JP4447923B2 - 多官能性モノマー並びにそれらの架橋ポリマー及び多孔質フィルムの製造における使用 - Google Patents
多官能性モノマー並びにそれらの架橋ポリマー及び多孔質フィルムの製造における使用 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4447923B2 JP4447923B2 JP2003567951A JP2003567951A JP4447923B2 JP 4447923 B2 JP4447923 B2 JP 4447923B2 JP 2003567951 A JP2003567951 A JP 2003567951A JP 2003567951 A JP2003567951 A JP 2003567951A JP 4447923 B2 JP4447923 B2 JP 4447923B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bis
- reactor
- product
- monomer
- minutes
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000178 monomer Substances 0.000 title claims 8
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 title claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 11
- 239000003361 porogen Substances 0.000 claims 8
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 3
- 238000005698 Diels-Alder reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims 2
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 claims 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims 1
- 0 *C1=C(*)C(NC(C(*)=C2*)=C(*)C2=O)=C(*)C1=O Chemical compound *C1=C(*)C(NC(C(*)=C2*)=C(*)C2=O)=C(*)C1=O 0.000 description 5
- BZHHBUGEBNTZDN-RUDMXATFSA-N C/C=C/C(CC=C)C#Cc1ccccc1 Chemical compound C/C=C/C(CC=C)C#Cc1ccccc1 BZHHBUGEBNTZDN-RUDMXATFSA-N 0.000 description 1
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N CCc1ccccc1 Chemical compound CCc1ccccc1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Cc1ccccc1 Chemical compound Cc1ccccc1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C49/00—Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
- C07C49/587—Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring
- C07C49/753—Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring containing ether groups, groups, groups, or groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
- C07C45/30—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with halogen containing compounds, e.g. hypohalogenation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/45—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation
- C07C45/46—Friedel-Crafts reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/45—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation
- C07C45/48—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation involving decarboxylation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/61—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
- C07C45/65—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by splitting-off hydrogen atoms or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/61—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
- C07C45/65—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by splitting-off hydrogen atoms or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
- C07C45/66—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by splitting-off hydrogen atoms or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups by dehydration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/61—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
- C07C45/67—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
- C07C45/68—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C45/81—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C49/00—Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
- C07C49/587—Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring
- C07C49/657—Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring containing six-membered aromatic rings
- C07C49/683—Unsaturated compounds containing a keto groups being part of a ring containing six-membered aromatic rings having unsaturation outside the aromatic rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C49/00—Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
- C07C49/76—Ketones containing a keto group bound to a six-membered aromatic ring
- C07C49/84—Ketones containing a keto group bound to a six-membered aromatic ring containing ether groups, groups, groups, or groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D309/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings
- C07D309/34—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D309/36—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with oxygen atoms directly attached to ring carbon atoms
- C07D309/38—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with oxygen atoms directly attached to ring carbon atoms one oxygen atom in position 2 or 4, e.g. pyrones
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Pyrane Compounds (AREA)
Description
本発明は、少なくとも2種の異なった反応性官能基を有するモノマー及びこれらのモノマーから製造される芳香族ポリマーに関する。更に詳しくは、これらのポリマーはマイクロエレクトロニクスデバイスを製造する際の誘電材料として有用である。
本発明のモノマーは、好ましくは2〜4個、更に好ましくは2個又は3個、最も好ましくは2個の、2つの共役炭素−炭素二重結合を有し、離脱基Lを有する環構造を含む。適当な環構造の例には、シクロペンタジエノン、ピロン、フラン、チオフェン及びピリダジンが含まれる。本発明のモノマーには、好ましくは、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個又は10個のジエノフィル基が含まれる。適当なジエノフィル基の例は、アセチレン基、好ましくはフェニルアセチレン基、ニトリル基等である。
Lは、−O−、−S−、−N=N−、−(CO)−、−(SO2)−又は−O(CO)−であり、
Yは、各存在において独立に、水素、非置換若しくは不活性的に置換された芳香族基、非置換若しくは不活性的に置換されたアルキル基又は−W−C≡C−Vであり、
Xは、非置換若しくは不活性的に置換された芳香族基であるか又は−W−C≡C−W−であり、そして
Wは、非置換又は不活性的に置換された芳香族であり、そしてVは、水素、非置換若しくは不活性的に置換された芳香族基又は非置換若しくは不活性的に置換されたアルキル基であるが、X基及びY基の少なくとも2個はアセチレン基を含む)によって便利に表すことができる。
のものである。好ましくは、2個、4個又は6個のY基はアセチレン基を含む。
が含まれる。同様に、一価の非置換又は不活性的に置換された芳香族単位には、示される結合の一つが、水素、炭素数1〜10のアルキル基等に結合している、上記の種(species)が含まれるであろう。非置換又は不活性的に置換されたアルキル基には、これらに限定されないが、炭素数1〜20、好ましくは1〜10のアルキル基が含まれてよい。
これらのシントンは下記の通りである。
理論によって拘束するつもりはないが、ポリフェニレンオリゴマー及びポリマーは、モノマーと適当な溶媒との混合物を加熱すると、環構造を含有するジエン(例えば、シクロペンタジエノン群又はピロン群)とジエノフィル(例えば、アセチレン群)とのディールス−アルダー反応により形成される。この反応温度及び反応のために必要な時間は、所望する重合度に依存する。更に、より高い温度で、より短い時間が必要である。好ましくは、B段階(又は、部分重合)反応は、100〜300℃での温度で、1〜72時間で起こる。早過ぎるゲル生成を回避するために、B段階(部分重合)反応を注意深くモニターすることを推奨する。B段階反応が終結した時に依存して、B段階後に混合物中に残る残留モノマーが存在する。可視スペクトル分析又はSEC分析によって、未反応モノマーの割合(%)を決定することができる。B段階材料の数平均分子量は好ましくは2000〜10,000の範囲内である。
添加物を含有する又は含有しない配合物を、例えばスピン−コーティングによって、適当な基体の上に溶媒被覆することができる。これらのオリゴマー、特にシクロペンタジエノン及び芳香族アセチレン官能性モノマーから誘導された好ましいオリゴマーは、集積回路デバイスの製造において非常に低い誘電定数フィルムを形成する際に有用である。それ故、これらのオリゴマーを、トランジスタ及び/又は金属配線を含む基体上に被覆することが望ましいが、他の種類の基体も同様に使用できる。
式IIのモノマーを含む生成物の合成
A.4−ブロモフェニルアセチルクロリドの合成
4−ブロモフェニル酢酸(99.5g、0.46モル)及びN,N−ジメチルホルムアミド(2ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した1リットルのガラス一つ口丸底シュレンク(Schlenk)反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。塩化チオニル(300ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で結合し、その後、塩化チオニルを攪拌した反応器に滴下により添加した。窒素流をシュレンク反応器の中に維持し、その間、反応からのガスを、添加漏斗上のシュレンクアダプターを通して、スクラバーシステムの中に排気した。塩化チオニル添加が完結すると、添加漏斗を、動態の窒素流下で、スクラバーシステムの中に排気されたシュレンクアダプターで蓋をした凝縮器で置き換え、次いでサーモスタットで制御された加熱マントルを使用して、反応器内容物を60℃まで穏やかに加熱した。60℃で2.5時間保持した後、過剰の塩化チオニルを、シュレンクマニホールドからの真空を適用することによって、60℃及び159ミクロンHgが達成されるまで、生成物から取り除いた。得られた4−ブロモフェニルアセチルクロリド生成物(105.95g、98.1%単離収率)を、使用するまで乾燥窒素下で維持した。
ジフェニルエーテル(38.61g、0.227モル)、塩化アルミニウム(60.53g、0.454モル)及び無水ジクロロメタン(250ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した1リットルのガラス一つ口丸底シュレンク反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。次いで、氷浴を反応器の下に置いた。ジクロロメタン(100ml)中に溶解させた、上記のAからの4−ブロモフェニルアセチルクロリド(105.95g、0.454モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で結合し、次いで、この4−ブロモフェニルアセチルクロリド溶液を、攪拌した反応器に3時間かけて滴下により添加した。2時間の後反応の後に、反応器をシュレンクラインから取り出し、内容物を、4リットルのビーカーに入っている砕いた氷の上に注いだ。氷が完全に溶けた後、沈殿した生成物をジクロロメタン(14リットル)の中に溶解させ、分液漏斗を使用して水層を除去した。このジクロロメタン溶液を脱イオン水(2リットル)で洗浄し、次いで無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。得られたスラリーを、中度フリットガラス漏斗に通して濾過し、次いで乾燥濾液を、必要なとき追加のジクロロメタン(2リットル)を使用して、シリカゲルのカラムに通過させた。このジクロロメタン溶液を、乾固までロータリー蒸発させて、119.1gの白色粉末を得た。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析によって、6面積%で存在する単一の共生成物を伴った、94面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。沸騰アセトニトリル(14リットル)からの再結晶を完結させて(室温に冷却させ、その状態で16時間維持した)、濾過による回収及び真空オーブン内での乾燥の後、96.0g(75.0%単離収率)の4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテルを、HPLC分析により共生成物の完全な除去が示された(100面積%生成物)、かすかに光る白色板状結晶として得られた。1H核磁気共鳴(NMR)分析により、生成物の構造が確認された。
上記のBからの4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテル(95.5g、0.169モル)及びジメチルスルホキシド(1.8リットル)を、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、スクラバーシステムの中に排気する冷却した(2℃)凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。48%臭化水素酸水溶液(199.7g)を、流れとして3分間かけて反応器内の攪拌したスラリーに添加し、45℃までの発熱が誘発された。次いで、100℃までの加熱を開始し、92℃に達したとき、透明な明橙色溶液の生成が認められた。100℃の反応温度で2時間後に、熱い生成物溶液を8.2リットルのトルエンの中に希釈し、続いてこのトルエン溶液を、各1.6リットルの脱イオン水で5回洗浄した。洗浄したトルエン溶液を、乾固までロータリー蒸発させて、99.2g(99.1%単離収率)の明黄色粉末を得た。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。1H NMR分析により、生成物の構造が確認された。
上記のCからの4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(99.2g、0.1675モル)、フェニルアセチレン(41.37g、0.405モル)、トリエチルアミン(92.5g、0.914モル)(乾燥窒素でスパージ(sparge)した)、トリフェニルホスフィン(2.22g、0.00847モル)、酢酸パラジウム(II)(0.31g、0.00137モル)及びN,N−ジメチルホルムアミド(1063ml)(乾燥窒素でスパージ(sparge)した)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。攪拌及び加熱を開始し、13分後に、45℃の温度に達したとき、透明な明黄色溶液が生成した。累積で1.2時間後に、80℃の温度に到達し、この温度を更に14.7時間維持した。この時点で、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全な転化が達成されたことが示された。反応器内容物を、一対の4リットルのビーカーに入っている砕いた氷の上に注いだ。氷が完全に溶けた後、沈殿した生成物を、中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の生成物ケークを脱イオン水の2個の500ml部分で洗浄し、次いで、沸騰アセトニトリル(22.5リットル)から、湿った生成物として直接再結晶した。再結晶溶液を室温にまで冷却させ、その状態で16時間維持して、92.2g(86.7%単離収率)の4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを、明黄色結晶性生成物として得た。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。NMR分析及び電子イオン化質量分光分析(EI MS)の両方により、生成物の構造が確認された。
上記のDからの4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(11.05g、0.0174モル)、1,3−ジフェニルアセトン(7.76g、0.0369モル)、無水1−プロパノール(1319ml)及び無水トルエン(70ml)(これらの両方とも、乾燥窒素でスパージした)の部分を、乾燥窒素雰囲気下で、磁気攪拌機を装着した予備乾燥した2リットルの三つ口フラスコに添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。攪拌及び加熱を開始し、溶液が還流温度に達したとき、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中40%、1.86g)を添加し、直ちに深赤紫色になった。還流を30分間維持した後、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、反応混合物を室温にまで冷却させた。生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を、1−プロパノールの2個の50ml部分で洗浄し、次いで真空オーブン内で80℃で乾燥させて、11.31g(66.1%単離収率)の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[4−フェニルエチニルフェニル]−2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン(式II)を、深赤紫色結晶性生成物として得た。HPLC分析により、2種の少量の共生成物を伴った、75面積%の式IIのモノマーの存在が示された。電気スプレーイオン化液体クロマトグラフィー質量分光分析(ESI LC MS)により、HPLC分析中の75面積%からなるピークの構造が、式IIのものとして確認された。
式IIのモノマーの合成
A.4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルの合成
1Bに示されるものと同様の手順からの4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテル(44g、0.078モル)及びジメチルスルホキシド(600mL)を、磁気攪拌を有する2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。48%臭化水素酸水溶液(100g)を、添加漏斗により3分間で添加した。次いで、90℃までの加熱を開始し、この温度に達したとき、透明な明橙色溶液の生成が認められた。90℃の反応温度で3時間後に、熱い生成物溶液を3リットルのトルエンの中に希釈し、続いてこのトルエン溶液を、各300mLの脱イオン水で2回洗浄した。洗浄したトルエン溶液を、乾固までロータリー蒸発させて、30g(65%単離収率)の明黄色粉末を得た。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。1H NMR分析により、生成物の構造が確認された。
500mLのフラスコ内に、29.6g(0.05モル)の上記の2Aからの4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル、29g(0.29モル)のトリエチルアミン、12.2g(0.12モル)のフェニルアセチレン及び120mlのN,N−ジメチルホルムアミドを入れた。この反応混合物を窒素で15分間パージし、次いで0.60g(0.0023モル)のトリフェニルホスフィン及び0.10g(0.00045モル)の酢酸パラジウムを添加した。この反応混合物を80℃で窒素雰囲気下で3時間加熱した後、フラスコを室温にまで冷却させ、水(200ml)を添加した。固体生成物を濾別し、2リットルのトルエン中に溶解させた。この有機溶液を、10%HCl水溶液、水及びNaCl飽和水溶液で洗浄し、次いで無水Na2SO4で乾燥させた。次いで、このトルエン溶液をシリカゲルフィルターに通過させ、トルエンを除去し、トルエン/ヘキサンから再結晶して、純粋の生成物(23.3g、73%単離収率)を得た。
上記の2Bからの4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(12.7g、0.01モル)及び1,3−ジフェニルアセトン(9.45g、0.045モル)を、300mlの無水1−プロパノールに添加した。攪拌及び加熱を開始し、懸濁液が還流温度に達したとき、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中40%、3mL)を、1.5mlずつで添加し、直ちに深赤紫色になった。還流を2時間維持した後、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、油浴を反応器から取り除き、反応混合物を室温にまで冷却させた。生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を、1−プロパノールの2個の100ml部分で洗浄し、次いで真空オーブン内で乾燥させて、16.1g(91%単離収率)のモノマーを、HPLC分析により91%より高い純度で得た。
式IIIのモノマーの合成
A.4−ブロモフェニル酢酸エチルの合成
500mlの無水エタノール中の、63g(0.29モル)の4−ブロモフェニル酢酸及び50mlの濃硫酸の溶液を、8時間還流させ、次いで一夜放置した。600gの氷の上に注いだ後、この混合物をエーテル/ヘキサンで抽出した。エーテル抽出液を水及び重炭酸ナトリウム溶液で十分に洗浄し、次いで無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。ロータリー蒸発によって溶媒を除去して、57g(0.24モル、80%単離収率)の油(これは、冷却すると結晶化した)を得た。濾過及びヘキサンによる洗浄によって、純粋の生成物を得た。
攪拌機、凝縮器及び滴下漏斗を取り付けた250mlの三つ口フラスコ内で、ナトリウム(6.0g、0.26モル)を、90mlの無水エタノールに添加した。この溶液を攪拌して還流させながら、30.37gの4−ブロモフェニル酢酸エチル(0.125モル)及びシアン化ベンジル(17.5g、0.15モル)の混合物を、滴下漏斗に通して1時間かけて添加した。この溶液を3時間還流させ、冷却し、次いで400mlの冷水の中に注いだ。このアルカリ性水溶液を、100mlずつのジエチルエーテルで3回抽出し、エーテル抽出液を捨てた。この水溶液を冷10%塩酸水溶液で酸性にし、次いで100mlずつのエーテルで3回抽出した。次いで、このエーテル溶液を、100mlの水で1回、100mlずつの10%重炭酸ナトリウム水溶液で2回そして100mlの水で1回抽出し、水性抽出液を順に捨てた。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溝付きフィルターを通して濾過し、ロータリー蒸発によってエーテルを除去した。所望の生成物(33g)が89%単離収率で回収された。
攪拌機及び凝縮器を取り付けた250mlの三つ口フラスコ内に、75mlの60%硫酸水溶液及び30gの上記のBで製造したアセトニトリル誘導体を入れた。攪拌しながら、この混合物を還流下で二酸化炭素の発生が止まるまで加熱した。この混合物を冷却し、200mlの氷水の中に注ぎ、次いで150mlずつのジエチルエーテルで3回抽出した。このエーテル抽出液を、50mlの水で1回、100mlずつの10%水酸化ナトリウム水溶液で2回次いで50mlの水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した後、エーテルをロータリー蒸発によって除去して、粗製生成物を得た。160mlのヘキサンから再結晶して、11.5g(42%単離収率)の生成物を無色固体として得た。
250mLのフラスコ内に、10.9g(0.04モル)の1−(4−ブロモフェニル)−3−フェニル−2−プロパノン、10g(0.10モル)のトリエチルアミン、4.6g(0.045モル)のフェニルアセチレン及び50mlのN,N−ジメチルホルムアミドを入れた。この反応混合物を窒素で15分間パージし、次いで0.47g(0.0018モル)のトリフェニルホスフィン及び0.067g(0.0003モル)の酢酸パラジウムを添加した。この反応混合物を80℃で窒素雰囲気下で2時間加熱した後、フラスコを室温にまで冷却させ、水(200ml)及びジエチルエーテル(200ml)を添加した。得られた有機層を、10%HCl水溶液、水及びNaCl飽和水溶液で洗浄し、次いで無水Na2SO4で乾燥させた。エーテルを除去し、トルエン/ヘキサンから再結晶して、純粋の生成物(8.5g、72%単離収率)を得た。
4,4’−ビス(フェニルグリオキサリル)フェニルエーテル(2.9g、0.0068モル)及び4.0g(0.0135モル)の上記のDからの1−(4−フェニルエチニルフェニル)−3−フェニル−2−プロパノンを、100mlの無水1−プロパノールに添加した。攪拌及び加熱を開始し、懸濁液が還流温度に達したとき、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中40%、0.7mL)を添加し、直ちに深赤紫色になった。還流を1時間維持した後、HPLC分析によって、4,4’−ビス(フェニルグリオキサリル)フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、油浴を反応器から取り除き、反応混合物を室温にまで冷却させた。生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を、1−プロパノールの2個の100ml部分で洗浄し、次いで真空オーブン内で乾燥させて、6.1g(93%単離収率)の式IIIのモノマー(これは、1:2:1の比の3種の異性体の混合物である)を得た。
式IVのモノマーの合成
A.1,3−ビス(4−ブロモフェニル)−2−プロパノンの合成
50mlのトルエン中の水素化ナトリウム(9.17g、0.23モル)のスラリーに、トルエン(50ml)中の4−ブロモフェニル酢酸エチル(50g、0.21モル)の溶液を、30〜32℃で滴下により添加した。添加が完結した後、この反応混合物を50℃までゆっくり加温し、反応が始まって、水素ガスの発生と共に急速に発熱した。この反応混合物を78℃まで2時間、更に加熱し、室温にまで冷却し、次いで水(22.5g)中のHCl(45g)をゆっくり滴下により添加して、溶液を中和した。層を分離し、水性相をジエチルエーテルで抽出した。一緒にした有機抽出液を乾燥させ、溶媒を除去して、黄色油を残した。この油を、24時間、氷酢酸(60ml)及び濃HCl(30ml)の混合物中で還流させた。冷却した後、層を分離し、有機層を固化させて、黄色固体を得た。この粗製生成物を、n−ヘプタンから再結晶して、純粋の生成物を白色固体(31.2g、82%単離収率)として得た。
250mLのフラスコ内に、18.4g(0.05モル)の1,3−ビス(4−ブロモフェニル)−2−プロパノン、24g(0.24モル)のトリエチルアミン、12g(0.12モル)のフェニルアセチレン及び60mlのN,N−ジメチルホルムアミドを入れた。この反応混合物を窒素で15分間パージし、次いで0.60g(0.0023モル)のトリフェニルホスフィン及び0.08g(0.00036モル)の酢酸パラジウムを添加した。この反応混合物を80℃で窒素雰囲気下で20時間加熱した後、フラスコを室温にまで冷却させ、次いで水(200ml)及びトルエン(200ml)を添加した。得られた有機層を、10%HCl水溶液、水及びNaCl飽和水溶液で洗浄し、次いで無水Na2SO4で乾燥させた。トルエンを除去し、トルエン/ヘキサンから再結晶して、71%の単離収率で、純粋の生成物(14.5g)を得た。
4,4’−ビス(フェニルグリオキサリル)フェニルエーテル(TK−1、4.4g、0.01モル)及び8.2g(0.02モル)の上記のBからの1,3−ビス(4−フェニルエチニルフェニル)−2−プロパノンを、200mlの無水1−プロパノールを含有する反応器に添加した。攪拌及び加熱を開始し、懸濁液が還流温度に達したとき、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中40%、2個の0.5ml部分で1.0ml)を添加し、直ちに深赤紫色になった。還流を2時間維持した後、HPLC分析によって、4,4’−ビス(フェニルグリオキサリル)フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、油浴を反応器から取り除き、反応混合物を室温にまで冷却させた。生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を、1−プロパノールの2個の100ml部分で洗浄し、次いで真空オーブン内で乾燥させて、10.3g(87%単離収率)の式IVのモノマーを得た。
式VIIの非エーテル結合モノマーの合成
A.1,3−フェニレン二酢酸カリウムを経た1,3−フェニレンジアセチルクロリドの合成
水酸化カリウム(99.99%)(7.41g、0.132モル)を、脱イオン水(300ml)に添加し、攪拌して、溶液を形成させた。1,3−フェニレン二酢酸(11.65g、0.06モル、0.12−COOH当量)を、この水酸化カリウム水溶液に添加し、続いて溶液が形成されるまで、このスラリーを穏やかに加熱した。得られた溶液を乾固までロータリー蒸発させ、続いて真空オーブン内で80℃及び1mmHgで16時間乾燥させた。400ミリトールの真空が達成されるまで、24℃で高真空ライン上で追加の乾燥を完結させた。白色粉末生成物(16.0g)を回収し、乾燥窒素雰囲気下で保持した。乾燥窒素グローブボックス内で、この二カリウム塩を、磁気攪拌棒を含む500mlの一つ口丸底シュレンクフラスコの中に入れた。グローブボックス内で使用した全てのガラス器具及び装置は、前もって乾燥させて、全ての水分を除去しておいた。次いで、無水ジクロロメタン(100ml)を添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器をグローブボックスから取り出し、次いで僅かに正の窒素圧力下でシュレンクライン上に置いた。塩化チオニル(100ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、ガラス添加漏斗に添加し、次いで密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で結合し、その後、全ての塩化チオニルを、24分間かけて、反応器内の攪拌したスラリーに添加した。更に55分後に、N,N−ジメチルホルムアミド(0.35ml)を、微細な白色の攪拌したスラリーの中に注入した。全反応の間に、動的窒素流をシュレンク反応器内で維持し、一方、反応からのガスを、添加漏斗上のシュレンクアダプターを通して、スクラバーシステムの中に排気した。更に83分後に、反応器を窒素下で密閉し、次いでグローブボックスの中に入れた。サーモスタットで制御された加熱マントルを使用して、反応器内容物を30℃まで穏やかに加熱し、過剰の塩化チオニル及びジクロロメタン溶媒を、グローブボックス真空ラインから真空を適用することによって、30℃及び710ミリトールが達成されるまで、生成物から取り除いた。反応器内の生成物を、3部分(100ml)の無水の(乾燥窒素下でアルミナ上でクロマトグラフィー的に精製した)ジエチルエーテルで抽出し、各抽出液を、中度フリットガラス漏斗に通して、磁気攪拌棒を含む1リットルの一つ口丸底シュレンクフラスコの中に入れた。サーモスタットで制御された加熱マントルを使用して、反応器内容物を30℃まで穏やかに加熱し、ジエチルエーテル溶媒を、グローブボックス真空ラインから真空を適用することによって、32℃及び730ミリトールが達成されるまで、一緒にした抽出物から取り除いた。得られた1,3−フェニレンジアセチルクロリド(13.0g、0.0562モル、0.1125−COCl当量、93.7%単離収率)を、使用するまで乾燥窒素下で維持した。
乾燥窒素グローブボックス内で、ブロモベンゼン(157.0g、1.0モル)を、上記Aからの1,3−フェニレンジアセチルクロリド(13.0g、0.0562モル、0.1125−COCl当量)を含む反応器に添加した。攪拌を開始し、塩化アルミニウム(18.0g、0.135モル)を、攪拌した溶液に、3分毎に0.5gのアリコートで添加した。塩化アルミニウム添加が終わって、暗琥珀色の攪拌した溶液を1時間24℃で保持し、次いでHPLCによって分析した。HPLC分析によって、1,3−フェニレンジアセチルクロリドの完全な転化が示された。反応器をグローブボックスから取り出し、その内容物を、4リットルのビーカー内に入っている砕いた氷の上に注いだ。氷が完全に溶けた後、沈殿した生成物をジクロロメタン(1リットル)の中に溶解させ、分液漏斗を使用して、水層を除去した。このジクロロメタン溶液を、脱イオン水(500ml)で洗浄し、次いで無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。得られたスラリーを中度フリットガラス漏斗に通して濾過し、次いで乾燥濾液をロータリー蒸発させて、30.2gの黄色粉末(ブロモベンゼンでなお湿っている)を得た。沸騰アセトニトリルからの再結晶を完結させて(室温に冷却させ、その状態で16時間維持した)、17.54g(0.0372モル、66.1%単離収率)の1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]ベンゼンを得、HPLC分析は、不純物の完全な除去(100面積%の生成物)を示した。アセトニトリル濾液を冷却して、追加の2.1gの生成物を得た。
上記のBからの1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]ベンゼン(17.54g、0.0372モル)及びジメチルスルホキシド(473ml)を、磁気攪拌棒を含む1リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。48%臭化水素酸水溶液(43.8g)を、流れとして1分間かけて反応器内の攪拌したスラリーに添加し、37℃までの発熱が誘発された。次いで、100℃までの加熱を開始し、72℃に達したとき、透明な明琥珀色溶液の生成が認められた。100℃の反応温度で2.8時間後に、明黄色スラリーを未だ熱い間に3.4リットルのトルエンの中に希釈し、続いてこのトルエン溶液を、各400mlの脱イオン水で5回洗浄した。洗浄したトルエン溶液を、乾固までロータリー蒸発させて、続いて真空オーブン(80℃及び1mmHg)内で更に乾燥させて、18.7g(100%単離収率)の明黄色結晶性粉末を得た。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のCからの1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]ベンゼン(8.7g、0.0174モル、0.0348Br−当量)、フェニルアセチレン(4.30g、0.0421モル)、トリエチルアミン(9.61g、0.095モル)、トリフェニルホスフィン(0.23g、0.00088モル)、酢酸パラジウム(II)(0.032g、0.00014モル)及びN,N−ジメチルホルムアミド(174ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。トリエチルアミン及びN,N−ジメチルホルムアミドの両方は、使用する前に乾燥窒素でスパージした。反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。攪拌及び加熱を開始し、24分後に、78℃の温度に達したとき、透明な明琥珀色溶液が生成した。累積で47分間後に、80℃の温度に到達し、この温度を更に19.5時間維持した。この時点で、HPLC分析によって、1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]ベンゼン反応剤の完全な転化が達成されたことが示された。反応器内容物を、4リットルのビーカーに入っている砕いた氷の上に注いだ。氷が完全に溶け、脱イオン水によって2リットル体積に希釈した後、沈殿した生成物を、中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の生成物ケークを200mlの脱イオン水で洗浄し、次いで、一部をHPLCによって分析して、所望の生成物の91.6面積%の存在が示された。アセトニトリル(1.8リットル)中のスラリーとして沸騰させた後、室温で攪拌しながら18時間保持し、中度フリットガラス漏斗上で濾過し、続いて真空オーブン(40℃及び1mmHg)内で乾燥させた後、8.55g(90.6%単離収率)の1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]ベンゼンを、明黄色粉末として回収した。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。EI MSにより、生成物の構造が確認された。
上記のDからの1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]ベンゼン(8.47g、0.0156モル)、1,3−ジフェニルアセトン(6.96g、0.0331モル)、無水1−プロパノール(1400ml)及び無水トルエン(80.5ml)(これらの両方とも、乾燥窒素でスパージした)の部分を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む予備乾燥した2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器及び加熱マントル表面温度を直接読み取るためにサーモカップルを使用する、サーモスタットで制御された加熱マントルを装着した。攪拌及び加熱を開始し、還流する透明な明黄色溶液が形成されたとき、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中40%)(1.43g)を添加し、直ちに深赤色溶液になった。還流を45分間維持した後、HPLC分析によって、1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]ベンゼン反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、加熱マントルを反応器から取り除き、攪拌した内容物を24℃で、更に18時間維持した。生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の生成物ケークを、1−プロパノールの2個の20ml部分で洗浄し、次いで真空オーブン内で乾燥させて、12.60g(90.6%単離収率)の3,3’−(1,3−フェニレン)−4,4’−ビス[4−フェニルエチニルフェニル]−2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン(式VII)を、深赤紫色結晶性生成物として得た。
実施例1からの式IIのモノマー及び実施例2からの式IIのモノマーを含有する生成物のB段階
乾燥窒素グローブボックス内で、前記の実施例1Eからの式IIのモノマーを含有する生成物の一部(5.94g)及び乾燥窒素でスパージされたγ−ブチロラクトン(13.86g)を、17mmスターヘッド(starhead)TFE磁気攪拌機を含む100mlのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。加熱マントル表面には、更に、表面温度を直接読み取るためにサーモカップルを取り付けた。攪拌を開始し、均一なスラリーのサンプルを、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)のために採った。全てのGPC分析は、溶離剤としてのテトラヒドロフラン及びポリスチレン較正標準物質を使用して完結させた。加熱を開始し、38分後に、200℃の温度が達成され、これを維持した。207℃〜214℃の範囲であったB段階反応のために、加熱マントル表面温度は、200℃の内部温度を維持することを必要とした。B段階の4時間、6時間及び7.5時間後に、溶液のサンプルを採り、GPCによって分析して、下記の結果を得た。
式IIのモノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例2Cからの式IIのモノマーの、それぞれ3.2ミリg部分及び3.0ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調(modulated)DSC(TAインスツルメンツ社(TA Instruments))を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から400℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。結果は、1対の分析からの平均値を表す。単一の吸熱転移が、240.9℃で最小値(13.55ジュール/g)で観察された。フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る、単一の発熱転移が、254.0℃で最大値(158.0ジュール/g)で観察された。発熱転移のための開始温度は242.0℃であり、一方、終結温度は285.3℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い明黄色の溶融した透明固体であった。
式VIIの非エーテル結合モノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例5Eからの非エーテル結合モノマーの、それぞれ4.2ミリg部分及び4.0ミリg部分を使用して完結させた。DSC2920変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。結果は、1対の分析からの平均値を表す。単一の発熱転移が、351.2℃で最大値(169.3ジュール/g)で観察された。発熱転移のための開始温度は308.8℃であり、一方、終結温度は384.1℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、溶融していない粉末固体であった。
B段階サンプルの弾性率特性を決定するためのTICA実験
実施例1Eで開示された種類の、硬化の間にポロゲンを含有する又は含有しないB段階モノマーの弾性率特性を、捩り含浸布分析(TICA)を使用する配合物の評価によって決定した。この技術に於いて、ガラス織布(18×6.4×0.40mm)を、TA DMA2980のような動的機械式分析器内に装着した。布の端部をアルミニウム箔内に包み込み、長さ18mmを露出したままにしておいた。次いで、この布を動的機械式分析器の垂直クランプ内に装着し、ピペットから、10〜30%固体でB段階オリゴマーを含む溶液を使用して含浸させた。この布を十分に浸し、全ての過剰のものをピペットを使用して除去した。熱反らせ板及びオーブンを取り付け、約3標準立方フィート/時の窒素流を確立した。サンプルを7℃/分で430℃まで加熱し、この状態で40分間維持し、次いで冷却させた。データ解析を行って、ガラス及び配合物のコンポジットについて、温度対曲げ弾性率値を得た。B段階モノマー及びポロゲンサンプルを含有するB段階モノマーの両方は、TICAデータに於いて、この溶液が溶媒によって可塑化されて、非常に低い弾性率を有する混合物を与えることを示している。初期加熱及び溶媒蒸発は、温度が200℃に達するまで、同じガラス弾性率プロフィールを維持し、次いで、フェニルアセチレン基とシクロペンタジエノン基との間のディールス−アルダー反応のために、弾性率は増加し始めた。300℃で、硬化が完結したとき、このガラス状熱硬化物の弾性率は安定した。TICAプロットによって示されるように、この樹脂について300℃以降で弾性率増加又は低下は存在しなかった。
式IIのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
A.20% 26nm架橋ポリスチレンポロゲン
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIのモノマー、1.0gの架橋したポリスチレンナノ粒子(米国特許出願第10/077642号の米国CIP特許出願第10/366494号(2004年3月18日の米国公開特許出願第2004−0054111号)に記載されているような、マイクロ乳化重合(microemulsion polymerization)から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、26nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで8時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。最後に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。GPCによる最終混合物の分析によって、ポリスチレン標準物質に対してMn=3,588及びMw=24,905が示され、グラフト比(ポロゲンの重量で割った、ポロゲンにグラフト化されたマトリックスの重量である)は0.24であった。
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIのモノマー、1.72gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、26nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのGBLを添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで6時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。最終混合物のGPC分析によって、ポリスチレン標準物質に対してMn=3,100及びMw=19,600が示され、グラフト比は0.19であった。
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIのモノマー、1.72gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、30nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのGBLを添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで6時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。最終混合物のGPC分析によって、ポリスチレン標準物質に対してMn=3,100及びMw=38,800が示され、グラフト比は0.19であった。
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIのモノマー、1.72gの架橋したポリスチレン/10%ポリ(t−ブチルスチレン)ナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、25nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのGBLを添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで8時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。最終混合物のGPC分析によって、ポリスチレン標準物質に対してMn=3,200及びMw=19,800が示され、グラフト比は0.21であった。
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIのモノマー、1.72gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、13nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのGBLを添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで6時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。最終混合物のGPC分析によって、ポリスチレン標準物質に対してMn=43,000及びMw=82,600が示され、グラフト比は0.37であった。
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIのモノマー、2.2gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、26nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのGBLを添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで6時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。最終混合物のGPC分析によって、ポリスチレン標準物質に対してMn=3,200及びMw=39,400が示され、グラフト比は0.24であった。
式IIIのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 26nm架橋ポリスチレンポロゲン
50mlの丸底フラスコに、4gの式IIIのモノマー、1.72gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、26nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで6時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。
式IVのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 13nm架橋ポリスチレンポロゲン
50mlの丸底フラスコに、4gの式IVのモノマー、1.72gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、13nmの平均粒子サイズ)及び9.3gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで2時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。
式IIの高純度モノマーの合成
A.高純度4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテルの合成
ジフェニルエーテル(200.96g、1.1805モル)、塩化アルミニウム(321.15g、2.409モル)及び無水1,2−ジクロロエタン(2.1リットル)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む予備乾燥した5リットルのガラス三つ口丸底フラスコ反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。次いで、氷及び塩浴を反応器の下に25分間置き、その後反応を開始した。本明細書の実施例1Aの方法で製造した4−ブロモフェニルアセチルクロリド(556.26g、2.361モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で結合し、次いで、4−ブロモフェニルアセチルクロリド溶液を、攪拌した反応器に、3.7時間かけて滴下により添加した。反応が終わって2時間後に、磁気攪拌を止め、反応器の中央口を開き、テフロン櫂を有するガラス攪拌軸を挿入し、次いで、可変速モーターに接続して、反応器内容物に機械式攪拌を与えた。第二口を開き、冷却した脱イオン水を含有する追加の漏斗を装着した。冷却した脱イオン水の滴下による添加を、機械式攪拌と同時に開始し、最初の数滴の水の添加の後で、明黄色生成物の大量の沈殿を誘発した。全ての橙赤色が、残留する紫色液体中の白色固体の攪拌したスラリーと共に消えるまで、水添加を続けた。攪拌したスラリーを、23℃への冷却が起こるまで維持し、その時点で、粗いフリットガラス漏斗に通す濾過を開始した。フィルター上の白色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、6個のほぼ等しい部分に分割し、次いでワーリングブレンダー内で1部分当たり250mlの脱イオン水で洗浄した。洗浄した生成物を、中度フリットガラス漏斗上での濾過によって回収し、真空オーブン内で80℃で乾燥させて、498.3g(74.8%単離収率)の4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析によって、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のAからの4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテル(212.48g、0.3766モル)及びジメチルスルホキシド(3.1リットル)を、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、5リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、スクラバーシステムの中に排気する凝縮器(冷却せず)及び温度計を装着した。48%臭化水素酸水溶液(444.4g)を、反応器内の攪拌したスラリーに32分間かけて滴下により添加し、39℃までの発熱が誘発された。サーモスタットで制御された加熱マントルを反応器の下に置き、次いで、100℃までの3.2時間かけた穏やかな加熱を開始し、75℃に達したとき、透明な明琥珀色溶液の生成が認められた。92℃に達したとき、明黄色スラリーが形成された。100℃の反応温度で2.8時間後に、熱い生成物溶液を12.7リットルの脱イオン水の中に希釈し、次いで、次の16時間スラリーとして攪拌し、続いて粗いフリットガラス漏斗上で濾過した。フィルター上で明黄色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、真空オーブン内で100℃で乾燥させて、222.09g(99.6%単離収率)で4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のBの方法で製造した4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(266.51g、0.45モル)、フェニルアセチレン(16.67g、0.1632モル)、トリエチルアミン(248.6g、2.457モル)(乾燥窒素でスパージした)、トリフェニルホスフィン(5.97g、0.2276モル)、酢酸パラジウム(II)(0.83g、0.0037モル)及びN,N−ジメチルホルムアミド(2854.5g)(乾燥窒素でスパージした)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した5リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器を上に取り付けた添加漏斗、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計及び機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂を有するガラス攪拌軸を装着した。追加のフェニルアセチレン(94.45g、0.9247モル)を添加漏斗に添加した。攪拌及び加熱を開始し、25分後に、47℃の温度に達したとき、透明な明琥珀色溶液が生成した。累積で1.85時間後に、80℃の温度に到達し、フェニルアセチレンの滴下による添加を開始し、2.3時間後に完結した。累積で17時間後に、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全な転化が達成され、検出可能なモノブロモモノフェニルエチニル中間体が存在しなかったことが示された。この時点で、添加漏斗に脱イオン水(450ml)を装入し、温度を80℃で維持しながら、脱イオン水を攪拌した溶液に滴下により添加した。水添加が完結した後、加熱を止め、攪拌した溶液をゆっくり冷却させ、結晶化させ、続いて粗いフリットガラス漏斗上で濾過した。フィルター上の黄色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、真空オーブン内で100℃で乾燥させて、257.32g(90.1%単離収率)の4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のCからの4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(100.08g、0.1577モル)、1,3−ジフェニルアセトン(74.61g、0.3548モル)、2−プロパノール(1334ml)及びトルエン(1001ml)の部分を、5リットルの四つ口モルトン(Morton)フラスコに添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、添加漏斗及び窒素スパージチューブを伴うクライゼンフラスコ並びに機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、タービン型テフロン櫂を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(166.4ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(8.34ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(1リットル/分)及び加熱を開始し、攪拌したスラリーが80℃に達したとき、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌したスラリーへの、添加漏斗内の溶液の滴下による添加を開始し、次の33分間で完結させ、その時間の間に、黄色スラリーが深赤色溶液に変わった。触媒溶液を添加して40分後に、赤色溶液は濁った赤色スラリーになり、反応器内のガラス−液体界面での粒状沈殿物の証拠を伴った。この時点で、HPLC分析によって、所望の生成物の最適生成及び最少の共生成物生成と同時に、4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。更に12分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、追加の2−プロパノール(1.5リットル)を反応器に添加し、この反応混合物を、反応器外部の冷却ファンを使用して、室温にまで冷却した。攪拌したスラリーが24℃になったとき、生成物を粗いフリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を、2−プロパノール(200ml)で洗浄し、次いで2−プロパノールで洗浄された反応器の中に戻した。追加の2−プロパノール(1.2リットル)を反応器に添加し、1時間の攪拌を開始し、続いて粗いフリットガラス漏斗上で濾過し、追加(200ml)の2−プロパノールで漏斗上で洗浄し、真空オーブン内で80℃で乾燥させて、140.1g(90.4%単離収率)の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[4−フェニルエチニルフェニル]−2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン(式II)を、深紫色結晶性粉末として得た。HPLC分析により、残りが2種の少量の共生成物からなる、98.56面積%の式IIのモノマーの存在が示された。
式IIの高純度モノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例13Dからの式IIの高純度モノマーの、3.6ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。小さい吸熱転移が、244.2℃で最小値(18.95ジュール/g)で観察され、開始温度は234.6℃であり、終結温度は255.0℃であった。この直ぐ後に、フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る、大きい発熱転移が、259.3℃で最大値(232.4ジュール/g)で続いた。この発熱転移のための開始温度は255.0℃であり、一方、終結温度は352.0℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い黄色の溶融した透明固体であった。
減少したパラジウム含有量の4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルの製造及び減少したパラジウム含有量の高純度の式IIのモノマーへの転化
減少したパラジウム含有量の4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルの製造及び再結晶を使用する減少したパラジウム含有量の高純度の式IIのモノマーへの転化
中性子放射化分析により8.5+/−0.4ppmのPdを含有する4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルのサンプル(88.28g)を、沸騰トルエン(798.7g)、2−プロパノール(199.75g)及び脱イオン水(5.0ml)の混合物中に溶解させた。得られた溶液を再結晶化させ、次いで、結晶性生成物を、粗いフリットガラス漏斗上で回収し、真空オーブン内で80℃で乾燥させて、79.7gの薄黄色結晶性生成物を得た。この生成物のアリコートの中性子放射化分析により、0.1ppmの検出限界でPdが検出できなかったことが明らかになった。この生成物の、本明細書の実施例13Dの合成を使用する、3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[4−フェニルエチニルフェニル]−2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン(式II)への転化により、同様に、減少したパラジウム含有量を有する生成物が製造された。
低金属及びイオン性物質(Ionics)含有量を有する式IIのモノマーの製造
本明細書の実施例13Dの合成を繰り返して、170gの、HPLC分析による97.2面積%純度の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[4−フェニルエチニルフェニル]−2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン(式II)を得た。この生成物を、25体積%のテトラヒドロフラン及び75体積%のトルエンからなる溶離剤を使用するシリカゲルクロマトグラフィーにより処理した。クロマトグラフィーのために使用したカラム及び全てのガラス製品から、希酸水溶液、電子グレードの水及び電子グレードの2−プロパノールによる逐次的洗浄によって、汚染金属及びイオン性物質を除去した。充填シリカゲル床を、テトラヒドロフランによって予備洗浄した。金属及びイオン性物質を含有しないプラスチック受器及びプラスチック道具を使用した。シリカゲルクロマトグラフィーから得られる溶出液を、電子グレードの2−プロパノールの添加によって、結晶化するように誘導した。得られた結晶性生成物を、濾過によって回収し、真空オーブン内で乾燥させて、158g(92.9%回収率)の式IIのモノマーを得た。生成物のアリコートの微量金属分析によって、下記の結果が得られた。アルミニウム=73ppb、カルシウム=210ppb、クロム=5ppb、銅=19ppb、鉄=30ppb、鉛=2ppb、マグネシウム=16ppb、マンガン=1ppb、ニッケル=4ppb、カリウム=40ppb、ナトリウム=300ppb、亜鉛=86ppb、バリウム、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、セシウム、コバルト、ガリウム、インジウム、リチウム、モリブデン、ルビジウム、銀、ストロンチウム、トリウム、スズ、チタン、バナジウム及びジルコニウムは、全て、検出限界よりも少ない(これらの検出されなかった金属の全てについての実際的定量限界は、10ppb以下であった)。この生成物のアリコートの中性子放射化分析により、0.1ppmの検出限界でPdが検出できなかったことが明らかになった。
式VIIIのモノマーの合成
A.3−ブロモフェニルアセチルクロリドの合成
3−ブロモフェニル酢酸(28.13g、0.1308モル)及びN,N−ジメチルホルムアミド(0.56ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した1リットルのガラス一つ口丸底シュレンク反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。塩化チオニル(207ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で結合し、その後、塩化チオニルを攪拌した反応器に滴下により添加した。窒素流をシュレンク反応器の中に維持し、その間、反応からのガスを、添加漏斗上のシュレンクアダプターを通して、スクラバーシステムの中に排気した。塩化チオニル添加が完結すると、添加漏斗を、動態の窒素流下で、スクラバーシステムの中に排気されたシュレンクアダプターで蓋をした凝縮器で置き換え、次いでサーモスタットで制御された加熱マントルを使用して、反応器内容物を60℃まで穏やかに加熱した。60℃で2.5時間保持した後、過剰の塩化チオニルを、シュレンクマニホールドからの真空を適用することによって、60℃及び632ミリトールが達成されるまで、生成物から取り除いた。得られた3−ブロモフェニルアセチルクロリド生成物(30.55g、100%単離収率)を、使用するまで乾燥窒素下で維持した。
ジフェニルエーテル(11.13g、0.06539モル)、塩化アルミニウム(17.79g、0.1334モル)及び無水1,2−ジクロロエタン(115ml)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した500mlのガラス三つ口丸底反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。次いで、氷及び塩浴を反応器の下に22分間置き、その後反応を開始した。上記のAからの3−ブロモフェニルアセチルクロリド(556.26g、2.361モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で結合し、次いで、この3−ブロモフェニルアセチルクロリド溶液を、攪拌した反応器に83分間かけて滴下により添加した。反応が終わって3.8時間後に、反応器をシュレンクラインから取り出し、内容物を、4リットルのビーカーに入っている砕いた氷の上に注いだ。氷が完全に溶けた後、生成物を、体積を1リットルにするために十分な脱イオン水で希釈し、次いでジクロロメタン(1.15リットル)を添加した。分液漏斗を使用して水層を除去し、残留したジクロロメタン溶液を脱イオン水(300ml)で洗浄し、次いで無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。得られたスラリーを、中度フリットガラス漏斗に通して濾過した。濾液を、ロータリー蒸発させて溶媒を除去し、続いて真空オーブン内で80℃で更に乾燥させて、39.04g(100%を超える、見掛け単離収率)の4,4’−ビス[(3−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析により、76.7面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のBからの4,4’−ビス[(3−ブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテル(39.04g、名目上0.0692モル)及びジメチルスルホキシド(750ml)を、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、スクラバーシステムの中に排気する凝縮器(冷却せず)、温度計及びサーモスタットで制御された加熱マントルを装着した。反応器内容物の攪拌及び加熱を開始して、35℃の溶液を得た。48%臭化水素酸水溶液(81.65g)を、7分間かけて反応器内の攪拌した35℃の溶液に滴下により添加し、49℃までの発熱が誘発された。次いで、42分間かけて100℃までの加熱を開始した。100℃の反応温度で2.9時間後に、熱い生成物溶液を4リットルの脱イオン水の中に希釈し、次いで、スラリーとして更に16時間攪拌し、続いて粗いフリットガラス漏斗に通して濾過した。フィルター上の明黄色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、沸騰エタノールからの湿った生成物として再結晶化し(室温にまで冷却し、その状態に16時間保持した)て、濾過により回収し、真空オーブン内で乾燥させた後、30.1g(73.5%単離収率)の4,4’−ビス[(3−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析により、残りとして存在する単一の共生成物を伴った、98.62面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。1H NMR分析により、生成物の構造が確認された。
上記のCからの4,4’−ビス[(3−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(21.56g、0.0364モル)、フェニルアセチレン(1.35g、0.0132モル)、トリエチルアミン(20.11g、0.1987モル)(乾燥窒素でスパージした)、トリフェニルホスフィン(0.48g、0.00183モル)、酢酸パラジウム(II)(0.07g、0.00031モル)及びN,N−ジメチルホルムアミド(231g)(乾燥窒素でスパージした)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器、添加漏斗及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。追加のフェニルアセチレン(7.64g、0.0748モル)を、添加漏斗に添加した。攪拌及び加熱を開始し、30分後に、80℃の温度に到達し、フェニルアセチレンの滴下による添加を開始し、20分後に完結した。累積で20.7時間後に、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(3−ブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全な転化が達成され、検出可能なモノブロモモノフェニルエチニルエーテル中間体が存在しなかったことが示された。反応器内容物を、4リットルのビーカーに入っている砕いた氷の上に注いだ。氷が完全に溶けた後、沈殿した生成物を、中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の生成物ケークを脱イオン水の2個の200ml部分で洗浄し、次いで、沸騰アセトニトリルから、湿った生成物として直接再結晶した。再結晶溶液を室温にまで冷却させ、その状態で16時間維持して、13.87g(60%単離収率)の4,4’−ビス[(3−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを、明黄褐色結晶性生成物として得た。HPLC分析により、残りとして存在する単一の共生成物を伴った、98.43面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。1H NMR分析及びEI MS分析の両方により、生成物の構造が確認された。
上記のDからの4,4’−ビス[(3−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(13.29g、0.0209モル)、1,3−ジフェニルアセトン(9.91g、0.0471モル)、2−プロパノール(177ml)及びトルエン(133ml)の部分を、2リットルの四つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、添加漏斗及び窒素スパージチューブを伴うクライゼンアダプター並びに機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂攪拌機を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(22ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(1.11ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(0.5リットル/分)及び加熱を開始し、攪拌した溶液が80℃に達したとき、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌した溶液への、添加漏斗内の溶液の添加を開始し、次の10分間で完結させ、その時間の間に、黄色溶液が深赤紫色溶液に変わった。触媒溶液を添加して15分後に、深赤紫色溶液は濁ってきた。この時点で、HPLC分析によって、所望の生成物の最適生成及び最少の共生成物生成と同時に、4,4’−ビス[(3−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。更に8分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、追加の2−プロパノール(400ml)を反応器に添加し、この反応混合物を、反応器外部の冷却ファンを使用して、室温にまで冷却した。攪拌したスラリーが25℃になったとき、生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を、100mlの2−プロパノールで洗浄し、次いで2−プロパノールで洗浄された反応器の中に戻した。追加の2−プロパノール(400ml)を反応器に添加した後、15分間の攪拌を開始し、続いて中度フリットガラス漏斗上で濾過し、追加(50ml)の2−プロパノールで漏斗上で洗浄し、真空オーブン内で80℃で乾燥させて、20.12g(97.7%単離収率)の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3−フェニルエチニルフェニル]−2,5−ジフェニルシクロペンタジエノンを、紫色結晶性粉末として得た。HPLC分析により、残りが単一の少量の共生成物からなる、96.3面積%の式VIIIのモノマーの存在が示された。
式VIIIのモノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例18Eからの式VIIIのモノマーの、3.8ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。小さい吸熱転移が、195.3℃で最小値(20.8ジュール/g)で観察され、開始温度は189.1℃であり、終結温度は222.1℃であった。この直ぐ後に、フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る、大きい発熱転移が、249.4℃で最大値(243.4ジュール/g)で続いた。この発熱転移のための開始温度は222.1℃であり、一方、終結温度は329.0℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い黄色の溶融した透明固体であった。
式IIのモノマー及び星形ポリマーからの多孔質マトリックスの製造
A.反応性星形ポリマーの製造
熱シクロヘキサンで洗浄し、真空下で乾燥した2.5Lのガラス重合反応器に、2Lのシクロヘキサンを装入した。この反応器を50℃に加熱し、25.2mL(10.86ミリモル)の0.43Mのsec−BuLiを添加し、続いて49.74gのスチレン及び74mLのTHFを添加した。この暗橙色溶液を15分間攪拌した。重合をサンプリングし(サンプルA)、シクロヘキサン中に含有された5.39g(41.41ミリモル、3.8当量)のパラ−ジビニルベンゼンを添加して、非常に暗い赤色溶液を得た。30分後に、47.5gのスチレンを添加して、暗橙色溶液を得た。15分後に、反応器をサンプリングし(サンプルB)、4.8gのエチレンオキシドを添加して、無色の粘稠な溶液を得た。1時間後に、テトラヒドロフラン中に含有された5.44g(22.60ミリモル、2.1当量)の4−(フェニルエチニル)ベンゾイルクロリドを添加した。更に1時間後に、反応器を冷却し、内容物を取り出した。最終星形物のアリコート(サンプルC)を、MeOHの中に沈殿させることによって単離した。サンプルのGPC分析の結果は、下記の通りであった(データは、絶対と印を付けた場合以外は、ポリスチレン標準物質に対して相対的なものである)。
シュレンクチューブに、1.2857gの、上記のAからの反応性ポリスチレン星形ポリマー(絶対Mn=241,000、絶対Mw=345,000、星形物当たりのジフェニルアセチレン単位の平均数=23)及びγ−ブチロラクトン(8.75g)を添加した。このチューブを静的窒素源に連結し、45℃まで加熱した油浴中に浸漬した。この混合物を一夜攪拌した。次いで、このチューブにモノマーII(3.00g)を添加した。この混合物を攪拌し、多数の真空/窒素サイクルの適用によって脱気した。チューブを静的窒素圧力下のままにし、次いで油浴を200℃まで加熱し、その状態で8.5時間保持した。チューブを油浴から取り外し、冷却させた。この混合物をシクロヘキサノン(8.3928g)で希釈した。この混合物をゲル浸透クロマトグラフィーによって分析し、ポリスチレン標準物質に対してMn=3545及びMw=35,274が示された。
上記のBからの混合物を、4”シリコンウェーハの上にスピンコートし、150℃で2分間ホットプレートベークして、溶媒を除去し、次いで7℃/分で430℃まで加熱し、そして窒素パージしたオーブン内で430℃で40分間保持した。得られた多孔質フィルムは、(十分に高密度のポリマーについての1.64に比較して)1.47の屈折率及び2.13の誘電定数を有していた。
式IIのモノマー及び超分枝ポリマーからの多孔質マトリックスの製造
A.反応性超分枝ポリエステルの製造
室温で15分間攪拌した40mLのTHF中の、3.11gのボルトルン(Boltorn)H40(パーストープ社(Perstorp Corp.)の市販製品)(0.439ミリモル;28.03ミリモル−OH)の混合物に、1.18mL(0.860g;8.5ミリモル)のEt3Nを添加した。この混合物を15分間攪拌し、次いで2.03g(8.41ミリモル)の4−(フェニルエチニル)ベンゾイルクロリドを、40mLのTHF中の溶液として滴下により添加した。この混合物を室温で一夜攪拌した。次いで、この反応混合物に、3.90mL(28ミリモル)のEt3N、続いて3.31g(54ミリモル;2.7mL)の塩化ベンゾイルを添加した。この混合物を室温で一夜攪拌し、次いでゆっくり還流させて4〜6時間加熱した。この反応混合物を、〜200gの氷及び10mLの濃HClの上に、激しく攪拌しながら注いだ。30分後に、この反応混合物を200mLのCHCl3中に溶解させ、分液漏斗に移し、そこで水性層を除去し、有機層を、10%HCl(2×100mL);H2O(2×100mL)及び5%NaHCO3(1×100mL)で洗浄した。この混合物をMgSO4で乾燥させた。この混合物を濾過し、濃縮して、粘稠な液体を得た。この粘稠な液体を、全真空(Tmax=140℃)下でクーゲルロール(Kugelrohr)蒸留によって、更に揮発物除去した。ガラス状生成物の重量は4.61gであった(理論収量6.87g、収率67%)。
シュレンクチューブに、0.75gの、上記のAからの反応性超分枝ポリエステル(19.2単位のフェニルエチニルベンゾアート基及び44.8単位のベンゾアート基で官能化されたボルトルンH−40)及びγ−ブチロラクトン(8.75g)を添加した。このチューブを静的窒素源に連結し、45℃まで加熱した油浴中に浸漬した。この混合物を一夜攪拌した。次いで、このチューブにモノマーII(3.00g)を添加した。この混合物を攪拌し、多数の真空/窒素サイクルの適用によって脱気した。チューブを静的窒素圧力下のままにし、次いで油浴を200℃まで加熱し、その状態で8.5時間保持した。チューブを油浴から取り外し、冷却させた。この混合物をシクロヘキサノン(6.25g)で希釈した。この混合物をゲル浸透クロマトグラフィーによって分析し、ポリスチレン標準物質に対してMn=4001及びMw=23,838が示された。
上記のBからの混合物を、4”シリコンウェーハの上にスピンコートし、150℃で2分間ホットプレートベークして、溶媒を除去し、次いで7℃/分で430℃まで加熱し、そして窒素パージしたオーブン内で430℃で40分間保持した。得られた多孔質フィルムは、(十分に高密度のポリマーについての1.64に比較して)1.59の屈折率を有していた。
式XIIのモノマーの合成
A.3,5−ジブロモフェニル酢酸のカリウム塩への転化
商業グレード(HPLC分析により99.5面積%)の3,5−ジブロモフェニル酢酸(292.95g、1.0モル)を、脱イオン水(3.0リットル)中の公称85%の水酸化カリウム(69.3g)の磁気攪拌した溶液に添加し、続いて加熱した。51℃で、溶液が形成され、加熱を停止した。この溶液の真空下で60℃でのロータリー蒸発によって、僅かに湿った白色粉末生成物(360.2g)が得られ、これを回収し、次いでジクロロメタンの2個の部分(500ml)で逐次的に抽出した。一つ口丸底ガラスフラスコ内に含まれた、抽出された粉末生成物を、それを通して真空が導入されるシュレンクアダプターを使用して密閉した。このフラスコを、サーモスタットで制御された加熱マントルを使用して、40℃まで更に加熱し、400ミリトールの真空が達成されるまで真空ラインに保持した。このようにして製造された3,5−ジブロモフェニル酢酸カリウムの回収された重量は、332.3g(残留する過剰の水酸化カリウムを含有する)であった。
上記のAからの3,5−ジブロモフェニル酢酸カリウム生成物(332.3g、公称1.0モル)及び無水ジクロロメタン(2.0リットル)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した5リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。塩化チオニル(633.0g、5.32モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、シュレンクアダプターを装着した、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を動態の窒素流下で一緒にした。動態の窒素流を、添加漏斗上のシュレンクアダプターを通して維持し続けて、反応により発生したガスを、反応器上のシュレンクアダプターを通して連続的に掃き出し、スクラバーシステムの中に送るようにした。反応器内容物の機械的攪拌(テフロン櫂を有するガラス攪拌軸)を開始して、攪拌されたスラリーを得、これに塩化チオニルを64分間かけて滴下により添加した。塩化チオニル添加が完結して3分後に、無水N,N−ジメチルホルムアミド(2.9g)を、攪拌したスラリーの中に注入した。更に2時間攪拌した後、反応器への窒素流を、真空の導入と同時に停止した。75℃の表面温度に設定したサーモスタットで制御された加熱マントルを使用して、穏やかな加熱を開始した。過剰の塩化チオニルが留去されたとき、固体生成物が反応器の中に残った。この時点で、加熱を停止し、真空を、僅かに正の圧力下で維持された窒素パッドで置き換えた。次いで、反応器を窒素下で密閉し、乾燥窒素グローブボックスの中に入れた。グローブボックス内で、サーモスタットで制御された加熱マントルを使用して30℃まで再加熱し、330ミリトールの真空が達成されるまで、真空ライン上に保持した。反応器から回収した粉末生成物を、無水ジエチルエーテル(乾燥窒素雰囲気下で活性化アルミナ上でカラムクロマトグラフィー乾燥によって得た)の3個の部分(それぞれ、500、300及び300ml)で逐次的に抽出した。それぞれのエーテル抽出物を、予備乾燥した中度フリットガラス漏斗に通してデカントし、続いて一緒にしたジエチルエーテル抽出物を、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した2リットルのガラス三つ口丸底反応器の中に添加した。攪拌した反応器を、サーモスタットで制御された加熱マントルを使用して30℃まで加熱し、真空を適用して、ジエチルエーテル溶媒を留去した。目視で観察可能なジエチルエーテルが留去されたとき、生成物を、更に、560〜670ミリトールの範囲内の真空で、6時間真空ライン上に保持した。得られた3,5−ジブロモフェニルアセチルクロリド生成物(304.7g、97.5%単離収率)を灰白色結晶性粉末として回収し、これを使用するまで乾燥窒素下で維持した。
無水1,2−ジクロロエタン(557ml)、塩化アルミニウム(66.32g、0.4974モル)及び次いでジフェニルエーテル(41.09g、0.2414モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。乾燥窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。反応器内容物の攪拌を開始して、スラリーを得た。氷及び塩(NaCl)浴を、反応を開始する20分前に、反応器の下に置いた。上記のBからの3,5−ジブロモフェニルアセチルクロリド(152.36g、0.4876モル)を無水1,2−ジクロロエタン(517ml)中に溶解させ、得られた溶液を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した添加漏斗に添加した。この漏斗にシュレンクアダプターを装着し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を、添加漏斗上のシュレンクアダプターを通して維持し続けた動態の窒素流下で一緒にして、反応により発生したガスを、反応器上のシュレンクアダプターを通して連続的に掃き出し、スクラバーシステムの中に送るようにした。この3,5−ジブロモフェニルアセチルクロリド溶液を、168分間かけて攪拌した反応器に滴下により添加した。この時間の間に、溶融が起きたとき、氷及び塩浴を補充した。反応が終わって56分後に、反応器をシュレンクラインから取り出し、内容物を、それぞれ、40℃に予熱した、1.5リットルの磁気攪拌した脱イオン水が入っている一対の4リットルビーカーの中に注いだ。ビーカーの内容物は60℃まで発熱し、次いで90℃に到達するまで更なる加熱を行い、1,2−ジクロロエタンが留去されるまで維持した。それぞれのビーカー内の粗い白色粉末の得られたスラリーを、1リットルの追加の脱イオン水で希釈し、直ちに続いて粗いフリットガラス漏斗に通して真空濾過した。フリットガラス漏斗上の粉末の固めたケークを、覆うために十分な脱イオン水で洗浄した後、真空オーブン内で80℃で乾燥させて、176.87g(100%単離収率)の4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析によって、96.02面積%の所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のCからの4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)アセチル]フェニルエーテル(175.95g、0.2437モル)及びジメチルスルホキシド(3.62リットル)を、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、5リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、クライゼンアダプター、添加漏斗、スクラバーシステムの中に排気する凝縮器(冷却せず)及び温度計を装着した。48%臭化水素酸水溶液(287.6g)を、31分間かけて、反応器内の攪拌した25℃のスラリーに滴下により添加し、33.5℃までの発熱が誘発された。次いで、サーモスタットで制御された加熱マントルを反応器の上に置き、穏やかな加熱を107分間かけて100℃まで開始して、明橙色溶液を得た。(「穏やかな加熱」によって、加熱を断続的に停止して、発熱度を観察し、平衡化させることが意味される)。100℃の反応温度で2時間後に、HPLC分析によって、完全な反応が起こったことが示された。この熱生成物溶液を、それぞれ2.0リットルの磁気攪拌した脱イオン水を含有する4個の4リットルのビーカーの中に希釈した。得られた攪拌した生成物スラリーを、更に16時間維持し、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。フィルター上の明黄色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、真空オーブン内で乾燥させて、175.6g(96.1%単離収率)の4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを得た。HPLC分析により、残りが単一の少量の共生成物からなる、97.0面積%の所望の生成物の存在が明らかになった。EI MS分析により、生成物の構造が確認された。即ち、電子イオン化での内部結合の容易な開裂のために、元のままの分子イオンは観察されなかった。イオンクラスターは、m/z487及びm/z263で中心に位置し、明らかに、それぞれ、式C21H11O4Br2及び式C7H3OBr2のフラグメントイオンのための2個の臭素原子のアイソトピック(isotopic)パターンを反映した。これらのフラグメントは、グリオキサリル基の1個内の開裂からもたらされた。m/z235で中心に位置するイオンクラスターは、ジブロモフェニルイオンからであった。m/z196でのイオン及びm/z139でのイオン(臭素ではない)は、分子の中心から生じた。分子イオン確認のために元のままの分子を観察するために、化学的イオン化(CI)を、(CI試薬ガスとしてイソブタンを使用して)実施した。正のCI質量スペクトルに於いて、プロトン化された分子イオンクラスターは、751amu付近で目に見え、4個の臭素原子を含有する化合物について予想されるアイソトピックパターンを有していた。
上記のDからの4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(175.0g、0.2333モル)、N,N−ジメチルホルムアミド(3064g)(乾燥窒素でスパージした)、トリエチルアミン(257.8g、2.548モル)(乾燥窒素でスパージした)、フェニルアセチレン(17.3g、0.1694モル)、トリフェニルホスフィン(6.19g、0.0236モル)及び酢酸パラジウム(II)(0.86g、0.0038モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、示した順序で、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、予備乾燥した5リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、クライゼンアダプター、ファン冷却したスパイラル凝縮器、添加漏斗及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。追加のフェニルアセチレン(97.9g、0.9585モル)を、添加漏斗に添加した。攪拌及び加熱を開始し、59分後に、80℃の温度に達した。次いで、攪拌した溶液へのフェニルアセチレンの滴下による添加を開始し、79℃と81℃との間の温度を維持して、114分後に完結した。80℃で更に24時間後に、HPLC分析により、4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全な転化が達成されたことが示された。
フェニルアセチレン添加のために前に使用した添加漏斗に、脱イオン水(127ml)を装入し、これを、上記Eからの攪拌した溶液に、80℃の温度を維持し続けながら滴下により添加した。この初期水添加が完結して7分後に、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物(9.65g、0.0428モル)を、反応器内の溶液に添加した。80℃の温度で90分後に、添加漏斗に脱イオン水(477ml)を装入し、これを、温度を80℃で維持しながら、攪拌した溶液に滴下により添加した。水添加が完結した後、加熱を止め、攪拌した僅かに濁った溶液をゆっくり冷却させ、更に16時間かけて結晶化させ、続いて中度フリットガラス漏斗上で真空濾過した。黄色粉末の充填床を、濾液の更なる滴下が観察されなくなるまで、フィルター上に保持した。湿った生成物のケーク(303.2g)をフィルターから取り出し、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、きれいな5リットルのガラス三つ口丸底反応器に装入した。次いで、トルエン(1093ml)を反応器に添加した。反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。攪拌及び85℃までの加熱を開始し、次いで、脱イオン水(1093ml)を、流れとして反応器に添加し、続いて85℃まで再加熱した。85℃(穏やかな還流)で1時間後に、加熱及び攪拌を止め、続いて反応器内容物を分液漏斗に移した。水性層を除去して捨て、続いてトルエン溶液を反応器の中に戻し添加し、攪拌し、85℃まで加熱しそして脱イオン水(1093ml)の第二部分を添加した。85℃で1時間後に、加熱及び攪拌を止め、続いて反応器内容物を分液漏斗に移した。水性層を除去して捨て、続いてトルエン溶液を反応器の中に戻し添加し、攪拌しそして熱を再適用した。3分後に、2−プロパノール(1093ml)を流れとして攪拌した溶液に添加した。全ての2−プロパノールが添加されたとき、溶液は40℃であり、攪拌及び加熱を止め、反応器を加熱マントルの中に維持して、遅い冷却速度を与えるようにした。115分後に温度が36℃まで低下したとき、生成物の最初の結晶が生成した。更に16時間放置した後、中度フリットガラス漏斗上での真空濾過によって、結晶性生成物が回収された。漏斗上の回収された生成物を、硬い固めたケークにプレスし、次いで、漏斗上で2−プロパノールの2個部分(150ml)によって、逐次的に洗浄した。真空オーブン内で35℃で乾燥させた後、132.61g(68.9%単離収率)の4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリル]フェニルエーテルを、結晶性明黄色粉末として回収した。HPLC分析により、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。この生成物のアリコートの中性子放射化分析により、3.5+/−0.3ppmのPdの存在が明らかになった。
上記のFからの4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(128.29g、0.1555モル)、1,3−ジフェニルアセトン(68.69g、0.3267モル)、2−プロパノール(1971ml)及びトルエン(659ml)の部分を、5リットルの三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、クライゼンアダプター、添加漏斗、窒素スパージチューブ及び機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂攪拌機を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(204ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(10.4ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(1.0リットル/分)及び加熱を開始し、76℃で攪拌したスラリーは、完全に溶液になった。82℃に達したとき、穏やかな還流が観察され、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌した溶液への、添加漏斗内の溶液の添加を開始し、次の12分間で完結させ、その時間の間に、黄色溶液が深赤色溶液に変わった。更に1分後に、暗赤色溶液は、薄い粒子を含むスラリーになり、更に3分後に濃厚な粒子を含むスラリーにまで進行した。更に4分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、HPLC分析によって、所望の生成物の最適生成及び最少の共生成物生成と同時に、4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。更に11分後に、追加の2−プロパノール(1971ml)を反応器に添加し、この反応混合物を、反応器外部の冷却ファンを使用して、25℃にまで冷却した。攪拌したスラリーが25℃になったとき、生成物を中度フリットガラス漏斗に通す真空濾過によって回収した。この結晶性生成物を、固めたケークにプレスし、次いで、漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。真空オーブン内で30℃で72時間乾燥させた後、176.77g(96.9%単離収率)の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル]ビス(2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン)を、紫色結晶性粉末として回収した。HPLC分析により、残りが単一の少量の共生成物からなる、96.3面積%の所望のモノマー(式XII)の存在が示された。この生成物のアリコートの中性子放射化分析により、検出限界の+/−0.2ppmで検出できないPdの存在が明らかになった。
式XIIのモノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例22Gからの式XIIのモノマーの、2.9ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る発熱転移が、303.0℃で最大値(178.1ジュール/g)で観察された。このシャープな発熱転移のための開始温度は292.1℃であり、一方、終結温度は347.5℃であった。フェニルエチニル基の反応に起因し得る第二の発熱転移が、424.5℃で最大値(46.2ジュール/g)で観察された。このブロードでフラットな発熱転移のための開始温度は390.1℃であり、一方、終結温度は484.8℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い明琥珀色の溶融した透明固体であった。
式XXVのモノマーの合成
A.1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]−5−ブロモベンゼンの合成
乾燥窒素雰囲気下で、ブロモベンゼン(157.0g、1.0モル)及び5−ブロモ−1,3−フェニレンジアセチルクロリド(17.43g、0.0562モル、0.1124−COCl当量)を、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む予備乾燥した500mlのガラス一つ口丸底反応器に添加した。乾燥窒素雰囲気を維持しながら、反応器内容物の攪拌を開始して、濁った琥珀色溶液を得た。塩化アルミニウム(18.0g、0.1350モル)を、この反応器に、3分毎に0.50gのアリコートで添加した。塩化アルミニウム添加が完結して(合計添加時間105分)3分後に、懸濁した白色微粒子を含有する得られた暗琥珀色溶液を、HPLC分析のためにサンプリングした。HPLC分析によって、5−ブロモ−1,3−フェニレンジアセチルクロリドの完全な転化が、所望の生成物にまで起こったことが示された。更に57分後に、反応器を窒素雰囲気から取り出し、その内容物を、約1000gの氷が入っている4リットルのビーカーの中に注ぎ、続いて脱イオン水を添加して、約2リットルの合計体積を得た。氷が完全に溶けた後、塩化メチレン(1リットル)を生成物混合物に添加し、続いて攪拌しながら分離漏斗に添加して、水相と有機相とを混合した。水層が分離したとき、これを除去して廃棄し、続いて分離漏斗内に残っている溶液を、脱イオン水(500ml)で洗浄した。洗浄した溶液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。濾液をロータリー蒸発させて、30.42gの、88.7面積%の所望の生成物を含有する粉末を得た。沸騰アセトニトリルから再結晶して(200ml使用し、沸騰溶液から室温にまでゆっくり冷却し、続いて4℃まで冷却した)、25.03g(80.8%単離収率)の明黄金色の1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]−5−ブロモベンゼンを得た。HPLC分析によって、97.7面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のAの方法を使用して製造した、1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)アセチル]−5−ブロモベンゼン(35.72g、0.0648モル)及びジメチルスルホキシド(1リットル)を、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、2リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、クライゼンアダプター、添加漏斗、スクラバーシステムの中に排気する凝縮器(冷却せず)及び温度計を装着した。48%臭化水素酸水溶液(76.5g)を、27分間かけて、反応器内の攪拌した22℃のスラリーに滴下により添加し、30.5℃までの発熱が誘発された。次いで、サーモスタットで制御された加熱マントルを反応器の上に置き、穏やかな加熱を87分間かけて100℃まで開始して、琥珀色溶液を得た。(「穏やかな加熱」によって、加熱を断続的に停止して、発熱度を観察し、平衡化させることが意味される)。100℃の反応温度で190分後に、HPLC分析によって、完全な反応が起こったことが示された。この熱生成物溶液を、それぞれ2リットルの磁気攪拌した脱イオン水を含有する3個の4リットルのビーカーの中に希釈した。得られた攪拌した生成物スラリーを、更に16時間維持し、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。フィルター上の明黄色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、真空オーブン内で60℃で乾燥させて、36.83g(98.1%単離収率)の1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]−5−ブロモベンゼンを得た。HPLC分析により、100.0面積%で所望の生成物の存在が明らかになった。EI MS分析により、生成物の構造が確認された。即ち、電子イオン化での内部結合の容易な開裂のために、元のままの分子イオン(クラスターm/z578付近)は非常に弱かった。m/z395及びm/z183付近のイオンクラスターは、明らかに、それぞれ、式C15H7O3Br2及び式C7H4OBrのフラグメントイオンのための臭素原子の存在を反映した。これらのフラグメントは、グリオキサリル基の1個内の開裂からもたらされた。m/z155でのイオン対は、ブロモフェニルイオンからであった。EI MSスペクトルからの分子アイソトピックパターンは、予想された式の理論的表示に比較したとき、良好な一致を与えた。分子イオン確認のために元のままの分子をより良く観察するために、化学的イオン化(CI)を、(CI試薬ガスとしてイソブタンを使用して)実施した。正のCI質量スペクトルに於いて、プロトン化された分子イオンクラスターは、579amu付近で目に見え、3個の臭素原子を含有する化合物について予想されるアイソトピックパターンを有していた。
上記のBからの1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]−5−ブロモベンゼン(36.68g、0.0634モル)、N,N−ジメチルホルムアミド(650g)(乾燥窒素でスパージした)、トリエチルアミン(52.5g、0.519モル)(乾燥窒素でスパージした)、フェニルアセチレン(3.52g、0.0345モル)、トリフェニルホスフィン(1.26g、0.0048モル)及び酢酸パラジウム(II)(0.174g、0.000775モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、記載した順序で、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、予備乾燥した1リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、クライゼンアダプター、ファン冷却したスパイラル凝縮器、添加漏斗及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。追加のフェニルアセチレン(19.94g、0.1952モル)を、添加漏斗に添加した。攪拌及び加熱を開始し、80分後に、80℃の温度に達した。次いで、攪拌した溶液へのフェニルアセチレンの滴下による添加を開始し、79℃〜81℃の温度を維持しながら43分後に完結させた。80℃で更に17時間後に、HPLC分析によって、1,3−ビス[(4−ブロモフェニル)グリオキサリル]−5−ブロモベンゼン反応剤の完全な転化が達成されたことが示された。得られた生成物を、それぞれ2.5リットルの磁気攪拌した脱イオン水が入っている2個の4リットルビーカーの中に注いだ。得られた攪拌した生成物スラリーを、更に3時間維持し、続いて粗いフリットガラス漏斗に通して真空濾過した。フィルター上の明黄色粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを生成物(115.9g)の湿ったケークとして取り出し、1.5リットルの沸騰するアセトンを含有するビーカー内で1時間、スラリーとして磁気攪拌した。室温にまで冷却した後、生成物を、粗いフリットガラス漏斗上での真空濾過によって回収し、次いで真空オーブン内で25℃で乾燥させて、33.52g(82.3%単離収率)の1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]−5−フェニルエチニルベンゼンを得た。HPLC分析により、99.4面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のCからの1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]−5−フェニルエチニルベンゼン(17.37g、0.0270モル)、1,3−ジフェニルアセトン(12.79g、0.0608モル)、2−プロパノール(229ml)及びトルエン(171ml)の部分を、1リットルの三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、クライゼンアダプター、添加漏斗、窒素スパージチューブ及び機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂攪拌機を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(7ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(1.78ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(1.0リットル/分)及び加熱を開始した。80℃に達したとき、穏やかな還流が観察され、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌した溶液への、添加漏斗内の溶液の添加を開始し、次の15分間で完結させ、その時間の間に、黄色スラリーが暗赤色溶液に変わった。80℃の温度で35分後に、乾燥窒素雰囲気下で、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(0.45ml)を2−プロパノール(1.8ml)の中に希釈することによって製造した、追加の触媒溶液を、この溶液の中に注入した。80℃の温度で更に30分後に、暗赤色溶液は、濃厚な粒子を含むスラリーになり、サンプルをHPLC分析のために取り出した。更に18分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、HPLC分析によって、所望の生成物の最適生成及び最少の共生成物生成と同時に、1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]−5−フェニルエチニルベンゼン反応剤の完全転化が達成されたことが示された。追加の2−プロパノール(229ml)を反応器に添加し、この反応混合物を、反応器外部の冷却ファンを使用して、25℃にまで冷却した。攪拌したスラリーが25℃になったとき、生成物を粗いフリットガラス漏斗に通す真空濾過によって回収した。この結晶性生成物を、ケークにプレスし、次いで、漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。漏斗上で回収した生成物を回収し、新しい2−プロパノール(500ml)を含有するきれいな反応器の中に装入し、次いで30分間急速に攪拌し、続いて粗いフリットガラス漏斗上で回収し、追加の2−プロパノールで洗浄して、透明な濾液を得た。真空オーブン内で25℃で3日間乾燥させた後、24.28g(90.6%単離収率)の3,3’−(1,3−フェニレン−5−フェニルエチニル)−4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル]ビス(2,5−ジフェニルシクロペンタジエノン)を、赤紫色結晶性粉末として回収した。HPLC分析により、残りが2種の単一少量共生成物(それぞれ、0.6面積%及び1.4面積%)からなる、98.0面積%の所望のモノマー(式XXV)の存在が示された。
式XXVのモノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例24Dからの式XXVのモノマーの、2.5ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る発熱転移が、242.7℃で最大値(120.3ジュール/g)で観察された。このシャープな発熱転移のための開始温度は239℃であり、一方、終結温度は322.5℃であった。この開始温度は、237.7℃で最小値を有していた僅かな(近似エンタルピー=3ジュール/g)吸熱溶融転移で幾らかマージ(merge)された。フェニルエチニル基の反応に起因し得る第二の発熱転移が、453.7℃で最大値(42.8ジュール/g)で観察された。このブロードでフラットな発熱転移のための開始温度は375.6℃であり、一方、終結温度は497.7℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い明琥珀色の溶融した透明固体であった。
低いパラジウム含有量を有する3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル]ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン](モノマーXXVII)の合成
実施例22Fの方法を使用して合成した、4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(8.25g、0.01モル、2+/−1ppmのPdを含有)、実施例4Bの方法を使用して合成し、実施例22Fに示した方法でジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物による処理を追加した、1,3−ビス(4−フェニルエチニルフェニル)−2−プロパノン(8.62g、0.021モル、2+/−1ppmのPdを含有)、2−プロパノール(191ml)及びトルエン(63ml)を、1リットルの三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、クライゼンアダプター、添加漏斗、窒素スパージチューブ及び機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂攪拌機を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(13ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(0.67ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(1.0リットル/分)及び加熱を開始し、78℃で攪拌したスラリーは、完全に溶液になった。更に、この温度で、穏やかな還流が観察され、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌した溶液への、添加漏斗内の溶液の添加を開始し、次の13分間で完結させ、その時間の間に、黄色溶液が暗赤琥珀色溶液に変わった。更に9分後に、暗赤琥珀色溶液は、薄い粒子を含むスラリーになり、更に15分後に濃厚な粒子を含むスラリーにまで進行した。更に3分後に、現在の77℃の温度で、乾燥窒素雰囲気下で、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(0.34ml)を2−プロパノール(7ml)の中に希釈することによって製造した、追加の触媒溶液を、この溶液の中に注入した。更に15分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、HPLC分析によって、所望の生成物の最適生成及び最少の共生成物生成と同時に、4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、追加の2−プロパノール(400ml)を反応器に添加し、この反応混合物を、3分以内に50℃にまで冷却した。攪拌した50℃スラリーから、中度フリットガラス漏斗に通す真空濾過によって、生成物を回収した。この結晶性生成物を、固めたケークにプレスし、次いで、漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。フィルター上で空気乾燥した後、32.2gの湿った生成物ケークを回収し、テトラヒドロフラン(300ml、ブチル化ヒドロキシトルエンで抑制した)を含有するビーカーに添加し、磁気攪拌して、溶液を得た。得られた溶液を添加漏斗に添加し、漏斗から、磁気攪拌した2−プロパノール(1.2リットル)を含有するビーカーの中への滴下による添加を開始した。中度フリットガラス漏斗に通す真空濾過によって、攪拌したスラリーから生成物を回収し、次いで、固めたケークを漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。真空オーブン内で30℃で72時間乾燥させた後、14.79g(94.0%単離収率)の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル]−ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]を、暗赤紫色結晶性粉末として回収した。HPLC分析により、残りが4種の少量の共生成物からなる、95.1面積%の所望の3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル]−ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]モノマーの存在が示された。
3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル]−ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]の示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例26からの3,3’−(オキシ−ジ−1,4−フェニレン)−4,4’−ビス[3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル]−ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]のモノマーの、3.8ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る発熱転移が、212.5℃で最大値(81.5ジュール/g)で観察された。この発熱転移のための開始温度は193.5℃であり、一方、終結温度は290.6℃であった。この発熱転移のための開始温度は、193.5℃で最小値を有していた僅かな(近似エンタルピー=2ジュール/g)吸熱溶融転移でマージされた。フェニルエチニル基の反応に起因し得る第二の発熱転移が、395.9℃で最大値(149.1ジュール/g)で観察された。この発熱転移のための開始温度は323.2℃であり、一方、終結温度は493.9℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い暗琥珀色の溶融した粒状の固体であった。
低いパラジウム含有量を有する3,3’−(1,3−フェニレン−5−フェニルエチニル)−4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル]ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]の合成
実施例24Cの方法を使用して合成し、実施例22Fに示した方法でジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物による処理を追加した、1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]−5−フェニルエチニルベンゼン(9.64g、0.015モル、11+/−1ppmのPdを含有)、実施例4Bの方法を使用して合成し、実施例22Fに示した方法でジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物による処理を追加した、1,3−ビス(4−フェニルエチニルフェニル)−2−プロパノン(12.56g、0.0306モル、2+/−1ppmのPdを含有)、2−プロパノール(177ml)及びトルエン(135ml)を、1リットルの三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、クライゼンアダプター、添加漏斗、窒素スパージチューブ及び機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂攪拌機を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(20ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(0.99ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(1.0リットル/分)及び加熱を開始し、78℃で生成物は、穏やかな還流下の攪拌したスラリーであった。この温度で、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌したスラリーへの、添加漏斗内の溶液の滴下による添加を開始し、7分間かけて完結させ、その時間の間に、黄色スラリーが暗琥珀色溶液に変わった。更に80分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、HPLC分析によって、所望の生成物の最適生成及び最少の共生成物生成と同時に、1,3−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]−5−フェニルエチニルベンゼン反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、追加の2−プロパノール(400ml)を反応器に添加し、この反応混合物を、4分以内に50℃にまで冷却した。攪拌した50℃スラリーから、中度フリットガラス漏斗に通す真空濾過によって、生成物を回収した。この結晶性生成物を、固めたケークにプレスし、次いで、漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。フィルター上で空気乾燥した後、23.4gの湿った生成物ケークを回収し、テトラヒドロフラン(450ml、ブチル化ヒドロキシトルエンで抑制した)を含有するビーカーに添加し、磁気攪拌して、溶液を得た。得られた溶液を添加漏斗に添加し、漏斗から、磁気攪拌した2−プロパノール(2.4リットル)を含有するビーカーの中への滴下による添加を開始した。中度フリットガラス漏斗に通す真空濾過によって、攪拌したスラリーから生成物を回収し、次いで、固めたケークを漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。真空オーブン内で30℃で72時間乾燥させた後、17.95g(86.0%単離収率)の3,3’−(1,3−フェニレン−5−フェニルエチニル)−4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル]ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]を、中度紫色結晶性粉末として回収した。HPLC分析により、残りが2種の少量の共生成物からなる、97.1面積%の所望の3,3’−(1,3−フェニレン−5−フェニルエチニル)−4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル]ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]モノマーの存在が示された。
3,3’−(1,3−フェニレン−5−フェニルエチニル)−4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル]ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]の示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例28からの3,3’−(1,3−フェニレン−5−フェニルエチニル)−4,4’−ビス[4−フェニルエチニルフェニル]ビス[2,5−ジ−(4−フェニルエチニル)フェニルシクロペンタジエノン]のモノマーの、2.9ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る発熱転移が、215.5℃で最大値(54.6ジュール/g)で観察された。この発熱転移のための開始温度は179.9℃であり、一方、終結温度は284.5℃であった。フェニルエチニル基の反応に起因し得る第二の発熱転移が、397.4℃で最大値(138.2ジュール/g)で観察された。この発熱転移のための開始温度は308.8℃であり、一方、終結温度は492.4℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、黄褐色の粒状の固体であった。
A.4,4’−ビス(フェノキシ)ベンジルの合成
無水1,2−ジクロロエタン(100ml)、塩化アルミニウム(27.20g、0.204モル)及び次いでジフェニルエーテル(255.3g、1.5モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含む、予備乾燥した500mlのガラス一つ口丸底シュレンク反応器に添加した。窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。反応器内容物の攪拌を開始して、スラリーを得た。氷浴を、反応を開始する15分前に、反応器の下に置いた。塩化オキサリル(12.7g、0.10モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した添加漏斗に添加した。この添加漏斗にシュレンクアダプターを装着し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。反応器及び添加漏斗を、動態の窒素流下で結合した。塩化オキサリルを、45分間かけて攪拌した反応器に滴下により添加した。反応後90分後に、反応器をシュレンクラインから取り出し、内容物を、氷を半分入れた4リットルビーカーの中に注いだ。ジクロロメタン(400ml)を使用して、残留する反応生成物を、反応器から氷のビーカーの中に洗い流した。氷が溶解したとき、ビーカーの内容物を分液漏斗に添加し、水層を除去し、廃棄した。分液漏斗内に残留する有機層を、脱イオン水(200ml)で洗浄し、次いで回収した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。濾液のロータリー蒸発によって、油生成物(261.4g)を得、これを、磁気攪拌したヘキサン(700ml)を含有するビーカーに添加した。得られたスラリーを中度フリットガラス漏斗に通して濾過し、続いて漏斗上で、覆うために十分なヘキサンで、白色粉末を洗浄した。真空オーブン内で80℃で乾燥させて、33.24g(84.3%単離収率)の4,4’−ビス(フェノキシ)ベンジルを得た。HPLC分析によって、100面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
無水1,2−ジクロロエタン(50ml)及び塩化アルミニウム(2.93g、0.022モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥した磁気攪拌棒を含有する、予備乾燥した500mlのガラス一つ口丸底シュレンク反応器に添加した。窒素下で密閉した後、この反応器を、僅かに正の窒素圧力下でシュレンクラインの上に置いた。反応器内容物の攪拌を開始して、スラリーを得た。氷浴を、反応を開始する20分前に、反応器の下に置いた。上記Aからの4,4’−ビス(フェノキシ)ベンジル(1.97g、0.005モル)及び実施例22Bの方法を使用して製造した3,5−ジブロモフェニルアセチルクロリド(3.12g、0.01モル)を、無水1,2−ジクロロエタン(100ml)中に溶解させ、得られた溶液を、乾燥窒素雰囲気下で、予備乾燥したガラス添加漏斗に添加した。添加漏斗にシュレンクアダプターを装着し、次いで乾燥窒素下で密閉し、シュレンクラインの上に置いた。この反応器及び添加漏斗を、動態の窒素流下で結合した。添加漏斗内の溶液を、145分間かけて攪拌した反応器に添加した。更に40分後に、氷浴を反応器から取り外した。更に24時間後に、反応器をシュレンクラインから取り出し、内容物を、1.5リットルの磁気攪拌した脱イオン水が入っている4リットルビーカーの中に注ぎ、続いてジクロロメタン(1リットル)を添加した。ビーカーの内容物を分液漏斗に添加し、水層を除去し、廃棄した。分液漏斗内に残留する有機層を、脱イオン水(150ml)で洗浄し、次いで回収した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。濾液のロータリー蒸発によって、灰白色固体(4.98g)を得、これを、アセトニトリル(400ml)と共にビーカーに添加し、次いで沸騰させ、そして室温にまで冷却して、結晶性生成物を得た。この結晶性生成物を真空濾過によって回収し、真空オーブン内で80℃で乾燥させて、3.23g(68.3%単離収率)の4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)アセチルフェノキシ]ベンジルを得た。HPLC分析によって、97.9面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。結晶性生成物の第二収穫物(乾燥後1.0g)を、濾液を元の体積の半分にまでロータリー蒸発させ、4℃に保持することによって回収した。この第二収穫生成物のHPLC分析によって、94.2面積%の所望の生成物の存在が明らかになった。直接挿入プローブを使用するEI MS分析によって、生成物の構造が確認された。即ち、電子イオン化での内部結合の容易な開裂のために、元のままの分子イオンは観察されなかった。m/z473で中心に位置するイオンクラスターは、明らかに、式C21H13O3Br2のフラグメントイオンのための2個の臭素原子のアイソトピックパターンを反映した。これらのフラグメントは、中心グリオキサリル基内の開裂からもたらされ、分子構造の正確に半分を表した。m/z197でのイオンは、分子の中心から生じた。分子イオン確認のために元のままの分子をより良く観察するために、化学的イオン化(CI)を、(CI試薬ガスとしてイソブタンを使用して)実施した。サンプルは、直接露出プローブを使用して導入した。プローブワイヤー上に被覆されたサンプルは、1秒以内に環境温度から約500℃まで衝動的に加熱された。正のCI質量スペクトルに於いて、強烈にプロトン化された分子イオンクラスターは、946amu付近で目に見え、4個の臭素原子を含有する化合物について予想されるアイソトピックパターンを有していた。m/z473で中心に位置するイオンクラスターが、CI質量スペクトル内で再び注目された。4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)アセチルフェノキシ]ベンジル生成物についての構造を、後で示す。
上記のBからの4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)アセチルフェノキシ]ベンジル(6.0g、0.0063モル)及びジメチルスルホキシド(400ml)を、テフロン櫂を有するガラス機械式攪拌棒を装着した、1リットルのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、クライゼンアダプター、添加漏斗、スクラバーシステムの中に排気する凝縮器(冷却せず)及び温度計を装着した。48%臭化水素酸水溶液(7.5g)を、1分間かけて、反応器内の攪拌した23℃の濁った溶液に滴下により添加し、28℃までの発熱が誘発された。次いで、サーモスタットで制御された加熱マントルを反応器の上に置き、48分間かけて100℃まで穏やかに加熱して、明黄色溶液を得た。(「穏やかな加熱」によって、加熱を断続的に停止して、発熱度を観察し、平衡化させることが意味される)。100℃の反応温度で2時間後に、HPLC分析によって、完全な反応が起こったことが示された。この熱生成物溶液を、100℃で更に35分後に、3.0リットルの磁気攪拌した脱イオン水を含有する4リットルのビーカーの中に希釈した。得られた攪拌した生成物スラリーを、更に16時間維持し、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。フィルター上の粉末の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを取り出し、アセトニトリル(250ml)と共にビーカーに添加し、次いで沸騰させ、そして室温にまで冷却し、濾過した。真空オーブン内で60℃でアセトニトリル抽出からのフィルター上の生成物を乾燥させた後、6.2g(100%単離収率)の4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)グリオキサリルフェノキシ]ベンジルを、明黄色粉末として回収した。HPLC分析によって、残りが単一の少量の共生成物からなる、98.5面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のCからの4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)グリオキサリルフェノキシ]ベンジル(4.17g、0.0043モル)、N,N−ジメチルホルムアミド(125g)(乾燥窒素でスパージした)、トリエチルアミン(4.73g、0.0467モル)(乾燥窒素でスパージした)、フェニルアセチレン(2.11g、0.0207モル)、トリフェニルホスフィン(0.114g、0.0004モル)及び酢酸パラジウム(II)(0.016g、0.00007モル)を、乾燥窒素雰囲気下で、記載した順序で、磁気攪拌棒を含む予備乾燥した250mlのガラス三つ口丸底反応器に添加した。反応器に、更に、ファン冷却したスパイラル凝縮器及びサーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計を装着した。攪拌及び加熱を開始し、48分後に、80℃の温度に達した。80℃で17時間後に、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(3,5−ジブロモフェニル)グリオキサリルフェノキシ]ベンジル反応剤の完全な転化が達成されたことが示された。80℃で更に3.5時間後に、生成物を、3リットルの磁気攪拌した脱イオン水が入っている4リットルビーカーの中に注いだ。得られた攪拌した生成物スラリーを、更に20時間維持し、続いて中度フリットガラス漏斗に通して真空濾過した。フィルター上の生成物の充填床を脱イオン水で洗浄した後、これを真空オーブン内で60℃で4時間乾燥させて、4.85gの明金黄色粉末を得た。HPLC分析によって、残りが単一の共生成物からなる、96.3面積%での所望のテトラフェニルエチニル生成物の存在が明らかになった。この生成物を、磁気攪拌したエタノール(350ml)及びアセトン(350ml)の沸騰する溶液の中に溶解し、続いて濁化を誘発するために十分な脱イオン水を添加することによって、更なる精製を完結させた。それが冷却したとき、この溶液から沈殿した僅かな量のタール状物質を、デカンテーションによって除去し、廃棄した。この溶液のロータリー蒸発によって、3.35gの生成物を得、これを、溶離剤としてクロロホルムを使用する、中性シリカ上でのクロマトグラフィーによって更に精製した。クロマトグラフィー精製からの溶出液をロータリー蒸発させた後、3.24gの4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリルフェノキシ]ベンジルを、結晶性明黄色粉末として回収した。HPLC分析により、98.4面積%での所望の生成物の存在が明らかになった。
上記のDからの4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリルフェノキシ]ベンジル(3.22g、0.00304モル)、1,3−ジフェニルアセトン(2.01g、0.0096モル)、2−プロパノール(100ml)及びトルエン(33ml)の部分を、500mlの三つ口丸底反応器に添加した。この反応器に、更に、冷却した(2℃)凝縮器、サーモスタットで制御された加熱マントルを伴う温度計、クライゼンアダプター、添加漏斗、窒素スパージチューブ及び機械式攪拌を与えるために可変速モーターに結合された、テフロン櫂攪拌機を有するガラス攪拌軸を装着した。添加漏斗に、乾燥窒素雰囲気下で、2−プロパノール(6ml)中に希釈した、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(0.39ml)を装入した。攪拌、窒素によるスパージ(1.0リットル/分)及び加熱を開始し、72℃で、攪拌したスラリーは完全に溶液になった。79℃に達したとき、穏やかな還流が観察され、スパージチューブを取り外し、窒素用のオーバーヘッド入口で置き換えた。還流する攪拌した溶液への、添加漏斗内の溶液の添加を開始し、次の6分間で完結させ、その時間の間に、黄色溶液が暗赤琥珀色溶液に変わった。79〜80℃で更に103分間反応させた後、乾燥窒素雰囲気下で、メタノール中の1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(0.195ml)を2−プロパノール(0.5ml)の中に希釈することによって製造した、追加の触媒溶液を、この溶液の中に注入した。更に31分後に、暗赤色溶液は、薄い粒子を含むスラリーになった。2回の追加の触媒溶液(それぞれ、0.3mlの2−プロパノール中の0.1mlの1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド及び0.5mlの2−プロパノール中の0.2mlの1Mテトラブチルアンモニウムヒドロキシド)の注入を、それぞれ追加の65分の反応及び41分の反応後に行った。更に37分後に、加熱を止め、加熱マントルを反応器から取り除き、HPLC分析によって、所望の生成物の生成と同時に、4,4’−ビス[(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)グリオキサリルフェノキシ]ベンジル反応剤の完全転化が達成されたことが示された。この時点で、追加の2−プロパノール(150ml)を反応器に添加し、この反応混合物を、反応器外部の冷却ファンを使用して、30℃にまで冷却した。攪拌したスラリーが30℃に達したとき、生成物を中度フリットガラス漏斗に通す真空濾過によって回収した。この生成物を、固めたケークにプレスし、次いで、漏斗上で追加の2−プロパノールで、濾液が透明になるまで洗浄した。真空オーブン内で30℃で72時間乾燥させた後、3.80gのテトラフェニルエチニルビス(シクロペンタジエノン)モノマー(構造式は下記に示す)を、中度紫色粉末として回収した。HPLC分析により、残りが24.3面積%で存在する単一の共生成物及び3.2面積%で存在する少量の共生成物からなる、72.5面積%の所望のモノマーの存在が示された。
テトラフェニルエチニルビス(シクロペンタジエノン)モノマーの示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を、前記の実施例30Eからの1.16gのクロマトグラフィー精製したテトラフェニルエチニルビス(シクロペンタジエノン)モノマーからの3.9ミリg部分を使用して完結させた。DSC2910変調DSC(TAインスツルメンツ社)を使用し、45立方センチメートル/分で流れる窒素の流れ下で、25℃から500℃まで7℃/分の加熱速度を使用した。フェニルエチニル基とシクロペンタジエノン基とのディールス−アルダー反応に起因し得る発熱転移が、221.2℃で最大値(160.6ジュール/g)で観察された。このシャープな発熱転移のための開始温度は162.4℃であり、一方、終結温度は346.7℃であった。この発熱転移のための開始温度は、162.4℃で最小値を有していた僅かな吸熱溶融転移でマージされた。フェニルエチニル基の反応に起因し得る第二の発熱転移が、445.8℃で最大値(6.2ジュール/g)で観察された。この発熱転移のための開始温度は411.2℃であり、一方、終結温度は467.3℃であった。上記の条件を使用する第二の走査により、ガラス転移温度又は如何なる他の転移も明らかにされなかった。DSC分析から回収されたサンプルは、硬い暗琥珀色の溶融固体であった。
式IVのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 7.2nm架橋ポリスチレンポロゲン
25mlの丸底フラスコに、2.0gの式IVのモノマー、0.86gの架橋ポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、7.2nmの平均ピーク粒子サイズ)及び4.7gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで2.5時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。
式XIIのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 7.2nm架橋ポリスチレンポロゲン
25mlの丸底フラスコに、2.0gの式XIIのモノマー、0.86gの架橋ポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、7.2nmの平均ピーク粒子サイズ)及び4.7gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで2.5時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。
式Vのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 7.2nm架橋ポリスチレンポロゲン
25mlの丸底フラスコに、2.0gの式Vのモノマー、0.86gの架橋ポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、7.2nmの平均ピーク粒子サイズ)及び4.7gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって180℃まで4.0時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。
式XXVのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 7.2nm架橋ポリスチレンポロゲン
25mlの丸底フラスコに、2.0gの式XXVのモノマー、0.86gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、7.2nmの平均ピーク粒子サイズ)及び4.7gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで5.0時間加熱した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、等量のシクロヘキサノンで希釈した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、GBL/シクロヘキサノン中の17.5%ポリマー混合物を得た。
式XXVIのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 7.2nm架橋ポリスチレンポロゲン
25mlの丸底フラスコに、2.0gの式XXVIのモノマー、6gの架橋したポリスチレンナノ粒子(マイクロ乳化重合から製造された、レーザー光散乱検出器を使用するサイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、7.2nmの平均ピーク粒子サイズ)及び11.4gのメシチレンを添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって160℃まで12時間加熱した。更に、この混合物を室温にまで冷却して、20%の固体含有量を有する最終配合物を得た。
式IVのモノマー及び架橋ポリスチレンポロゲンからの多孔質マトリックスの製造
30% 5.8nm架橋ポリスチレンポロゲン
25mlの丸底フラスコに、3.0gの式IVのモノマー及び7.0gのγ−ブチロラクトン(GBL)を添加した。得られた混合物を、窒素下で15分間パージし、次いで窒素下で油浴によって200℃まで1.0時間加熱して、ポリスチレン標準物質に対して34,000のMn及び72,000g/モルのMwを有するオリゴマー溶液を製造した。次いで、この混合物を145℃まで冷却し、5.0gのシクロヘキサノンで希釈して、20%の固体含有量の溶液を製造した。
式Vのモノマーの合成
実施例2のBからの4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル(1.59g、0.0025モル)及び2.26g(0.0055モル)の実施例4のBからの1,3−ビス(4−フェニルエチニルフェニル)−2−プロパノンを30mLの無水トルエン/2−プロパノール(1:1)混合物を含有する反応器に添加した。攪拌及び加熱を開始し、混合物が80℃に達したとき、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(メタノール中1M、0.25mL)を8.0mLの2−プロパノールと混合し、約10〜15分間、滴下により添加し、直ちに深赤紫色を誘導した。80℃で1時間維持した後、HPLC分析によって、4,4’−ビス[(4−フェニルエチニルフェニル)グリオキサリル]フェニルエーテル反応剤の完全な転化が達成された。この時点で、油浴を反応器から取り外し、反応混合物を室温にまで冷却させた。この生成物を中度フリットガラス漏斗に通す濾過によって回収した。漏斗上の結晶性生成物を2−プロパノールの2個の100mL部分で洗浄し、次いで真空オーブン内で乾燥させて、3.1g(88%単離収率)の式Vのモノマーを得た。
2個のピロン官能基及び2個のアセチレン基が存在する、四官能性モノマーを製造した。
1,4−ジオキサン(600mL)中の5−ブロモ−2H−ピラン−2−オン(7.9g、45ミリモル)及びトリメチルシリルアセチレン(8.8g、100ミリモル)の混合物に、N2でスパージしながら、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.6g、0.225ミリモル)、ヨウ化銅(I)(0.466g、0.225ミリモル)及びトリエチルアミン(4.5g、45ミリモル)を添加した。この混合物を16時間20℃で攪拌し、次いで濾過した。溶媒を減圧下で除去した。残渣をエーテル中に溶解させ、1N HCl、飽和NaHCO3及び食塩水で洗浄し、次いで乾燥させた(MgSO4)。有機相をシリカゲルのプラグに通し、次いで減圧下で濃縮した。シリカゲルクロマトグラフィー(5−50%v/v EtOAc/ヘキサン)による残渣の精製によって、標題化合物(7.2g、84%)を黄褐色固体;融点82−83℃として得た。1H NMR(CDCl3,300MHz):δ 7.66(dd,1H),7.27(dd,1H),6.25(dd,1H),0.185(s,9H)。13C NMR(CDCl3,300MHz) 159.5;155.3;144.9;115.8;104.4;98.3;96.4;−0.44。
0℃のTHF(50mL)中の、5−[(トリメチルシリル)エチニル]−2H−ピラン−2−オン(0.5g、2.6ミリモル)及び酢酸(0.6g、10ミリモル)の溶液に、テトラブチルアンモニウムフルオリドを10分間かけて滴下により添加した。この混合物を0℃で1時間攪拌し、次いで飽和NaHCO3とエーテルとの間に分配させた。有機相を食塩水で洗浄し、次いで乾燥させた(MgSO4)。溶媒をシリカゲルのプラグに通し、次いで蒸発させて、標題化合物(0.30g、96%)を灰白色固体;融点99−100℃として得た。1H NMR(CDCl3,300MHz):δ 7.73(dd,1H),7.33(dd,1H),6.32(dd,1H),3.11(s,1H)。13C NMR(CDCl3,300MHz) 159.4;155.7;144.6;116.1;103.3;80.7;75.7。分析 C7H4O2についての計算値:C,70.00;H,3.36、実測値:C,70.09;H,3.47。
1,4−ジオキサン中の、5−エチニル−2H−ピラン−2−オン(0.3g、2.5ミリモル)及び4,4’−ジヨードジフェニルエーテル(0.46g、1.1ミリモル)の混合物に、N2スパージしながら、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(89mg、0.125ミリモル)、ヨウ化銅(I)(0.46mg、0.25ミリモル)及びトリエチルアミン(0.25g、2.45ミリモル)を添加した。この混合物を更に1時間スパージし、次いで約50℃に加熱し、次いで20℃で16時間攪拌した。この混合物を濾過し、溶媒を蒸発させた。残渣を酢酸エチル中に溶解させ、1N HCl、飽和重炭酸ナトリウム、食塩水で洗浄し、次いで乾燥させた(MgSO4)。溶媒を蒸発させ、残渣を、溶離剤として70:30 CH3CN/H2Oを使用する逆相分取クロマトグラフィーに付した。生成物画分を濃縮して、標題化合物(108mg、11%)を白色結晶;融点204−205℃分解として得た。1H NMR(CDCl3,300MHz):δ 7.74(dd,2H),7.47(d,4H),7.36(dd,2H),7.0(d,4H),6.34(dd,2H)。13C NMR(CDCl3,300MHz) 159.6;156.9;154.4;144.8;133.2;118.9;117.3;116.1;104.5;91.7;80.8。分析 C26H14O5についての計算値:C,76.84;H,3.47、実測値:C,76.56;H,4.85。
以下に本発明の態様を列挙する。
態様1.少なくとも2個のジエノフィル基及び少なくとも2個の環構造を含み、この環構造が、2個の共役炭素−炭素二重結合の存在及び離脱基Lの存在によって特徴づけられるモノマーであって、そのLが、環構造がエネルギー源の存在下にジエノフィル基と反応した場合に、Lが除去されて芳香族環構造を形成することを特徴とするモノマー。
態様2.2〜4個の環構造及び2〜10個のジエノフィル基が存在する態様1に記載のモノマー。
態様3.式Z−X−Z又はZ−X−Z′−X−Z(式中、Zは、
Z′は、
態様4.式:
態様5.態様1〜4のいずれか1項に記載のモノマーを含む反応混合物の部分的に重合された反応生成物。
態様6.反応混合物が第一のモノマーとのディールス−アルダー反応を受けることができる少なくとも1種の追加のモノマーを更に含む態様5に記載の部分的に重合された反応生成物。
態様7.態様1〜4のいずれか1項に記載のモノマーを含む反応混合物を重合させることによって製造された高度に架橋したポリマー。
態様8.反応混合物が第一モノマーとのディールス−アルダー反応を受けることができる少なくとも1種の追加のモノマーを更に含む態様7に記載の高度に架橋したポリマー。
態様9.態様1〜4のいずれか1項に記載のモノマーを部分的に重合させることによって製造されたオリゴマーを含む組成物。
態様10.更に、ポロゲンを更に含む態様9に記載の組成物。
態様11.ポロゲンが、架橋したナノ粒子、線状、枝分かれ状、超枝分かれ状、樹枝状、星状から選択された分子構造を有するポリマーである、態様10に記載の組成物。
態様12.ポロゲンが、スチレン系ポリマーからなる架橋したナノ粒子である、態様11に記載の組成物。
態様13.ポロゲンが、アクリレート又はメタクリレートベースのポリマーからなる架橋したナノ粒子である、態様11に記載の組成物。
態様14.ポリマー主鎖中に芳香族基を含み、そしてポリマーの主鎖中に、ポリマーの主鎖への側鎖中に及びポリマー鎖の末端基として存在する官能基を含む分岐した架橋性のオリゴマー又はポリマーであって、前記官能基が、各存在において独立に、ジエノフィル基並びに2個の共役炭素−炭素二重結合の存在及び離脱基Lの存在によって特徴づけられ、そして環構造がエネルギー源の存在下でジエノフィルと反応した場合に、Lが脱離して芳香族環構造を形成するような環構造の群から選択されるオリゴマー又はポリマー。
態様15.態様1〜4のいずれか1項に記載のモノマーを含む反応混合物を用意し、前記モノマーを加熱によって部分的に重合して、オリゴマーを含む組成物を形成し、前記オリゴマーの組成物を基体の上に被覆して、未硬化のフィルムを形成し、そして前記未硬化のオリゴマーフィルムを更なる加熱によって硬化させて、架橋した芳香族ポリマーを形成することを含んでなる架橋した芳香族ポリマーを含んでなるフィルムを形成する方法。
態様16.溶媒コーティングによってオリゴマーを被覆する態様15に記載の方法。
態様17.基体が半導体材料及びトランジスタを含み、そして架橋した芳香族ポリマーが金属配線を分離する態様15に記載の方法。
態様18.オリゴマーを含む組成物がポロゲンを更に含む態様15、16又は17に記載の方法。
態様19.被覆工程後に加熱によってポロゲンを除去する態様18に記載の方法。
態様20.硬化工程の間又は後にポロゲンを除去する態様18に記載の方法。
態様21.態様20に記載の方法によって製造された多孔質フィルム。
態様22.態様20に記載の方法によって製造された集積回路物品。
態様23.態様15に記載の方法によって製造された物品。
態様24.ポロゲンが30nmよりも小さい平均直径を有する架橋したポリマー粒子である、態様18に記載の方法。
態様25.フィルム中の多孔度%が5〜70体積%であり、平均細孔サイズが30nmよりも小さい態様15に記載の方法によって製造された物品。
Claims (18)
- 請求項1に記載の1種又はそれ以上のモノマーのディールス−アルダー反応生成物。
- 反応混合物が請求項1に記載のモノマーとのディールス−アルダー反応を受けることができる少なくとも1種の追加のモノマーと組み合わされた請求項1に記載の1種又はそれ以上のモノマーの反応生成物。
- 請求項2又は3に記載の反応生成物とポロゲンを含む組成物。
- ポロゲンが、架橋したナノ粒子、線状、枝分かれ状、超枝分かれ状、樹枝状、星状から選択された分子構造を有するポリマーである、請求項4に記載の組成物。
- ポロゲンがスチレン系ポリマーを含む、請求項4に記載の組成物。
- ポロゲンがアクリレート又はメタクリレートベースのポリマーからなる架橋したナノ粒子である請求項5に記載の組成物。
- 請求項1に記載のモノマーを含む反応混合物を用意し、前記モノマーを加熱によって部分的に重合して、オリゴマーを含む組成物を形成し、前記オリゴマーの組成物を基体の上に被覆して、未硬化のフィルムを形成し、そして前記未硬化のオリゴマーフィルムを更なる加熱によって硬化させて、架橋した芳香族ポリマーを形成することを含んでなる架橋した芳香族ポリマーを含んでなるフィルムを形成する方法。
- 溶媒コーティングによってオリゴマーを被覆する請求項8に記載の方法。
- 基体が半導体材料及びトランジスタを含み、そして架橋した芳香族ポリマーが金属配線を分離する請求項8に記載の方法。
- オリゴマーを含む組成物がポロゲンを更に含む請求項8、9又は10に記載の方法。
- 被覆工程後に加熱によってポロゲンを除去する請求項11に記載の方法。
- 硬化工程の間又は後にポロゲンを除去する請求項11に記載の方法。
- 請求項13に記載の方法によって製造された多孔質フィルム。
- 請求項13に記載の方法によって製造された集積回路物品。
- 請求項8に記載の方法によって製造された物品。
- ポロゲンが30nmよりも小さい平均直径を有する架橋したポリマー粒子である請求項11に記載の方法。
- フィルム中の多孔度%が5〜70体積%であり、平均細孔サイズが30nmよりも小さい請求項13に記載の方法によって製造された物品。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US7820502A | 2002-02-15 | 2002-02-15 | |
PCT/US2003/004221 WO2003068825A2 (en) | 2002-02-15 | 2003-02-12 | Multifunctional monomers and their use in making cross-linked polymers and porous films |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005517745A JP2005517745A (ja) | 2005-06-16 |
JP2005517745A5 JP2005517745A5 (ja) | 2006-04-06 |
JP4447923B2 true JP4447923B2 (ja) | 2010-04-07 |
Family
ID=31990029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003567951A Expired - Fee Related JP4447923B2 (ja) | 2002-02-15 | 2003-02-12 | 多官能性モノマー並びにそれらの架橋ポリマー及び多孔質フィルムの製造における使用 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1476416B1 (ja) |
JP (1) | JP4447923B2 (ja) |
KR (1) | KR100965394B1 (ja) |
CN (1) | CN100480226C (ja) |
AU (1) | AU2003215182A1 (ja) |
TW (1) | TWI325431B (ja) |
WO (1) | WO2003068825A2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4765076B2 (ja) * | 2003-02-20 | 2011-09-07 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | ポリアリーレンの合成方法及びその方法により製造されたポリアリーレン |
JP4694473B2 (ja) | 2003-04-02 | 2011-06-08 | ダウ グローバル テクノロジーズ リミティド ライアビリティ カンパニー | 多官能性の、非対称的に置換されたモノマー類、および、そのポリアリーレン組成物。 |
US20070027280A1 (en) * | 2003-04-02 | 2007-02-01 | Hahnfeld Jerry L | Multifunctional substituted monomers and polyarylene compositions therefrom |
US20070037894A1 (en) * | 2003-09-19 | 2007-02-15 | Hahnfeld Jerry L | Multifunctional menomers and polyarylene compsotions therefrom |
JP2007505976A (ja) * | 2003-09-19 | 2007-03-15 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | 結合ポラゲン含有多官能性モノマー及びそれからのポリアリーレン組成物 |
US7626059B2 (en) | 2003-10-21 | 2009-12-01 | Dow Global Technologies Inc. | Multifunctional ethynyl substituted monomers and polyarylene compositions therefrom |
US7585928B2 (en) | 2003-10-21 | 2009-09-08 | Dow Global Technologies | Multifunctional monomers containing bound mesogenic poragen forming moieties and polyarylene compositions therefrom |
WO2006001790A1 (en) * | 2004-06-10 | 2006-01-05 | Dow Global Technologies Inc. | Method of forming a nanoporous dielectric film |
US8399349B2 (en) * | 2006-04-18 | 2013-03-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Materials and methods of forming controlled void |
KR101045669B1 (ko) | 2009-12-04 | 2011-07-01 | 광주과학기술원 | 다공성 유기물 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 유기물 박막 |
US9868820B2 (en) * | 2014-08-29 | 2018-01-16 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Polyarylene materials |
US11746254B2 (en) * | 2019-11-19 | 2023-09-05 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Tunable refractive index polymers |
CN118562127B (zh) * | 2024-08-02 | 2024-10-11 | 中国科学技术大学 | 一种具有高Tg、低介电、本征阻燃型生物基苯并噁嗪树脂的制备方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4400540A (en) * | 1982-04-08 | 1983-08-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Oxy and thioaryl-phenylated aromatic biscyclopentadienones |
US5965679A (en) | 1996-09-10 | 1999-10-12 | The Dow Chemical Company | Polyphenylene oligomers and polymers |
IL143207A0 (en) * | 1998-11-24 | 2002-04-21 | Dow Chemical Co | A composition containing a cross-linkable matrix precursor and a poragen, and a porous matrix prepared therefrom |
US6172128B1 (en) | 1999-04-09 | 2001-01-09 | Honeywell International Inc. | Nanoporous polymers crosslinked via cyclic structures |
US6156812A (en) | 1999-04-09 | 2000-12-05 | Honeywell International Inc. | Nanoporous material fabricated using polymeric template strands |
US6359091B1 (en) | 1999-11-22 | 2002-03-19 | The Dow Chemical Company | Polyarylene compositions with enhanced modulus profiles |
-
2003
- 2003-02-12 AU AU2003215182A patent/AU2003215182A1/en not_active Abandoned
- 2003-02-12 WO PCT/US2003/004221 patent/WO2003068825A2/en active Application Filing
- 2003-02-12 CN CNB038084600A patent/CN100480226C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-12 JP JP2003567951A patent/JP4447923B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-12 EP EP03710996.4A patent/EP1476416B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-12 KR KR1020047012642A patent/KR100965394B1/ko active IP Right Grant
- 2003-02-14 TW TW092103132A patent/TWI325431B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20040086381A (ko) | 2004-10-08 |
TWI325431B (en) | 2010-06-01 |
EP1476416A2 (en) | 2004-11-17 |
EP1476416B1 (en) | 2015-12-30 |
WO2003068825A3 (en) | 2004-04-29 |
KR100965394B1 (ko) | 2010-06-24 |
TW200415157A (en) | 2004-08-16 |
AU2003215182A1 (en) | 2003-09-04 |
WO2003068825A8 (en) | 2003-12-04 |
CN100480226C (zh) | 2009-04-22 |
CN1646463A (zh) | 2005-07-27 |
JP2005517745A (ja) | 2005-06-16 |
AU2003215182A8 (en) | 2003-09-04 |
WO2003068825A2 (en) | 2003-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7635741B2 (en) | Multifunctional monomers and their use in making cross-linked polymers and porous films | |
DE69710449T2 (de) | Polyphenylen-oligomere und -polymere | |
Morgenroth et al. | Dendritic and hyperbranched polyphenylenes via a simple Diels-Alder route | |
JP4447923B2 (ja) | 多官能性モノマー並びにそれらの架橋ポリマー及び多孔質フィルムの製造における使用 | |
JP2007332373A (ja) | 低誘電率材料およびその調製方法 | |
TW200415156A (en) | Composition for forming porous organic film | |
JPS62501557A (ja) | 表面処理剤及びポリマ− | |
TW200427773A (en) | Organic compositions | |
JP5481815B2 (ja) | ビフェニレン誘導体、その用途、及びその製造方法 | |
JP2000191752A (ja) | ポリフェニレンオリゴマ―及びポリマ― | |
JP4637830B2 (ja) | 多官能性の、置換モノマー類、および、そのポリアリーレン組成物 | |
US7626059B2 (en) | Multifunctional ethynyl substituted monomers and polyarylene compositions therefrom | |
WO1998046652A1 (en) | Substituted poly(phenylenevinylene)s and poly(napthalenevinylene)s | |
US20070037894A1 (en) | Multifunctional menomers and polyarylene compsotions therefrom | |
TW200303323A (en) | Coating solution for forming insulating film | |
JP2001106880A (ja) | 硬化性オリゴマーを含む組成物 | |
TW492981B (en) | Oligomer, uncured polymer or cured polymer, a process for forming an uncured polymer or a cured polymer, and an integrated circuit article | |
JP2006152295A (ja) | フォトリソグラフィに使われるボトムレジスト用のポリマー及びその製造方法 | |
JP4885724B2 (ja) | 結合メソゲン性ポラゲン形成性部分を含有する多官能性モノマー及びそれからのポリアリーレン組成物 | |
TW200304455A (en) | Polyether and its production method | |
JP3769929B2 (ja) | フェニレン基含有重合体組成物、薄膜および電子部品 | |
JP5540784B2 (ja) | 膜形成用組成物入り容器 | |
Donor et al. | I. Experimental section | |
KR20000047306A (ko) | 폴리페닐렌 올리고머 및 중합체 | |
TW200408662A (en) | Organic compositions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060210 |
|
A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20060210 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060210 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090127 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090424 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090709 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090818 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091222 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100121 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130129 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4447923 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130129 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |