(57)【要約】  本発明は、低温で、例えば室温及びそれ未満の温度でラジカルプロセスを開始するための酸触媒の存在下で、パーオキシ化合物、特にパーオキシケタールを含むラジカル開始剤系を使用する方法に関する。
2019507112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応を行うための方法であって、化学ラジカルを形成することができる化合物を、１００℃未満の温度、好ましくは−４０℃と６０℃との間の温度で、酸、好ましくはブレンステッド酸またはルイス酸から選択される酸と次の一般式（Ｉ）の化合物との反応対の存在下でのラジカル反応において、反応パートナーと反応させる、前記方法。
【化１】
2019507112.tif 000015
式中、
Ｘは、−ＯＲ１、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ１、−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ１、−ＯＯＲ１、−ＮＲＲ１、−ＳＲ１、−ＳＳＲ１、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＲ）（ＯＲ１）、−ＯＰ（ＯＲ）（ＯＲ１）、−Ｎ３、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＣＮ、−Ｎ３またはハロゲンから選択され；
Ｒ、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、アシル、スルホニル、スルフィニル、ホスホネート、ホスフィネート、シリル、シリルオキシを表し、これらはそれぞれ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基で任意選択的に置換されており；または
Ｒ１及びＲ２は、環状の３〜２０員の環構造を形成し、この環構造は、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリールまたはヘテロ置換基で更に置換されてよく；各々、任意選択的に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基で置換されているか、あるいは環状構造内に、パーオキシ基（複数可）も包含するヘテロ原子を含み；
Ｒ３は、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、アシル、スルホニル、スルフィニル、ホスホニル、ホスフィニル、シリル、シリルオキシであり、これらはそれぞれ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基で任意選択的に置換されており；
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはヘテロ置換基を表し；これらはそれぞれ、任意選択的に、一つまたは複数のアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基で置換されているか、あるいはＲ３、Ｒ４及びＲ５の任意の二つは、環状Ｃ２〜Ｃ２０炭化水素構造を形成し、この炭化水素構造は、更に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはヘテロ置換基で置換されていてよく；これらは各々、任意選択的に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基によって置換されているか、あるいは環構造内に、パーオキシ基（複数可）も包含するヘテロ原子を含み、そしてＲ３、Ｒ４及びＲ５の残りは、上記の意味を有する。
【請求項２】
過酸化物化合物が、ＸがＯＯＲ１であり、そしてＲ１〜Ｒ５が請求項１で定義した意味を有する一般式（Ｉ）で表される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一般式（Ｉ）の過酸化物化合物が、次のものからなる群から選択される、請求項１または２に記載の方法。
【化２】
2019507112.tif 000016
【請求項４】
酸成分が、有機酸もしくは鉱酸、またはルイス酸性の特性を有する金属塩である、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
酸触媒が、水中で４．７５またはそれ未満のｐＫａを有する有機または鉱酸である、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
酸触媒が、トリフルオロ酢酸、硝酸、塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、リン酸、トリフルオロメタンスルホン酸（トリフル酸）、１，１，１−トリフルオロ−Ｎ−（（トリフルオロメチル）スルホニル）メタンスルホンアミド（トリフリミド）から選択される、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
酸触媒が、周期律表の第１族、第２族、第３族、第４族、第１２族、第１３族、第１４族及び第１５族から選択される元素の塩である、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
酸触媒が、トリフル酸スカンジウム（ＩＩＩ）、トリフル酸イッテルビウム（ＩＩＩ）、塩化チタン（ＩＶ）、トリフル酸ハフニウム（ＩＩＩ）、塩化亜鉛（ＩＩ）、塩化アルミニウム（ＩＩＩ）、トリフル酸インジウム（ＩＩＩ）、塩化スズ（ＩＩ）、塩化スズ（ＩＶ）、及びトリフル酸ビスマス（ＩＩＩ）から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
一般式（Ｉ）の過酸化物成分及び酸成分が、１：１００〜１００：１の比率、好ましくは１：５と５：１との間の比率で使用される、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
一般式（Ｉ）の過酸化物成分が、純粋な形で、溶剤中の溶液として、酸触媒成分を導入する前に適当な前駆体からイン・サイチューで形成させて、それの生成に必要な成分の未精製の混合物として、使用される、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
酸触媒成分が、それが反応媒体中に完全にまたは部分的に可溶性となるように均一系条件下に使用される、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
酸触媒成分が、別個の液状もしくは固体相中で、または支持体上に不動化された状態で、不均一系条件下に使用される、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
ラジカル反応が、次の反応：
・ウォール・チーグラー反応を初めとしたラジカルハロゲン化；
・ハロゲン化物のラジカル還元；
・ラジカル脱酸素化反応；
・還元的環化反応；
・スチレン類、アクリレート、メタクリレート、アクリロニトリル類、アクリルアミド類、酢酸ビニル類、ハロゲン化ビニル、エチレン類、ブタジエン類などを初めとした不飽和モノマーの共重合；フリーラジカル重合並びに退化的連鎖移動機序に従う制御重合、例えばＲＡＦＴ、または開始源としてラジカル開始剤を必要とする制御重合、例えば逆原子移動ラジカル重合（Ｒ−ＡＴＲＰ）、などのラジカル重合反応；
・チオール−エン反応；
・ラジカル付加反応；
を含む群から選択され、各々の反応は、１００℃未満の温度、好ましくは４０℃未満の温度で行われる、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも一種の酸、好ましくはブレンステッド酸またはルイス酸から選択される少なくとも一種の酸と、次の一般式（Ｉ）の少なくとも一種の過酸化物化合物とを含む、ラジカル開始剤系。
【化３】
2019507112.tif 000017
式中、Ｘ及びＲ２〜Ｒ５は、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の意味を有する。
【請求項１５】
ラジカル開始反応での、請求項１４に記載の開始剤系の使用であって、前記ラジカル反応が、次の反応：
・ウォール・チーグラー反応を初めとしたラジカルハロゲン化；
・ハロゲン化物のラジカル還元；
・ラジカル脱酸素化反応；
・還元的環化反応；
・スチレン類、アクリレート、メタクリレート、アクリロニトリル類、アクリルアミド類、酢酸ビニル類、ハロゲン化ビニル、エチレン類、ブタジエン類などを初めとした不飽和モノマーの共重合；フリーラジカル重合並びに退化的連鎖移動機序に従う制御重合、例えばＲＡＦＴ、または開始源としてラジカル開始剤を必要とする制御重合、例えば逆原子移動ラジカル重合（Ｒ−ＡＴＲＰ）、などのラジカル重合反応：
・チオール−エン反応；
・ラジカル付加反応；
を含む群から選択される、前記使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温でラジカルプロセスを開始するための、酸触媒の存在下での或る種の過酸化物化合物、特にパーオキシケタールを含む開始剤系の使用方法、及び該開始剤系に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジカルケミストリは、旧来から、弱い化学結合の熱ホモリティック解裂によりフリーラジカル種を生成するためには、開始剤の使用に頼っている。次いで、生成されたフリーラジカル種は、化学界において一般的に関心がもたれそしてポリマー工業にとって特に重要であるが、有機合成で益々数多くの用途が見出されている様々なラジカル反応を開始することができる。本明細書の他の箇所では、開始剤系または開始剤は、関連する実験条件下に開始性ラジカル種を生成することができる化合物または複数の化合物の組み合わせのことと解される。旧来の開始剤系の概要は、“Ｌａｌｅｖｅｅ，Ｊ．ａｎｄ  Ｆｏｕａｓｓｉｅｒ，Ｊ．Ｐ．２０１２．Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｒａｄｉｃａｌ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ．Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｒａｄｉｃａｌｓ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（非特許文献１）”に見出すことができる。
【０００３】
最も代表的な部類の開始剤は、過酸化物化合物（この場合は、弱いＯ−Ｏ結合が切断されてフリーラジカルを生成する）、及びアゾビス化合物（この場合は、二つの炭素中心ラジカルが窒素ガスの放出によって生成される）であり、両方の反応は、弱い化学結合のホモリティック結合解裂による熱分解に基づいている。旧来使用された熱開始剤の例を、それらの１０時間半減期温度と共にスキーム１に示す。これらの化合物は熱分解をして反応性ラジカル種を生成するために、ラジカルプロセスは通常は高められた温度、すなわち７０℃超の温度で行われる。
【０００４】
【化１】
2019507112.tif 000003
【０００５】
数多くの開始剤が長年にわたって開発されており、そして当業者には既知である。適当な開始剤（大きく異なる１０時間半減期温度を持つ選択された開始剤についてはスキーム１を参照）を選択することによって、様々な温度でラジカルプロセスを行うことが可能である。しかし、室温以下でのラジカルプロセスの開始はなおも課題となっている。この問題に対する安全で汎用でかつ簡便な解決策を提供することが本発明の目的である。
【０００６】
室温以下でラジカルプロセスを行うことが意図される場合には、このような温度で十分な速度を持って分解する開始剤を使用する必要がある。それ故、望ましい開始剤は、比較的低い温度で分解するように十分に不安定である必要があるが、過度の予防措置無しで製造、輸送及び取り扱いするために十分に安定している必要もある。このような商業的に利用可能な低温開始剤の二つの例は、それぞれ僅か３８℃及び３０℃の１０時間半減期温度を有するクミルパーオキシネオデカノエート及びアゾビス化合物Ｖ−７０である。これらは市販の有用な生成物である一方で、このような化合物は、１０℃及び３０℃のそれらの各々の自己加速分解温度（ＳＡＤＴ）から示されるように極めて危険性の高い物質であることは明らかである。それ故、それらの製造、取り扱い及び貯蔵の間は特別な注意を払う必要がある。
【０００７】
このような不安定な化合物を使用する時に伴う固有の安全上の問題を軽減するために、比較的熱安定性の化合物の外部活性化によって低温で開始性フリーラジカル種を生成するために他の方策が従来技術において開発されている。このような方策の一例としては、ＵＶ光照射に対する過酸化物及びアゾビス化合物の感度が、従来技術において開始の目的で利用されている。しかし、市販の溶液の品質は、正しい条件下に貯蔵されていないと変化して短時間の内に悪化する虞がある。それ故、低温ラジカル反応のための確実でかつ確固たるラジカル開始法を見出すことはなおも非常に望ましく、そしてこの問題に対する安全で汎用的でかつ簡便な解決策を提供することが本発明の目的である。
【０００８】
パーオキシケタールは、ポリマーケミストリに関連して、例えば不飽和ポリエステル樹脂の硬化において周知の開始剤であり、そして様々なものを商業的に入手可能である。
【０００９】
米国特許第４，０３２，５９６（特許文献１）は、ポリエステルのラジカル硬化を加速するためのパーケタールと第四級アンモニウム塩との組み合わせを記載している。この発明では酸、特にルイス酸またはブレンステッド酸のいずれも使用されておらず、そして前記のアンモニウム塩の添加は、１００℃超の反応温度における硬化時間を短縮するためのものであった。
【００１０】
Ｓｈｅｐｐａｒｄ及びＫａｍａｔｈ（Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．１９７９，１９，５９７（非特許文献２））は、樹脂のラジカル硬化のためのパーケタールとジクロロ酢酸との組み合わせを記載している。前記の酸の添加は、約１３２℃の反応温度での硬化時間を短縮することを意図していた。
【００１１】
米国特許第４，３７６，８４１（特許文献２）は、不定の架橋されたポリマーを生成するための不飽和ポリエステル樹脂の共重合用に、ジェミナルビスパーオキシド（パーケタール）と酸とのまたは酸放出性化合物との組み合わせを記載している。
【００１２】
Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒら（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１３，５２，１３２２８（非特許文献３））には、キサンテンの酸化的二量体化及びキサンテンとシクロペンタノンとの酸化的クロスカップリングのためのパーケタールと酸との組み合わせが記載されているが、この反応は、中程度の収率でのこれらの二つの生成物の生成に限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第４，０３２，５９６
【特許文献２】米国特許第４，３７６，８４１
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】“Ｌａｌｅｖｅｅ，Ｊ．ａｎｄ  Ｆｏｕａｓｓｉｅｒ，Ｊ．Ｐ．２０１２．Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｒａｄｉｃａｌ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ．Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｒａｄｉｃａｌｓ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
【非特許文献２】Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．１９７９，１９，５９７
【非特許文献３】Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１３，５２，１３２２８
【発明の概要】
【００１５】
本発明者らは、或る種の有機過酸化物と酸触媒との組み合わせによってフリーラジカルを簡単にかつ確実に生成できることをここに見出した。この際、これらのラジカルは、これらの有機過酸化物から熱的に（ホモリティックＯ−Ｏ結合解裂によって）フリーラジカルの形成を誘発するのに必要な温度よりも十分に低い温度、例えば０℃でラジカルプロセスを開始することができる。
【００１６】
本発明に関連して、フリーラジカルとは、ＩＵＰＡＣの定義に従って、不対電子を有する化学物質として定義され、そして複合分子上の置換基を記載するためにしばしば使用されるラジカルという用語と混同すべきではない。同様に、ラジカルプロセスまたは反応は、反応中間体または開始性種としてのフリーラジカルが関与するかまたはそれを使用するプロセスまたは反応と定義される。本明細書の他の箇所では、開始剤系または開始剤は、関連する実験条件下に開始性フリーラジカル種を生成することができる化合物または複数の化合物の組み合わせのことと解される。
【００１７】
それ故、本発明は、低温で様々なラジカル反応を開始するためのラジカル種を生成することができる開始剤系が使用される、化学的ラジカル反応を行うための方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】１を使用した室温ＲＡＦＴ重合から得られた、モノマー転化率が増加した時のポリ（ｎ−ブチルアクリレート）の数平均分子量の発達
【発明を実施するための形態】
【００１９】
より詳しくは、本発明は、化学ラジカルを形成することができる化合物を、酸、好ましくはブレンステッド酸もしくはルイス酸から選択される酸と以下に詳述する一般式（Ｉ）の化合物とを少なくとも含む上記開始剤系の存在下にラジカル反応で反応パートナーと反応させる、化学反応を行うための方法に関する。
【００２０】
上記化学反応としては、限定はされないが以下のものなどが挙げられる：
・ラジカルハロゲン化、例えば、ウォール・チーグラー反応；臭素及び塩素との反応、臭化水素酸、Ｎ−ブロモスクシンイミド、Ｎ−クロロスクシンイミド、Ｎ−ブロモフタルイミド、Ｎ−クロロフタルイミドもしくはＮ−フルオロベンゼンスルホンアミドのような他のハライド源との反応；ハロゲン化ベンジル、ハロゲン化アリルまたは脂肪族ハライドの形成のための置換された炭化水素基質との反応などのラジカルハロゲン化。
・ハライド及びスルフィドのラジカル還元、例えば、ハロゲン化アリール、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アリル、脂肪族ハライド、脂肪族アリールスルフィドとの反応、及びスズ、ゲルマニウム及びケイ素水素化物試薬、例えばトリブチルスズ水素化物、トリス（トリメチルシリル）シラン、トリクロロシラン、ポリ（メチルヒドリド−シロキサン）（ＰＭＨＳ）、第三級チオールまたはクロロホルムを初めとした水素源との反応などのラジカル還元。
・ラジカル脱酸素化反応、例えば、炭化水素を形成するための、バートン・マクコンビー脱酸素化反応、キサンテートまたはキサンテン酸エステル、チオカルボニルイミダゾリルエステルもしくは類似のジチオカルボニル化合物とスズ、ゲルマニウム及びケイ素水素化物試薬、例えばトリブチルスズ水素化物、トリス（トリメチルシリル）シラン、トリクロロシラン、ジエチルシラン、トリエチルシラン、エチルジメチルシラン、ポリ（メチルヒドリド−シロキサン）（ＰＭＨＳ）、第三級チオールもしくはクロロホルムなどを初めとした水素源との反応などのラジカル脱酸素化反応。
・ラジカル脱カルボキシル化反応、例えば、炭化水素を形成するための、バートン脱カルボキシル化；チオヒドロキサメートエステルなどを初めとしたカルボン酸誘導体と、スズ、ゲルマニウム及びケイ素水素化物試薬、例えばトリブチルスズ水素化物、トリス（トリメチルシリル）シラン、トリクロロシラン、ポリ（メチルヒドリド−シロキサン）（ＰＭＨＳ）、第三級チオールもしくはクロロホルムなどを初めとした水素源との反応などのラジカル脱カルボキシル化反応。
・ラジカル重合反応、例えば、スチレン類、アクリレート類、メタクリレート類、アクリロニトリル類、アクリルアミド類、酢酸ビニル類、ハロゲン化ビニル類、エチレン類、ブタジエン類などを初めとした不飽和モノマーの共重合；フリーラジカル重合並びに退化的連鎖移動機序に従う制御重合、例えばＲＡＦＴ、または開始源としてラジカル開始剤を必要とする制御重合、例えば逆原子移動ラジカル重合（Ｒ−ＡＴＲＰ）などのラジカル重合反応。
・チオール−エン反応、例えば、アリール−アルキル及びジアルキルスルフィドや、スルホキシド、スルホンまたはベータ−ヒドロキシ、ベータ−ヒドロキシパーオキシ及びベータ−ケト−スルフィドのような一つもしくは複数の酸素原子を追加的に含む生成物や、適当な不飽和モノマーに上記の硫黄化合物を付加して生成されるポリマーなどのスルフィドを生成する、二重結合及び三重結合などのＣ−Ｃ多重結合へのアルキルチオール、アリールチオール、チオカルボン酸またはジチオカルボン酸の付加などのチオール−エン反応。
・ラジカル付加反応、例えば原子移動ラジカル付加（ＡＴＲＡ）、例えば、環化をもたらす分子内反応などの、結果として多重結合へのアルキル及びアリール基またはハロゲン化物の形式的付加をもたらす、アルキル及びアリールハライドと、二重結合、芳香族系（アレーン類及びヘテロアレーン類）及び三重結合などを初めとした一つまたは複数のＣ−Ｃ多重結合を及びカルボニル化合物、イミン類、ニトロン類、イソニトリル類、アジド類及びニトリル類などのＣ−ヘテロ原子多重結合を含む化合物との反応などのラジカル付加反応。
・還元的環化反応、例えば、結果として多重結合へのアルキル及びアリール基または水素原子の形式付加による環化をもたらす、アルキル及びアリールハライドと、二重結合及び三重結合などの一つまたは複数のＣ−Ｃ多重結合を含む残部、及びスズ、ゲルマニウム及びケイ素水素化物試薬、例えばトリブチルスズ水素化物、トリス（トリメチルシリル）シラン、トリクロロシラン、ポリ（メチルヒドリド−シロキサン）（ＰＭＨＳ）、第三級チオールもしくはクロロホルムなどを初めとした水素源との分子内反応などの還元的環化反応。
【００２１】
該開始剤系は、少なくとも二つの成分、すなわち過酸化物及び酸触媒を含む。
【００２２】
過酸化物成分は、次の一般式（Ｉ）を有する：
【００２３】
【化２】
2019507112.tif 000004
式中、
Ｘは、−ＯＲ１、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ１、−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ１、−ＯＯＲ１、−ＮＲＲ１、−ＳＲ１、−ＳＳＲ１、−ＯＰ（Ｏ）（ＯＲ）（ＯＲ１）、−ＯＰ（ＯＲ）（ＯＲ１）、−Ｎ３、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＣＮ、−Ｎ３またはハロゲンから選択され；
Ｒ、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、アシル、スルホニル、スルフィニル、ホスホネート、ホスフィネート、シリル、シリルオキシを表し、これらはそれぞれ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基で任意選択的に置換されており；または
Ｒ１及びＲ２は、環状の３〜２０員の環構造を形成し、この環構造は、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリールまたはヘテロ置換基で更に置換されてよく；各々、任意選択的に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基で置換されているか、または環状構造内に、パーオキシ基（複数可）も包含するヘテロ原子を含み；
Ｒ３は、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、アシル、スルホニル、スルフィニル、ホスホニル、ホスフィニル、シリル、シリルオキシルであり、これらはそれぞれ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基で任意選択的に置換されており；
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはヘテロ置換基を表し；これらはそれぞれ、任意選択的に、一つまたは複数のアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基で置換されているか、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５の任意の二つは、環状Ｃ２〜Ｃ２０炭化水素構造を形成し、この炭化水素構造は、更に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはヘテロ置換基で置換されていてよく；これらは各々、任意選択的に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基によって置換されているか、あるいは環構造内に、パーオキシ基（複数可）も包含するヘテロ原子を含み、そしてＲ３、Ｒ４及びＲ５の残りは、上記の意味を有する。
【００２４】
架橋されたポリマーを生成する不飽和ポリエステル樹脂の共重合のためのゲミナルビスパーオキシドを使用するＵＳ４，３７６，８４１（特許文献２）に開示されるような方法、及びＳｃｈｗｅｉｔｚｅｒ（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１３，５２，１３２２８）（非特許文献３）の方法は、本発明の一部ではない。
【００２５】
本発明によるヘテロ置換基は、ヘテロ原子、好ましくはＯ、Ｎ、Ｓ、Ｓｉ及びハロゲンから選択されるヘテロ原子を含む置換基のことと解される。これは、好ましくは、＝Ｏ、−ＯＨ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、−Ｎ３、−ＮＯ２、−ＳＯ３Ｈ、ＮＣＯ、ＮＣＳ、ＯＰ（Ｏ）（ＯＲＳ１）（ＯＲＳ２）、ＯＰ（ＯＲＳ１）（ＯＲＳ２）、モノハロゲンメチル基、ジハロゲノメチル基、トリハロゲノメチル基、−ＣＦ（ＣＦ３）２、−ＳＦ５、−ＮＲＳ１ＲＳ２、−ＯＲＳ１、−ＯＯＲＳ１、−ＯＳｉＲＳ１ＲＳ２ＲＳ３、−ＯＳｉ（ＯＲＳ１）ＲＳ２ＲＳ３、−ＯＳｉ（ＯＲＳ１）（ＯＲＳ２）ＲＳ３、−ＯＳｉ（ＯＲＳ１）（ＯＲＳ２）（ＯＲＳ３）、−ＯＳＯ２ＲＳ１、−ＳＲＳ１、−ＳＳＲＳ１、−Ｓ（Ｏ）ＲＳ１、−Ｓ（Ｏ）２ＲＳ１、−Ｃ（Ｏ）ＯＲＳ１、−Ｃ（Ｏ）ＮＲＳ１ＲＳ２、−ＮＲＳ１Ｃ（Ｏ）ＲＳ２、−Ｃ（Ｏ）−ＲＳ１、−ＣＯＯＭ（Ｍは、Ｎａ、ＫまたはＣｓなどの金属を表す）から選択することができる。
【００２６】
ＲＳ１、ＲＳ２及びＲＳ３は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、スルホニル、シリルを表し、これらはそれぞれ、任意選択的に、一つまたは複数のアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキル、スルホニルまたはヘテロ置換基によって置換されている。
【００２７】
本発明の更に別の態様の一つでは、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ＲＳ１、ＲＳ２及びＲＳ３のうちの任意の二つは、一緒になって、３〜２０個の環原子を含む環構造を形成し、これは、更に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリールまたはヘテロ置換基によって置換されてよく；これらはそれぞれ、任意選択的に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアラルキルまたはヘテロ置換基から選択される一つまたは複数の基によって置換されているか、あるいは環構造内に、パーオキシ基（複数可）も包含するヘテロ原子を含む。
【００２８】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ＲＳ１、ＲＳ２及びＲＳ３の任意の一つは、可溶性ポリマーまたは固形相材料、例えばポリマー性もしくは無機支持体に結合していてよい。
【００２９】
好ましい態様の一つでは、一般式（Ｉ）の過酸化物成分は、一般式（Ｉ）に示されるように少なくとも一つのパーオキシケタール基を含み、この場合、ＸはＯＯＲ１であり、そしてＲ１〜Ｒ５は上記と同じ意味を有する。
【００３０】
より詳しくは該開始剤系では、アルキルは、Ｃ１〜Ｃ２０アルキルであってよく、このアルキルは直鎖状または分岐状または環状であることができ、そして１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０個の炭素原子を有する。アルキルは、特に、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、とりわけメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチルまたはｔｅｒｔ−ブチル、同様にペンチル、１−、２−もしくは３−メチルプロピル、１，１−、１，２−もしくは２，２−ジメチルプロプル、１−エチルプロピル、ヘキシル、１−、２−、３−もしくは４−メチルペンチル、１，１−、１，２−、１，３−、２，２−、２，３−もしくは３，３−ジメチルブチル、１−もしくは２−エチルブチル、１−エチル−１−メチルプロピル、１−エチル−２−メチルプロピル、１，１，２−もしくは１，２，２−トリメチルプロピルであってよい。置換されたアルキル基は、例えばトリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル及び１，１，１−トリフルオロエチルであることができる。
【００３１】
シクロアルキルは、３〜１０員の環を形成する環状アルキル基であり得、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルまたはシクロオクチルなどであってよい。
【００３２】
ヘテロシクロアルキルは、３〜１０員の環を形成しかつＮ、Ｏ、Ｓ及びＳｉから選択される一つまたは複数のヘテロ原子を環内に組み込んだシクロアルキルであってよい。特に、ヘテロシクロアルキルは、好ましくは、２，３−ジヒドロ−２−、−３−、−４−もしくは−５−フリル、２，５−ジヒドロ−２−、−３−、−４−もしくは−５−フリル、テトラヒドロ−２−もしくは−３−フリル、１，３−ジオキソラン−４−イル、テトラヒドロ−２−もしくは−３−チエニル、２，３−ジヒドロ−１−、−２−、−３−、−４−もしくは−５−ピロリル、２，５−ジヒドロ−１−、−２−、−３−、−４−もしくは−５−ピロリル、１−、２−もしくは３−ピロリジニル、テトラヒドロ−１−、−２−もしくは−４−イミダゾリル、２，３−ジヒドロ−１−、−２−、−３−、−４−もしくは−５−ピラゾリル、テトラヒドロ−１−、−３−もしくは−４−ピラゾリル、１，４−ジヒドロ−１−、−２−、−３−もしくは−４−ピリジル、１，２，３，４−テトラヒドロ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−もしくは−６−ピリジル、１−、２−、３−もしくは４−ピペリジニル、２−、３−もしくは４−モルホリニル、テトラヒドロ−２−、−３−もしくは−４−ピラニル、１，４−ジオキサニル、１，３−ジオキサン−２−、−４−もしくは−５−イル、ヘキサヒドロ−１−、−３−もしくは−４−ピリダジニル、ヘキサヒドロ−１−、−２−、−４−もしくは−５−ピリミジニル、１−、２−もしくは３−ピペラジニル、１，２，３，４−テトラヒドロ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−もしくは−８−キノリル、１，２，３，４−テトラヒドロ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−もしくは−８−イソキノリル、２−、３−、５−、６−、７−もしくは８−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ベンゾ−１，４−オキサジニルから選択することができる。
【００３３】
アルケニルはＣ２〜Ｃ２０アルケニルであってよい。
【００３４】
アルキニルはＣ２〜Ｃ２０アルキニルであってよい。
【００３５】
ハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩである。
【００３６】
アリールは、フェニル、ナフチルまたはビフェニル及びそれらの置換された誘導体であってよい。
【００３７】
アラルキルは、ベンジル、ナフチルメチル及びそれらの置換された誘導体であってよい。
【００３８】
ヘテロアリールは、Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＳｉから選択された一つまたは複数のヘテロ原子を有してよく、そして、好ましくは、２−もしくは３−フリル、２−もしくは３−チエニル、１−、２−もしくは３−ピロリル、１−、２−、４−もしくは５−イミダゾリル、１−、３−、４−もしくは５−ピラゾリル、２−、４−もしくは５−オキサゾリル、３−、４−もしくは５−イソキサゾリル、２−、４−もしくは５−チアゾリル、３−、４−もしくは５−イソチアゾリル、２−、３−もしくは４−ピリジル、２−、４−、５−もしくは６−ピリミジニル、同様に好ましくは１，２，３−トリアゾール−１−、−４−もしくは−５−イル、１，２，４−トリアゾール−１−、−３−もしくは−５−イル、１−もしくは５−テトラゾリル、１，２，３−オキサジアゾール−４−もしくは−５−イル、１，２，４−オキサジアゾール−３−もしくは−５−イル、１，３，４−チアジアゾール−２−もしくは−５−イル、１，２，４−チアジアゾール−３−もしくは−５−イル、１，２，３−チアジアゾール−４−もしくは−５−イル、３−もしくは４−ピリダジニル、ピラジニル、１−、２−、３−、４−、５−、６−もしくは７−インドリル、４−もしくは５−イソインドリル、１−、２−、４−もしくは５−ベンズイミダゾリル、１−、３−、４−、５−、６−もしくは７−ベンゾピラゾリル、２−、４−、５−、６−もしくは７−ベンズオキサゾリル、３−、４−、５−、６−もしくは７−ベンズイソキサゾリル、２−、４−、５−、６−もしくは７−ベンゾチアゾリル、２−、４−、５−、６−もしくは７−ベンズイソチアゾリル、４−、５−、６−もしくは７−ベンズ−２，１，３−オキサジアゾリル、２−、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−キノリル、１−、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−イソキノリル、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−シンノリニル、２−、４−、５−、６−、７−もしくは８−キナゾリニル、５−もしくは６−キノキサリニル、２−、３−、５−、６−、７−もしくは８−２Ｈ−ベンゾ−１，４−オキサジニル、同様に好ましくは１，３−ベンゾジオキソール−５−イル、１，４−ベンゾジオキサン−６−イル、２，１，３−ベンゾチアジアゾール−４−もしくは−５−イルまたは２，１，３−ベンゾオキサジアゾール−５−イルである。
【００３９】
ヘテロアラルキルは、アルキル基に結合した上記のヘテロアリールの任意のもの、例えばピリジニルメチルであってよい。
【００４０】
任意選択に置換されたとは、置換されていないか、あるいは各々の基上で一置換された、二置換された、三置換された、四置換された、五置換されたまたは更に多く置換されたことを意味する。
【００４１】
好ましい態様の一つでは、一般式（Ｉ）の過酸化物成分は、好ましくは、スキーム２に示される化合物の群から選択してよい。
【００４２】
【化３】
2019507112.tif 000005
【００４３】
更に別の好ましいものは、化合物３、４、９、１０、１１ａ、１１ｂ、１７、１８、１９、２０、２１、２２及び２３である。
【００４４】
該開始剤系の過酸化物成分は、純粋な形態で、溶剤中の溶液として、酸触媒成分の導入の前に適当な前駆体からイン・サイチューで形成させて、未精製の混合物として、例えば商業的に重要な条件下にそれの形成に必要な成分の未精製の混合物として、または先のプロセスからの残留量中に存在した状態で、例えばそれの熱分解に依存してラジカルプロセスからの残留量中に存在した状態で、または複数の過酸化物の混合物として、反応系中に導入してよい。
【００４５】
該酸触媒成分は、十分な酸性の特性を持つものであれば任意の化合物であることができる。特に、該酸触媒は、しばしばブレンステッド酸と記載される有機酸もしくは鉱酸、またはルイス酸の特性を持つ金属塩であることができる。酸触媒成分は、均一または不均一条件下に使用し得る。
【００４６】
均一系条件とは、酸触媒成分が、反応媒体中に完全にもしくは部分的に可溶性であることと理解される。
【００４７】
不均一系条件とは、酸触媒が、反応媒体からは別個の相、典型的には液体相もしくは固体相もしくは支持体上に不動化された状態に残り、そうして例えば、反応の終わりに酸触媒成分の回収を可能としつつ、活性化反応はこれらの二つの別個の相の界面において起こることと理解される。
【００４８】
好ましい態様の一つでは、酸触媒は、水中で４．７５またはそれ未満のｐＫａ値を有する有機酸または鉱酸であることができる。このような酸は、例えば、トリフルオロ酢酸、硝酸、塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、リン酸、トリフルオロメタンスルホン酸（トリフル酸）、１，１，１−トリフルオロ−Ｎ−（（トリフルオロメチル）スルホニル）メタンスルホンアミド（トリフリミド）であってよい。
【００４９】
他の好ましい態様の一つでは、該酸触媒は、周期律表第１族、第２族、第３族、第４族、第１２族、第１３族、第１４族及び第１５族から選択される元素の塩であることができる。このような酸触媒は、例えば、トリフル酸スカンジウム（ＩＩＩ）、トリフル酸イッテルビウム（ＩＩＩ）、塩化チタン（ＩＶ）、トリフル酸ハフニウム（ＩＩＩ）、塩化亜鉛（ＩＩ）、塩化アルミニウム（ＩＩＩ）、トリフル酸インジウム（ＩＩＩ）、塩化スズ（ＩＩ）、塩化スズ（ＩＶ）、トリフル酸ビスマス（ＩＩＩ）であってよい。
【００５０】
本発明の方法では、異なる反応性を有する過酸化物の混合物及び／または異なるｐＫａ値を有する酸の混合物を、該フリーラジカル反応の制御のために使用できる。
【００５１】
過酸化物と酸触媒成分との比率は、それが使用される特定のラジカルプロセスに依存して、１：１００〜１００：１の範囲で幅広く変えることができる。好ましくは、該比率は、１：１０〜１０：１の範囲である。典型的には、１：１の比率が好都合である。
【００５２】
開始剤の量は、この場合も、開始する特定のラジカルプロセスに依存して幅広く変えることができる。好ましい量は、触媒量、例えば０．０１モル％〜２０モル％の触媒量から、１０００モル％もの化学理論量超までの範囲で変えることができる。
【００５３】
本発明による開始剤系は、幅広い様々な不活性もしくは反応性溶剤と適合性である。それ故、本発明による方法に使用される溶剤は特に制限されないかまたは必ずしも必要とされるものでさえなく、そして好ましくは、脂肪族、環状脂肪族もしくは芳香族溶剤、塩素化溶剤、アルコール、特に低級脂肪族アルコール、エステル、エーテルもしくはこれらの混合物、例えばヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール、ジメチルスルホキシド、酢酸、アセトニトリル、酢酸エチルまたはジエチルエーテルから選択してよい。該開始剤系は、例えばラジカル重合の場合などでは、追加的な溶剤無しで使用することもできる。
【００５４】
反応温度は、一般的に、使用する一般式（Ｉ）の過酸化物成分の１０時間半減期温度未満の温度である。それ故、反応時間は、一般的に１００℃未満の任意の温度から選択することができる。好ましい態様の一つでは、該温度は、−４０℃と６０℃との間で選択される。典型的には、反応は有利には０℃と２５℃との間で行われる。
【００５５】
本発明者ら推定した通り及びスキーム３に示されるように、ラジカルは、過酸化物成分（２４）から、酸触媒成分の存在下に、アルケニル過酸化物（２５）の形成によって生成され、このアルケニル過酸化物（２５）は一般的に非常に不安定な構造であり、低温で、Ｏ−Ｏ結合ホモリシスによって、迅速にラジカル（２６）とオキシルラジカルに分解する。
【００５６】
【化４】
2019507112.tif 000006
【００５７】
こうして生成したフリーラジカルは、次いで、当業者には既知の多くのタイプのラジカルプロセス、例えば限定はされないが先に例示したような全てのプロセスのための開始種として使用することができる：
・ウォール・チーグラー反応を初めとしたラジカルハロゲン化；
・ハロゲン化物のラジカル還元；
・ラジカル脱酸素化反応；
・還元的環化反応；
・スチレン類、アクリレート、メタクリレート、アクリロニトリル類、アクリルアミド類、酢酸ビニル類、ハロゲン化ビニル、エチレン類、ブタジエン類などを初めとした不飽和モノマーの共重合；フリーラジカル重合並びに退化的連鎖移動機序に従う制御重合、例えばＲＡＦＴ、または開始源としてラジカル開始剤を必要とする制御重合、例えば逆原子移動ラジカル重合（Ｒ−ＡＴＲＰ）などのラジカル重合反応：
・チオール−エン反応；
・ラジカル付加反応。
【００５８】
以下に本発明者が詳述する例は、単に、本発明に記載されるプロセスのための開始剤系の汎用性及び有用性を例示するのに役立つものである。しかし、これらの例は、例示的な目的のみに役立つものであって、本発明によってカバーされる用途の範囲を限定するものでないことを理解されたい。以下の例において本発明者が記載していないような、低温下での様々な他のラジカルプロセスの開始のために本発明を使用し得ることは当業者が簡単に認識することである。このようなラジカルプロセスは、例えば、バートン・マクコンビー反応として知られるラジカル脱酸素化；酢酸ビニル類、アクリロニトリル類、ブタジエン及び類似物などの幅広い様々なオレフィン系モノマーの重合；またはスズ、ゲルマニウムもしくはケイ素水素化物などの金属水素化物やまたは硫黄ベースのラジカル移動剤（ｒａｄｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｇｅｎｔｓ）に頼る幅広い様々なラジカル連鎖反応である。
【００５９】
本発明に依れば、本発明に使用できる過酸化物は、これらが、先に示した式（Ｉ）に含まれるものでれば特に制限されない。本発明者によって例示的に使用された化合物は、スキーム２に示す過酸化物１−１１ｂである。これらの化合物の一部及びそれらの誘導体は商業的に入手できる。
【００６０】
それ故、本発明の開始剤系は、特に、既存のラジカル開始剤の相補的方策として使用できる。このような開始剤系は、周囲温度、−２０℃もの低い温度または更にはより低い温度において、ラジカルプロセスを効率よく開始するために使用できる。この組み合わせは、幾つかの過酸化物の商業的な入手性、空気及び湿気に対するそれらの寛容度、特異的に設計された低温開始剤と比較してそれらの高い熱安定性及び実験手順の非常な簡素さを前提として、極めて有用でかつ広く使用される系となる可能性がある。
【００６１】
本発明者によって見出された活性化触媒の導入は、該酸成分の性質及び濃度に依存して特定の過酸化物からのフリーラジカルの形成速度を微調節する機会を提供する。これはそれ故、開始性フリーラジカルの濃度を低く抑えるために有機合成に関連してしばしば使用されるシリンジポンプ技術の使用に対する魅力的な代案を提供する。
【実施例】
【００６２】
本発明を以下の例によって更に例示する。
【００６３】
例１：ベンジル系化合物のラジカル臭素化
本発明者は、本発明による開始剤系を評価するためのベンチマーク反応として室温でのＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）によるフルオレン２７のラジカル臭素化を選択した（スキーム４）。
【００６４】
【化５】
2019507112.tif 000007
【００６５】
全ての反応は、次の手順に従い行った：炉で乾燥したシュレンクフラスコ中で、フルオレン２７（８３ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ、１当量）及びＮ−ブロモスクシンイミド（９８ｍｇ、０．５５ｍｍｏｌ、１．１当量）をジクロロメタン（５ｍＬ）中に溶解した。所望の過酸化物（０．０２５ｍｍｏｌ、５ｍｏｌ％）を導入し、そして生じた混合物を、凍結脱気（ｆｒｅｅｚｅ−ｐｕｍｐ−ｔｈａｗ）法（３サイクル）によって脱気した。室温まで加温した後、酸触媒をアルゴン流下に加え、そして所望の反応時間の後に、反応混合物をＮＥｔ３（２５０μＬ）でクエンチし、ＣＨ２Ｂｒ２（０．５ｍｍｏｌ）を、分析目的のみのための標準品として加え、そして直接の１Ｈ  ＮＭＲ分析のために一定分量を採取した。収率を、ＣＨ２Ｂｒ２のピークに対する２８の参照ピーク（基準試料から決定して５．９ｐｐｍ，ｓ，１Ｈ）を積分することによって決定した。これらの反応の結果を（表１）に詳細に記載する。
【００６６】
【表１】
2019507112.tif 000008
【００６７】
臭素化は、様々なブレンステッド酸と組み合わせたパーオキシケタール１の市販溶液（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２２、鉱油中５０重量％）を用いて効率よく進行した。対照実験により、酸及び過酸化物の両方が必要であることが確認され、これらの化合物の一方でも割愛された場合には２４時間後に転化は観察されなかった。酸触媒のｐＫａ値に依存する明確な傾向を観察でき：より強い酸ほど、より早い転化を与える。
【００６８】
硫酸及びパラ−トルエンスルホン酸は、それぞれ一時間後に７２％及び６７％の２８を持って類似の挙動を有する（エントリー１及び２）。メタンスルホン酸は、僅かにより低い収率（４５％；エントリー３）を与え、他方、トリフルオロ酢酸（２２％、エントリー５）またはトリクロロ酢酸（１８％、エントリー６）よりも弱い酸は、転化を起こすことができなかった（エントリー７）。硝酸は、そのｐＫａ値が示唆するよりも効率が高い（９６％、エントリー４）。結局は、全ての反応が、完全な転化に到達させた時に高い収率を与え（２４〜７２時間後に２８の収率が８０〜９５％）、該酸触媒が開始速度にのみ影響を与えることを示した。ルイス酸であるトリフル酸スカンジウム（ＩＩＩ）も有能であることが確認された（６９％；エントリー８）。
【００６９】
異なる市販のパーオキシケタール溶液を、媒体反応性の標準触媒としてメタンスルホン酸を用いて評価した。２（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）Ｄ；５０重量％）は、１（４５％、エントリー３）よりも効率が低いことが判明し、１時間後に１０％の生成物２８をそして４８時間後に７６％の生成物２８を与えた（エントリー１１）。３（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）３０１；４１重量％）は、二日間の反応後に低い転化率を示した（８％、エントリー１５）。４（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）ＤＨＤ−９、３２重量％）は３よりも僅かに反応性が高いことが確認され、４８時間後に１２％の生成物を与えた（エントリー１６）。
【００７０】
反応性に対するパーオキシケタール構造のこの強い影響の観察に基づいて、本発明者は、一連の構造的に異なる過酸化物を評価した。式（Ｉ）の基Ｘの効果は、化合物１１ａ及び１１ｂによって示される。１１ｂは１よりも反応性が低いことが判明し（２１％、エントリー９）、他方、１１ａはより効率がよく、１時間後に４７％の２８を与えた（エントリー１０）。過酸化物部分の周りの芳香族置換基は、大きな効果を有し得る：５は、２よりも効率が高く（２０％、エントリー１１と比較したエントリー１２）、他方、６は、効率が比較的かなり低かった（４８時間後に３３％、エントリー１３）。９は、１よりも僅かに反応性が高いことが確認され（５０％、エントリー１７）、他方、１０は、評価した構造のうち効率が最も高く、１時間の反応の後に７４％の２８を与えた（エントリー１８）。
【００７１】
次いで、本発明の開始剤系を、標準酸としてメタンスルホン酸を用いてかつ開始剤系の過酸化物成分を変えつつ極低温で評価した。
【００７２】
【化６】
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【００７３】
化学理論量の１とメタンスルホン酸を用いて−１０℃で反応を行うと、６０％収率で２８が２４時間後に得られた。過酸化物１０を用いる場合には、反応は−２０℃で首尾良く行うことができ、２４時間後に２５％の生成物２８を与えた（スキーム６）。これらの結果は、該開始系の効率を、過酸化物成分及び酸成分の正しい選択及び組み合わせによって向上でき、そして早いもしくは遅い開始速度または極低温の使用が要求される特定の用途に合わせて調節できることを示す。
【００７４】
例２：メチルメタクリレートの塊状重合：
メチルメタクリレート（ＭＭＡ）の塊状重合を、本発明の開始剤系を用いて室温で以下の手順によって行った。
【００７５】
全ての試験は、対応する過酸化物溶液（１０μＬ、１体積％）を１ｍＬのＭＭＡ（より良好な視覚化のために着色剤として１ｍｇ・ｍＬ−１の９−ニトロンアントラセンを含む）中に溶解し、そしてメタンスルホン酸（５μＬ、０．５体積％）を加えることによって空気下に行った。ガラス様の固形物が得られるまでバイアルを放置した。固形のガラス様固形物が、残留モノマー臭が少ない状態で得られた時に完全な重合が達成されたと見なした。完全な重合に必要であった時間を表２に纏める。
【００７６】
【表２】
2019507112.tif 000010
【００７７】
評価した全ての過酸化物成分が、様々な時間量で室温においてＭＭＡの重合を首尾良く開始した。過酸化物成分の反応性の観察された順列は、例１の結果から予期された通り、１（６時間、エントリー１）＞２（２２時間、エントリー２）＞４（４６時間、エントリー４）＞３（７０時間、エントリー３）である。
【００７８】
添加剤としての少量のメタノールの存在は、過酸化物１及び２を用いたＭＭＡの重合を遅くしたが（１については、６時間、エントリー１ｖｓ９時間、エントリー５；２については、２２時間、エントリー２ｖｓ５０時間、エントリー６）、過酸化物４では重合を加速した（４６時間、エントリー３ｖｓ２２時間、エントリー８）。
【００７９】
例３：不飽和モノマーの制御重合
本発明の開始剤系を使用して行ったラジカル重合反応のための例には、ポリ（ｎ−ブチルアクリレート）、ポリ（ｎ−ブチルアクリレート）−ｂ−ポリ（ｔ−ブチルアクリレート）（ブロックコポリマー）、ポリ（スチレン）及びポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）の合成などが包含される。これらの反応は、それぞれ周囲温度及び０℃で行った。これらのポリマーは、可逆的付加開裂連鎖（ＲＡＦＴ）重合の技術を使用してまたは使用せずに合成した。
【００８０】
過酸化物１は、ブレンステッド酸と組み合わせた場合に、任意のラジカル重合性ビニルモノマー、例えばスチレン、アクリル酸ブチルまたはＮ−イソプロピルアクリルアミドを用いて室温でラジカル重合を開始するために効率よく使用することができる。このような反応に一般的に予期される通りに、高分子量のポリマーが未制御ラジカル重合において得られる。開始経路が特定され、そして開始性部分は１の熱崩壊に該当しないが、スキーム４に概要を示したフラグメントに該当する。更に、酸（例えばトリフルオロ酢酸）と組み合わせた１は、室温退化的連鎖移動重合、すなわち可逆的付加開裂ラジカル連鎖移動重合（ＲＡＦＴ）を開始するためにも使用することができる。一連の重合にわたって良好な制御が達成可能であり、またブロックコポリマー合成も可能である。ポリマーは、小さい分散性（１．１〜１．３）を示し、そして平均重合度は、モノマー転化率が高まるにつれて線形に増加する。ソフトイオン化質量分析法を介して良好な末端基官能性が検出される。１を使用した室温ＲＡＦＴ重合から得られた、モノマー転化率が増加した時のポリ（ｎ−ブチルアクリレート）の数平均分子量の発達を図１に示す。
【００８１】
重合のための典型的な実験手順は次の通りである：
１０ｍｍｏｌ（２０当量）のモノマー、使用可能な場合は０．５ｍｍｏｌ（１当量）のＤｏＰＡＴ  ＲＡＦＴ剤、及び０．５ｍｍｏｌ（１当量）の１を、スターラーバーを含む密閉したガラス製バイアル中に加え、そしてこれを、１０分間、窒素で浄化し、次いで不活性雰囲気下にグローブボックス中に挿入した。０．１ｍＬのアセトニトリル中に溶解した０．０２５ｍｍｏｌ（０．０５当量）のパラ−トルエンスルホン酸を加えることによって反応を開始した。この混合物を、グローブボックス内で所望の温度で重合した。サンプルを採取し、そして特定の反応時間後にヒドロキノン／メタノールでクエンチして、転化率（ＮＭＲにより）及びモル質量（ＳＥＣにより）決定した。２４時間後、残留反応混合物を、メタノール中のヒドロキノン（１ｍｍｏｌ、２当量）の溶液を加えてクエンチし、そしてアルミニウムパン中に注ぎ入れて、残留モノマー及び溶剤を蒸発させた。モル質量分布及び末端基忠実度を、ＴＨＦ−ＳＥＣ及びＥＳＩ−ＭＳ分析によって決定した。
【００８２】
例４：チオール−エン反応
末端オレフィンへのチオールの付加は、２０ｍｏｌ％の１及び１０ｍｏｌ％のメタンスルホン酸の存在下に順調に進行して、８８％の収率でチオール−エン付加生成物２９を与えた（スキーム７）。
【００８３】
【化７】
2019507112.tif 000011
【００８４】
炉で乾燥したシュレンクチューブ中で、ｔＢｕＳＨ（２２５μＬ、２ｍｍｏｌ）、４−フェニルブタン（７５μＬ、０．５ｍｍｏｌ）及び１（５０％溶液、５２ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）をアセトニトリル（５ｍＬ）中に溶解した。生じた混合物を脱気し（凍結脱気技術、３サイクル）、室温にし、そしてメタンスルホン酸（３．５μＬ、０．０５ｍｍｏｌ）を加え、そしてこの混合物を一晩放置して反応させた。この混合物を抽出漏斗に移し、酢酸エチル（２０ｍＬ）で希釈し、そしてＮａＯＨ（２Ｍ、２×１０ｍＬ）及び蒸留水（２×１０ｍＬ）で洗浄した。その有機相をＮａ２ＳＯ４で乾燥し、蒸発乾固し、そして生じた油状物をシリカゲル上でフラッシュクロマトグラフィによって精製して（溶離液としてＨｅｘ／ＡｃＯＥｔ９９：１使用）、透明な油状物としての２９を与えた（９８ｍｇ、８８％収率）。
【００８５】
例５：ラジカル付加反応
四塩化炭素のラジカル付加（ＡＴＲＡ）が首尾良く開始された。これは多量の１を必要としたが、６１％の生成物３０が得られた（スキーム８）。
【００８６】
【化８】
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【００８７】
炉で乾燥したシュレンクチューブ中で、ＣＣｌ４（９６２μＬ、１０ｍｍｏｌ）、４−フェニルブタン（１５０μＬ、１ｍｍｏｌ）及び１（５０％溶液、２６０ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）をアセトニトリル（１ｍＬ）中に溶解した。生じた混合物を脱気し（凍結脱気技術、３サイクル）、室温にし、そしてメタンスルホン酸（７μＬ、０．１ｍｍｏｌ）を加え、そしてこの混合物を一晩放置して反応させた。その混合物を蒸発乾固し、そして生じた油状物をシリカゲル上でフラッシュクロマトグラフィによって精製して（溶離液としてヘキサン使用）、透明な油状物としての３０を与えた（１７５ｍｇ、６１％収率）。
【００８８】
例６：ラジカル脱ハロゲン化反応
９−ヨウ素フェナントレンのＴＭＳ３ＳｉＨ仲介還元を行ったところ、優れた９４％の収率でフェナントレン３１を与えた（スキーム９）。
【００８９】
【化９】
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【００９０】
炉で乾燥したシュレンクチューブ中で、９−ヨウ素フェナントレン（３０４ｍｇ、１ｍｍｏｌ）をジクロロメタン（１０ｍＬ）中に溶解した。生じた溶液を脱気し（凍結脱気技術、３サイクル）、室温にし、そして１（５０％溶液、２６ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ）及びＴＭＳ３ＳｉＨ（３０８μＬ、１ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物をもう一度脱気し、そして室温に戻した後に、メタンスルホン酸（３．５μＬ、０．０５ｍｍｏｌ）を加え、そしてこの混合物を放置して３０分間反応させた。その混合物を蒸発乾固し、そして生じた僅かに黄色の油状物をシリカゲル上でフラッシュクロマトグラフィによって精製して（溶離液としてヘキサン使用）、白色の油状物としての３１を与えた（１６８ｍｇ、９４％収率）。
【００９１】
例７：還元的ラジカル環化
３２の還元的環化は首尾がよく、７９％の単離収率でベンゾフラン３３を与えた（スキーム１０）。
【００９２】
【化１０】
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【００９３】
炉で乾燥したシュレンクチューブ中で、３２（２５９ｍｇ、１ｍｍｏｌ）をジクロロメタン（１０ｍＬ）中に溶解した。生じた溶液を脱気し（凍結脱気技術、３サイクル）、室温にし、そして１（５０％溶液、２６ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ）及びＴＭＳ３ＳｉＨ（３０８μＬ、１ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物をもう一度脱気し、そして室温に戻した後に、メタンスルホン酸（３．５μＬ、０．０５ｍｍｏｌ）を加え、そしてこの混合物を放置して２時間反応させた。その混合物を蒸発乾固し、そして生じた僅かに黄色の油状物をシリカゲル上でフラッシュクロマトグラフィによって精製して（溶離液としてペンタン使用）、透明な油状物としての３３を与えた（１０６ｍｇ、７９％収率）。
【００９４】
これらの様々な例は、極低温条件も包含する低温ラジカルプロセスのための本発明による開始剤系の汎用性を実証している。ウォール・チーグラー及びチオール−エン反応の成功から示されるように、適当な基質からの水素原子の除去が可能である。恐らくは生成した相補的な炭素中心ラジカルによるハロゲン原子の直接的な除去も、ＣＣｌ４のＡＴＲＡに示されるように可能である。生成したラジカルが、鎖自体を開始させるために十分に反応性ではない場合には、これらは、ＴＭＳ３ＳｉＨのような水素化物仲介剤の使用に頼る開始反応において有能である。有機合成に指向したこれらの例の他に、幾つかのオレフィンモノマーのラジカル重合が、室温以下で首尾良く開始される。それ故、本発明は、低い温度が必要な用途のために極めて価値があるものであり得る。
【００９５】
本発明は、現在既知の低温ラジカル開始剤に対する安価、安全かつユーザーフレンドリーな代替物を提供する。
【図１】
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【国際調査報告】
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