及びXは各々独立に、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示し;m及びnは、1以上の整数を示す。]
    で表される繰り返し単位を有するポリウレタン。
  5.  R及びXが各々独立に、R、R−(OR、又はR−(OC−R−CO(但し、R及びRは各々独立に、炭素数1~24の飽和又は不飽和炭化水素の二価残基を示し;a及びbは各々独立に、1~4の整数を示す。)を示す、請求項4記載のポリウレタン。
  6.  R及びXが各々独立に、炭素数1~24の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基である、請求項4又は5記載のポリウレタン。
  7.  3−カルボキシムコノラクトンもしくはその塩又はそのハライドと、ジオール類又はそのアルカリ金属付加物とを重縮合させることを特徴とする、下記一般式(I):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    [式中、Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
    で表される繰り返し単位を有するポリエステルの製造法。
  8.  請求項7記載の製造法によって得られたポリエステルと、ジイソシアネート類と反応させることを特徴とする、下記一般式(II):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    [式中、R及びXは各々独立に、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示し;m及びnは、1以上の整数を示す。]
    で表される繰り返し単位を有するポリウレタンの製造法。
  9.  下記一般式(III):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    [式中、Yは、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、又は−O−R−OHを示し;Rは、その構造中に活性水素を有さないヘテロ原子を含んでもよい炭化水素系の二価残基を示す。]
    で表される化合物。
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