JP2011016787A - Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition - Google Patents

Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition Download PDF

Info

Publication number
JP2011016787A
JP2011016787A JP2010104965A JP2010104965A JP2011016787A JP 2011016787 A JP2011016787 A JP 2011016787A JP 2010104965 A JP2010104965 A JP 2010104965A JP 2010104965 A JP2010104965 A JP 2010104965A JP 2011016787 A JP2011016787 A JP 2011016787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
benzoxazine
liquid crystalline
group
based compound
ring
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.)
Pending
Application number
JP2010104965A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Takeichi
力 竹市
Takehiro Kawachi
岳大 河内
Yuta Murai
勇太 村井
Kazuhiro Hashimoto
和洋 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyohashi University of Technology NUC
Original Assignee
Toyohashi University of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyohashi University of Technology NUC filed Critical Toyohashi University of Technology NUC
Priority to JP2010104965A priority Critical patent/JP2011016787A/en
Publication of JP2011016787A publication Critical patent/JP2011016787A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystalline benzoxazine compound having liquid crystallinity and a liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition which enables easy formation of a polymeric liquid crystal by the liquid crystalline benzoxazine compound.SOLUTION: The benzoxazine ring forms a mesogen of the liquid crystalline benzoxazine compound together with an atomic group X. In other words, part of the mesogen is constituted of the benzoxazine ring. Here, the benzoxazine ring is arranged at the end of the mesogen and the liquid crystalline benzoxazine compound has a structure having one benzoxazine ring alone in the molecular structure and furthermore has atomic groups R1 and R2 as spacers, and accordingly can be made liquid crystalline in spite of being a benzoxazine compound and thus a liquid crystalline benzoxazine compound can be provided. Furthermore, by incorporating p-toluenesulfonic acid and imidazole into the liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition, the liquid crystal temperature range and the polymerization temperature range can be adjusted and the polymerization in a liquid crystal state can be made easy.

Description

本発明はベンゾオキサジン系化合物及びその重合組成物に関し、特に、液晶性を有する液晶性ベンゾオキサジン系化合物及びその液晶性ベンゾオキサジン系化合物を含む液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物に関するものである。   The present invention relates to a benzoxazine-based compound and a polymerization composition thereof, and particularly relates to a liquid-crystalline benzoxazine-based compound having liquid crystallinity and a liquid-crystalline benzoxazine-based polymerization composition containing the liquid-crystalline benzoxazine-based compound.

ベンゾオキサジン系化合物は、フェノール類とアミン類とホルムアルデヒドとから合成することができる。フェノール類及びアミン類は多種多様なものが広く提供されているため、フェノール類およびアミン類を選択することにより、所望の特性を有する様々な種類のベンゾオキサジン系化合物を合成できる。このベンゾオキサジン系化合物は、加熱によって開環重合し、ポリベンゾオキサジンが生成するモノマーとなっている。ここで、原料となるフェノール類とアミン類とが多種にわたるので、生成するベンゾオキサジンモノマーについて自由度の高い設計を行うことができる。モノマーとなるベンゾオキサジン系化合物が多種にわたるので、生成する高分子について自由度の高い設計を行うことができ、多様な特性を有する高分子を実現(ポリベンゾオキサジンを製造)できる。このポリベンゾオキサジンは、分子構造中にフェノール構造を有するためにフェノール樹脂の一種とみなされている。   The benzoxazine-based compound can be synthesized from phenols, amines, and formaldehyde. Since a wide variety of phenols and amines are widely provided, various types of benzoxazine compounds having desired characteristics can be synthesized by selecting the phenols and amines. This benzoxazine-based compound is a monomer that undergoes ring-opening polymerization by heating to produce polybenzoxazine. Here, since there are a wide variety of raw materials such as phenols and amines, the benzoxazine monomer to be produced can be designed with a high degree of freedom. Since there are a wide variety of benzoxazine-based compounds as monomers, it is possible to design the polymer to be produced with a high degree of freedom, and to realize polymers having various characteristics (manufacturing polybenzoxazine). This polybenzoxazine is regarded as a kind of phenol resin because it has a phenol structure in its molecular structure.

一方で、樹脂材料に対し、更なる高機能化(高Tg、高耐熱性、高機械的強度等)が望まれており、このため、高分子液晶が検討されている。高分子液晶は、一般に、棒状または板状の剛直な構造を形成するメソゲン基と、柔軟性を付与するスペーサ基とを分子中に有することで、液晶性を発現するように設計された高分子である。高分子液晶は、外部からの電場や熱、成形条件などに応じて分子配向が生じ、その配向状態により、優れた機械的強度や耐熱性を実現することができる。更には、サーモトロピック型である場合、溶融粘度を低減させる性質があるため、機械的性質等が向上するにもかかわらず、成型加工性を損なうことがなく、成形材料、複合材料などの分野で幅広く用いられている。   On the other hand, higher functionalities (high Tg, high heat resistance, high mechanical strength, etc.) are desired for resin materials, and therefore polymer liquid crystals are being studied. Polymer liquid crystal is generally a polymer designed to exhibit liquid crystallinity by having a mesogenic group forming a rod-like or plate-like rigid structure and a spacer group imparting flexibility in the molecule. It is. In the polymer liquid crystal, molecular orientation occurs according to an external electric field, heat, molding conditions, and the like, and excellent mechanical strength and heat resistance can be realized depending on the orientation state. Furthermore, since the thermotropic type has the property of reducing the melt viscosity, it does not impair the molding processability even though the mechanical properties are improved, and in the field of molding materials, composite materials, etc. Widely used.

ここで、高分子液晶では分子運動が抑制されるため、低分子液晶に用いる電場や磁場、ラビング処理といった配向方法を利用しても、系全体の配向方向をそろえることが困難となることが多い。このため、その解決手法として、重合基を有する低分子液晶のバルク重合法が提案されている。低分子液晶のバルク重合法は、液晶相を発現しやすいメソゲン基に直接あるいはスペーサ基を介して重合基を導入することにより、高分子液晶の前駆体(液晶モノマー)を合成し、液晶状態で重合して高分子液晶を生成する方法である。   Here, since the molecular motion is suppressed in the polymer liquid crystal, it is often difficult to align the alignment direction of the entire system even if an alignment method such as an electric field, a magnetic field, or a rubbing treatment used in the low molecular liquid crystal is used. . For this reason, a bulk polymerization method for low-molecular liquid crystals having a polymerization group has been proposed as a solution technique. The bulk polymerization method for low-molecular liquid crystals synthesizes polymer liquid crystal precursors (liquid crystal monomers) directly or via spacer groups into mesogenic groups that tend to develop a liquid crystal phase. This is a method for producing a polymer liquid crystal by polymerization.

現在知られている高分子液晶は、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリアゾメチン(以上サーモトロピック液晶)、ポリアミド、ポリベンゾチアゾール(以上ライオトロピック液晶)等があり、例えば、特表平8−509020号公報(特許文献1)には、液晶性ポリエステル樹脂が開示されている。特開2004−331811号公報(特許文献2)には、エポキシ樹脂にアゾメチン基のメソゲン骨格を導入することで放熱特性を向上させた液晶性エポキシ樹脂が提案されている。また、特開2004−225034号公報(特許文献3)には、熱伝導性の向上を目的としてエポキシ樹脂にメソゲン骨格が導入された液晶性エポキシ樹脂が提案されている。更には、特開平9−302070号公報(特許文献4)には、硬化剤或いは主剤のエポキシ樹脂にメソゲン骨格を導入することで、接着性を備えつつ、高温強度向上、熱歪及び吸水性を抑制できる液晶性エポキシ樹脂が提案されている。また、特開2006−306778号公報(特許文献5)には、エポキシ樹脂よりも高Tg、高耐熱性であるポリベンゾオキサジンについて、メソゲン骨格を分子中に導入したものが提案されている。   Currently known polymer liquid crystals include polyesters, polyester amides, polyazomethines (above thermotropic liquid crystals), polyamides, polybenzothiazoles (above lyotropic liquid crystals), and the like. For example, JP-A-8-509020 ( Patent Document 1) discloses a liquid crystalline polyester resin. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-331811 (Patent Document 2) proposes a liquid crystalline epoxy resin having improved heat dissipation characteristics by introducing a mesogenic skeleton of an azomethine group into the epoxy resin. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-225034 (Patent Document 3) proposes a liquid crystalline epoxy resin in which a mesogen skeleton is introduced into an epoxy resin for the purpose of improving thermal conductivity. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 9-302070 (Patent Document 4) introduces a mesogenic skeleton into a curing agent or a main epoxy resin, thereby improving the high-temperature strength, thermal strain and water absorption while providing adhesion. Liquid crystalline epoxy resins that can be suppressed have been proposed. Japanese Patent Laid-Open No. 2006-306778 (Patent Document 5) proposes a polybenzoxazine having a higher Tg and higher heat resistance than an epoxy resin, in which a mesogen skeleton is introduced into the molecule.

特表平8−509020号公報Japanese National Patent Publication No. 8-509020 特開2004−331811号公報JP 2004-331811 A 特開2004−225034号公報JP 2004-225034 A 特開平9−302070号公報JP-A-9-302070 特開2006−306778号公報JP 2006-306778 A

しかしながら、上記特許文献1から4に記載された発明は、液晶性ポリエステル樹脂や、液晶性エポキシ樹脂に関するものであり、化学構造が大きく異なるベンゾオキサジン系化合物に係る技術を適用することはできない。従って、開示された技術から液晶モノマーのベンゾオキサジン系化合物を得ることはできないという問題点があった。   However, the inventions described in Patent Documents 1 to 4 relate to a liquid crystalline polyester resin and a liquid crystalline epoxy resin, and the technology relating to a benzoxazine-based compound having a significantly different chemical structure cannot be applied. Therefore, there has been a problem that a benzoxazine-based compound of a liquid crystal monomer cannot be obtained from the disclosed technology.

また、上記特許文献5に記載された発明には、メソゲン基(剛直な構造)を導入したベンゾオキサジン系化合物を硬化させて得られる硬化物が、メソゲン基の効果によって機械的強度が向上することが示されているが、得られたベンゾオキサジン系化合物やその硬化物において液晶性は示されていない。   In the invention described in Patent Document 5, the cured product obtained by curing a benzoxazine-based compound into which a mesogenic group (rigid structure) is introduced has improved mechanical strength due to the effect of the mesogenic group. However, liquid crystallinity is not shown in the obtained benzoxazine-based compound and its cured product.

つまり、メソゲン基を導入しても、ベンゾオキサジン環に起因する構造上の要因によって、液晶性を有するベンゾオキサジン系化合物(液晶モノマーとなるベンゾオキサジン系化合物、液晶性ベンゾオキサジン系化合物)を得ることは困難であるという問題点があった。その結果、多種多様な設計が可能なベンゾオキサジン系化合物において、液晶モノマーは未だ提供されていないのが現状である。   In other words, even if a mesogenic group is introduced, a benzoxazine-based compound having liquid crystallinity (a benzoxazine-based compound or a liquid-crystalline benzoxazine-based compound serving as a liquid crystal monomer) is obtained due to structural factors attributable to the benzoxazine ring. There was a problem that it was difficult. As a result, in the benzoxazine-based compounds that can be designed in various ways, the liquid crystal monomer is not yet provided.

更には、液晶性ベンゾオキサジン系化合物が創出されたとしても、創出された液晶性ベンゾオキサジン系化合物を単に加熱して重合させるだけでは、得られるベンゾオキサジン系樹脂が高分子液晶とならないことも十分に想定される。例えば、創出された液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲がベンゾオキサジン系化合物の重合温度より低温側に発現する場合には、液晶温度範囲や重合温度を調整できる重合系の設計が重要になる。しかし、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の創出が困難である現状においては、その高分子液晶の生成を容易化するための重合系(液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物)の設計は、更に困難になっているという問題点があった。   Furthermore, even if a liquid crystalline benzoxazine-based compound is created, it is sufficient that the resulting benzoxazine-based resin does not become a polymer liquid crystal simply by heating and polymerizing the liquid crystalline benzoxazine-based compound. Assumed. For example, when the liquid crystal temperature range of the created liquid crystalline benzoxazine compound appears at a lower temperature than the polymerization temperature of the benzoxazine compound, it is important to design a polymerization system that can adjust the liquid crystal temperature range and the polymerization temperature. . However, in the current situation where it is difficult to create a liquid crystalline benzoxazine-based compound, it becomes more difficult to design a polymerization system (liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition) for facilitating the production of the polymer liquid crystal. There was a problem that.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、液晶性を有する液晶性ベンゾオキサジン系化合物及びその液晶性ベンゾオキサジン系化合物による高分子液晶の形成を容易化する液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a liquid crystalline benzoxazine compound having liquid crystallinity and a liquid crystalline benzoxazine that facilitates the formation of a polymer liquid crystal using the liquid crystalline benzoxazine compound. It aims at providing a system polymerization composition.

上記目的を達成するために、請求項1記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、重合反応によって高分子量化するベンゾオキサジン系化合物において、ベンゾオキサジン環と、複数のベンゼン環を有し、且つ、その複数のベンゼン環が1方向に沿って配列するように該複数のベンゼン環が直接的または間接的に相互に連結されると共に、その一方の連結端のベンゼン環が前記ベンゾオキサジン環のベンゼン環に直接的または間接的に連結されている第1の原子団と、その第1の原子団における前記複数のベンゼン環の他方の連結端のベンゼン環または前記ベンゾオキサジン環のヘテロ環の少なくとも一方に結合され、分子に柔軟性を付与する第2の原子団とを備え、分子構造中に前記ベンゾオキサジン環が1つ含まれた非対称性の構造で形成され、液晶性を有するものである。   In order to achieve the above object, the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 1 is a benzoxazine-based compound that has a high molecular weight by a polymerization reaction, and has a benzoxazine ring and a plurality of benzene rings, and The plurality of benzene rings are connected to each other directly or indirectly so that the plurality of benzene rings are arranged along one direction, and the benzene ring at one of the connecting ends is connected to the benzene ring of the benzoxazine ring. Bonded to the first atomic group directly or indirectly linked to at least one of the benzene ring at the other linking end of the plurality of benzene rings or the hetero ring of the benzoxazine ring in the first atomic group And a second atomic group that imparts flexibility to the molecule, and is formed in an asymmetric structure in which one benzoxazine ring is included in the molecular structure It is those having liquid crystallinity.

尚、重合反応によって高分子量化するとは、反応によって分子量が増大することを意味するものであり、モノマーが高分子量化することのみならず、架橋反応によるネットワーク形成によって高分子量化することも含む概念である。   The term “high molecular weight by polymerization reaction” means that the molecular weight is increased by the reaction, and includes not only the high molecular weight of the monomer but also the high molecular weight by network formation by a crosslinking reaction. It is.

また、ベンゾオキサジン環とは、骨格がベンゾオキサジン環構造で形成されているものを意味し、結合する水素原子が置換基で置換されているものをも含む概念である。   Moreover, the benzoxazine ring means that the skeleton is formed of a benzoxazine ring structure, and is a concept including that in which a hydrogen atom to be bonded is substituted with a substituent.

更に、複数のベンゼン環が1方向に沿って配列するとは、複数のベンゼン環が大略的に1方向に伸びるように配置されることを意味しており、直線上に整列することのみを示すものではない。   Furthermore, arranging a plurality of benzene rings along one direction means that the plurality of benzene rings are arranged so as to extend substantially in one direction, and indicates only alignment on a straight line. is not.

請求項2記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、請求項1に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、前記第1の原子団は、前記複数のベンゼン環を結合するための官能基と、前記一方の連結端のベンゼン環と前記ベンゾオキサジン環とを結合するための官能基とを備えているものである。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2 is the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 1, wherein the first atomic group includes a functional group for bonding the plurality of benzene rings; It has a functional group for binding the benzene ring at one of the connecting ends to the benzoxazine ring.

請求項3記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、請求項2に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、前記官能基は、イミノ基またはエステル基の少なくとも一方を含むものである。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 3 is the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2, wherein the functional group includes at least one of an imino group or an ester group.

請求項4記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、請求項2又は3に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、前記複数のベンゼン環を結合するための官能基は、結合する前記ベンゼン環を介してパラ位に位置するものである。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 4 is the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2 or 3, wherein the functional group for bonding the plurality of benzene rings is bonded to the bonded benzene ring. Is located in the para position.

請求項5記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、請求項4に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、前記第1の原子団は、下記の一般式(1)であらわされるものであり、イミノ基を介してベンゾオキサジン環と結合されるものである。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 5 is the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 4, wherein the first atomic group is represented by the following general formula (1): It is bonded to the benzoxazine ring through a group.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

請求項6記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、請求項4に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、前記第1の原子団は、下記の一般式(2)であらわされるものであり、イミノ基を介してベンゾオキサジン環と結合されるものである。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 6 is the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 4, wherein the first atomic group is represented by the following general formula (2): It is bonded to the benzoxazine ring through a group.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

請求項7記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、請求項1から6のいずれかに記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、前記第2の原子団は、アルキル基またはアルコキシ基である。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 7 is the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to any one of claims 1 to 6, wherein the second atomic group is an alkyl group or an alkoxy group.

請求項8記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物は、請求項1から7のいずれかに記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物と、無機酸、無機塩基、有機酸、有機塩基のいずれかから選択される少なくとも1の添加物とを含有するものである。   The liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition according to claim 8 is selected from the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to any one of claims 1 to 7 and any of an inorganic acid, an inorganic base, an organic acid, and an organic base. Containing at least one additive.

尚、無機酸、無機塩基、有機酸、有機塩基として、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸、ピリジン、トリアルキルアミン、ジアザビシクロウンデセン、ヒスチジン、イミダゾリウム化合物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Inorganic acids, inorganic bases, organic acids, organic bases such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, formic acid, acetic acid, citric acid, Examples include oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, pyridine, trialkylamine, diazabicycloundecene, histidine, imidazolium compounds, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

請求項9記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物は、請求項8に記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物において、前記添加物はp−トルエンスルホン酸またはイミダゾールである。   The liquid crystalline benzoxazine-based polymer composition according to claim 9 is the liquid crystal benzoxazine-based polymer composition according to claim 8, wherein the additive is p-toluenesulfonic acid or imidazole.

請求項1記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、第1の原子団は、複数のベンゼン環が1の方向に沿って配列するように、該複数のベンゼン環が直接的または間接的に相互に連結されている。一般に、直線性や平面性を有する分子構造は剛直な分子構造となり易いが、ベンゼン環の連結構造は、かかる直線性や平面性を有する剛直な分子構造を実現できるものである。更に、本化合物は分子に柔軟性を付与する第2の原子団を備えている。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 1, the first atomic group includes the plurality of benzene rings directly or indirectly such that the plurality of benzene rings are arranged along one direction. Are interconnected. In general, a molecular structure having linearity and planarity tends to be a rigid molecular structure, but a benzene ring connection structure can realize a rigid molecular structure having such linearity and planarity. Furthermore, the present compound has a second atomic group that imparts flexibility to the molecule.

ここで、一般に、剛直性を付与する部位と柔軟性を付与する部位との両者を分子内に備えることは液晶性を発現する重要な要件とされているが、ベンゾオキサジン環を備えるベンゾオキサジン系化合物は、剛直性を付与する部位を形成するとされる原子団と、柔軟性を付与する部位を形成する原子団とを単純に分子内に導入しただけでは、液晶性となり難い。   Here, in general, it is an important requirement to develop liquid crystallinity to provide both a site for imparting rigidity and a site for imparting flexibility, but a benzoxazine system having a benzoxazine ring. A compound does not easily become liquid crystalline simply by introducing an atomic group that is supposed to form a site imparting rigidity and an atomic group that forms a site imparting flexibility into the molecule.

しかし、本化合物は、上記の第1の原子団と第2の原子団とを備えると共に、第1の原子団における連結端のベンゼン環がベンゾオキサジン環に直接的または間接的に連結されており、更に、その分子構造が、ベンゾオキサジン環を1つ含むものとなっている。このため、ベンゾオキサジン環を備えていても、当該ベンゾオキサジン環が、ベンゼン環の連結構造にて創出される直線性や平面性に与える影響を小さくすることができる。よって、従来困難であったベンゾオキサジン系化合物において液晶性を有する化合物、即ち液晶性ベンゾオキサジン系化合物を得ることができるという効果がある。   However, this compound comprises the first atomic group and the second atomic group, and the benzene ring at the linking end of the first atomic group is directly or indirectly connected to the benzoxazine ring. Further, the molecular structure includes one benzoxazine ring. For this reason, even if it has a benzoxazine ring, the influence which the said benzoxazine ring has on the linearity and planarity created by the connection structure of a benzene ring can be made small. Therefore, there is an effect that a compound having liquid crystallinity, that is, a liquid crystalline benzoxazine compound can be obtained in the benzoxazine compound which has been difficult in the past.

請求項2記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、請求項1に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物の奏する効果に加え、第1の原子団は、複数のベンゼン環を結合するための官能基と、一方の連結端のベンゼン環とベンゾオキサジン環とを結合するための官能基とを備えている。つまり、第1の原子団の複数のベンゼン環は、官能基を介して相互に結合され、また、第1の原子団とベンゾオキサジン環とも官能基を介して相互に連結される。よって、官能基を有する誘導体を用いて本化合物を容易に合成することができるという効果がある。また、官能基を有することで分極が大きくなるため、ベンゾオキサジン系化合物であっても、より一層、容易に液晶性とすることができるという効果がある。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2, in addition to the effect exhibited by the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 1, the first atomic group has a function for bonding a plurality of benzene rings. And a functional group for bonding the benzene ring and the benzoxazine ring at one of the connecting ends. That is, the plurality of benzene rings of the first atomic group are bonded to each other via the functional group, and the first atomic group and the benzoxazine ring are also connected to each other via the functional group. Therefore, there is an effect that the present compound can be easily synthesized using a derivative having a functional group. In addition, since the polarization is increased by having a functional group, there is an effect that even a benzoxazine-based compound can be more easily liquid crystalline.

請求項3記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、請求項2に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物の奏する効果に加え、前記官能基は、イミノ基またはエステル基の少なくとも一方を含むものである。ここで、イミノ基またはエステル基は、官能基の中でも分極の大きなものであるので、ベンゾオキサジン系化合物であっても、更に、より一層、容易に液晶性とすることができるという効果がある。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 3, in addition to the effect exhibited by the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2, the functional group includes at least one of an imino group or an ester group. Here, since the imino group or the ester group has a large polarization among the functional groups, even if it is a benzoxazine-based compound, there is an effect that the liquid crystallinity can be more easily achieved.

請求項4記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、請求項2又は3に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物の奏する効果に加え、複数のベンゼン環を結合するための官能基は、ベンゼン環を介してパラ位に位置するものであるので、第1の原子団の直線性を向上させることができることができ、液晶性のベンゾオキサジン系化合物を、更に、容易に創出することができるという効果がある。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 4, in addition to the effect exhibited by the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2 or 3, the functional group for bonding a plurality of benzene rings is a benzene ring. Since it is located in the para-position via, the linearity of the first atomic group can be improved, and a liquid crystalline benzoxazine-based compound can be created more easily. There is.

請求項5及び6に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、請求項4に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物の奏する効果に加えて、更に、容易に液晶性を発現させることができるという効果がある。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claims 5 and 6, in addition to the effect exhibited by the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 4, the liquid crystalline property can be easily expressed. effective.

請求項7記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、請求項1から6のいずれかに記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物の奏する効果に加え、第2の原子団は、アルキル基またはアルコキシ基であるので、サーモトロピック液晶性の発現に有効に寄与するという効果がある。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 7, in addition to the effect exhibited by the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to any one of claims 1 to 6, the second atomic group is an alkyl group or an alkoxy group. Therefore, there is an effect of effectively contributing to the development of thermotropic liquid crystal properties.

請求項8記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物によれば、請求項1から7のいずれかに記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物と、無機酸、無機塩基、有機酸、有機塩基のいずれかから選択される少なくとも1の添加物とを含有するものであるので、該添加物が配合されない場合に比べて、ベンゾオキサジンの開環重合温度を変化させることができるという効果がある。更に、液晶性ベンゾオキサジン系化合物が液晶状態となる液晶温度範囲を変更することができるという効果がある。このため、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲と、重合温度範囲とに隔たりがあった場合に、両者の温度範囲を調整でき、液晶状態での重合を容易化することができる。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition according to claim 8, the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to any one of claims 1 to 7, and any one of an inorganic acid, an inorganic base, an organic acid, and an organic base Therefore, there is an effect that the ring-opening polymerization temperature of benzoxazine can be changed as compared with the case where the additive is not blended. Furthermore, there is an effect that the liquid crystal temperature range in which the liquid crystalline benzoxazine-based compound is in a liquid crystal state can be changed. For this reason, when there is a difference between the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound and the polymerization temperature range, both temperature ranges can be adjusted, and polymerization in a liquid crystal state can be facilitated.

請求項9記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物によれば、請求項8に記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物の奏する効果に加え、添加物はp−トルエンスルホン酸またはイミダゾールであるので、重合反応を良好に行わせることができるという効果がある。また、p−トルエンスルホン酸またはイミダゾールを配合することで液晶温度範囲の上限温度を上昇させることができる。   According to the liquid crystalline benzoxazine-based polymer composition according to claim 9, in addition to the effect exhibited by the liquid crystal benzoxazine-based polymer composition according to claim 8, the additive is p-toluenesulfonic acid or imidazole. There is an effect that the polymerization reaction can be performed satisfactorily. Moreover, the upper limit temperature of a liquid-crystal temperature range can be raised by mix | blending p-toluenesulfonic acid or imidazole.

一般にベンゾオキサジン系化合物は、200℃〜230℃に加熱することで重合されるが、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲がこれよりも低温にある場合に、p−トルエンスルホン酸またはイミダゾールを配合することで液晶温度範囲の上限温度を上昇させ、液晶状態での重合を容易化することができる。   In general, a benzoxazine compound is polymerized by heating to 200 ° C. to 230 ° C. When the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine compound is lower than this, p-toluenesulfonic acid or imidazole is added. By blending, the upper limit temperature of the liquid crystal temperature range can be increased and polymerization in the liquid crystal state can be facilitated.

更に、添加物がp−トルエンスルホン酸である場合には、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲を拡大できる。ここで、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の重合温度は、更なる触媒の添加や、ベンゾオキサジン系化合物以外の他の共重合成分と共重合するといった手法で調整し得るが、液晶温度範囲で重合をおこなわせる場合に、液晶温度範囲が狭小であるほど厳格な重合温度の調整が要求され、その調整が高度になる上多大な労力が必要となる。しかし、p−トルエンスルホン酸が配合された本組成物によれば、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲を拡大できるので、液晶状態で重合を進行させることのできる温度範囲を拡張でき、その温度範囲内で重合することを容易化できる。   Furthermore, when the additive is p-toluenesulfonic acid, the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be expanded. Here, the polymerization temperature of the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be adjusted by adding a catalyst or copolymerizing with other copolymerization components other than the benzoxazine-based compound. In this case, the narrower the liquid crystal temperature range is, the more severe the adjustment of the polymerization temperature is required, and the higher the adjustment is, the more labor is required. However, according to the present composition containing p-toluenesulfonic acid, the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be expanded, so that the temperature range in which polymerization can proceed in the liquid crystal state can be expanded. Polymerization within the temperature range can be facilitated.

本発明の実施例1で生成した原料フェノールの1H NMRスペクトルを示した図である。It is the figure which showed the 1H NMR spectrum of the raw material phenol produced | generated in Example 1 of this invention. 本発明の実施例3で生成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物3の1H NMRスペクトルを示した図である。It is the figure which showed the 1H NMR spectrum of the liquid crystalline benzoxazine type compound 3 produced | generated in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4で生成した原料フェノール(アゾメチンフェノール)の1H NMRスペクトルを示した図である。It is the figure which showed the 1H NMR spectrum of the raw material phenol (azomethine phenol) produced | generated in Example 4 of this invention. 本発明の実施例4で生成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物4の1H NMRスペクトルを示した図である。It is the figure which showed the 1H NMR spectrum of the liquid crystalline benzoxazine type compound 4 produced | generated in Example 4 of this invention. 比較例1で生成したベンゾオキサジン系化合物1の1H NMRスペクトルを示した図である。2 is a diagram showing a 1H NMR spectrum of benzoxazine-based compound 1 produced in Comparative Example 1. FIG. 比較例2で生成したベンゾオキサジン系化合物2の1H NMRスペクトルを示した図である。6 is a diagram showing a 1H NMR spectrum of benzoxazine-based compound 2 produced in Comparative Example 2. FIG. 比較例3で生成したベンゾオキサジン系化合物4の1H NMRスペクトルを示した図である。4 is a diagram showing a 1H NMR spectrum of a benzoxazine-based compound 4 produced in Comparative Example 3. FIG. 比較例4で生成したベンゾオキサジン系化合物5の1H NMRスペクトルを示した図である。6 is a diagram showing a 1H NMR spectrum of benzoxazine-based compound 5 produced in Comparative Example 4. FIG. 比較例5で生成したアルデヒド基含有ベンゾオキサジンの1H NMRスペクトルを示した図である。6 is a diagram showing a 1H NMR spectrum of an aldehyde group-containing benzoxazine produced in Comparative Example 5. FIG. 比較例5で生成したベンゾオキサジン系化合物6の1H NMRスペクトルを示した図である。6 is a diagram showing a 1H NMR spectrum of a benzoxazine-based compound 6 produced in Comparative Example 5. FIG.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、フェノール類とアミン類とホルムアルデヒドとから合成できるベンゾオキサジン環構造を備えた下記の一般式(3)で示される化合物である。一般式(3)において、X(以下原子団Xと称す)及びR1(以下原子団R1と称す)は、ベンゾオキサジン環に結合する原子団であって、原子団Xはハードセグメントを形成するものであり、ベンゾオキサジン環と共にメソゲンとなるものである。原子団R1はスペーサとなる屈曲鎖である。更に、原子団Xに結合するR2(以下原子団R2と称す)もスペーサとなる屈曲鎖である。尚、一般式(3)においてXで示す原子団Xが請求項記載の第1の原子団に該当し、R1及びR2で示す原子団(原子団R1および原子団R2)が請求項記載の第2の原子団に該当する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The liquid crystalline benzoxazine-based compound of the present invention is a compound represented by the following general formula (3) having a benzoxazine ring structure that can be synthesized from phenols, amines, and formaldehyde. In general formula (3), X (hereinafter referred to as atomic group X) and R1 (hereinafter referred to as atomic group R1) are atomic groups bonded to the benzoxazine ring, and atomic group X forms a hard segment. It becomes a mesogen together with the benzoxazine ring. The atomic group R1 is a bent chain serving as a spacer. Further, R2 bonded to the atomic group X (hereinafter referred to as the atomic group R2) is also a bent chain serving as a spacer. In the general formula (3), the atomic group X represented by X corresponds to the first atomic group described in the claims, and the atomic groups represented by R1 and R2 (the atomic group R1 and the atomic group R2) are defined in the claims. Corresponds to 2 atomic groups.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

本液晶性ベンゾオキサジン系化合物において、上記一般式(3)に示す原子団Xは、複数のベンゼン環が連結された構造を有している。各ベンゼン環は、分岐鎖ではなく、主鎖を形成するように結合されており、原子団Xの各ベンゼン環は1方向に沿って配列する構成となっている。   In the present liquid crystalline benzoxazine-based compound, the atomic group X shown in the general formula (3) has a structure in which a plurality of benzene rings are connected. Each benzene ring is connected so as to form a main chain, not a branched chain, and each benzene ring of the atomic group X is arranged along one direction.

本液晶性ベンゾオキサジン系化合物では、複数のベンゼン環を官能基を介して連結する場合、その官能基(連結基)は、剛直な結合を成し得る2価の官能基が望ましい。かかる2価の官能基としては、例えば、エステル基、ケトン基、イミノ基(イミン、アゾメチン)、アゾ基、ジイミド基等が例示される。好適には、エステル基、イミノ基である。   In the present liquid crystalline benzoxazine-based compound, when a plurality of benzene rings are linked via a functional group, the functional group (linking group) is preferably a divalent functional group capable of forming a rigid bond. Examples of the divalent functional group include an ester group, a ketone group, an imino group (imine, azomethine), an azo group, and a diimide group. Preferable are an ester group and an imino group.

また、複数のベンゼン環を結合する連結基は、上記のような官能基に限られるものではなく、ベンゼン環と共役する2価の有機基、例えば、アルケン基、アルキン基、ビニレン基、アリーレン基などであっても良い。更に、ビフェニルのように直接的にベンゼン環を結合する単結合であっても良い。   In addition, the linking group that connects a plurality of benzene rings is not limited to the functional group as described above, but is a divalent organic group conjugated with the benzene ring, such as an alkene group, an alkyne group, a vinylene group, an arylene group. It may be. Further, it may be a single bond that directly bonds the benzene ring, such as biphenyl.

尚、このように、ベンゼン環が官能基を介して連結されることが、請求項に記載の間接的に相互に連結されることに該当し、ビフェニル構造のようにベンゼン環が連結されることが、請求項に記載の直接的に相互に連結されることに該当する。   It should be noted that the fact that the benzene rings are connected via a functional group in this way corresponds to the indirect connection described in the claims, and the benzene rings are connected like a biphenyl structure. Corresponds to being directly connected to each other as described in the claims.

原子団Xはメソゲンを形成するセグメントとなっており、分子に剛直性を付与する構造を有している。一般にメソゲンと称される液晶性を付与するための構造は、分子構造が平面性を有する板状であることや、直線性を有していること(棒状であること)が重要な因子とされている。   The atomic group X is a segment that forms a mesogen and has a structure that imparts rigidity to the molecule. The structure for imparting liquid crystallinity, generally called mesogen, is considered to be an important factor in that the molecular structure is a flat plate or linear (rod-like). ing.

ここで各ベンゼン環を連結する連結基の分子運動の自由度が大きいと、メソゲンとする原子団の分子構造の平面性や直線性に乱れが生じることとなり、その結果、液晶性の発現が困難となる。故に、共鳴効果にてベンゼン環と連結基とに多重結合の傾向を付与して分子運動を規制するべく、ベンゼン環を結合する連結基に上記した官能基やアルケン基などが選択されているのである。   Here, if the degree of freedom of molecular movement of the linking group connecting each benzene ring is large, the planarity and linearity of the molecular structure of the atomic group used as the mesogen will be disturbed, and as a result, it is difficult to express liquid crystal It becomes. Therefore, the functional groups and alkene groups described above are selected as the linking group that binds the benzene ring in order to give the benzene ring and the linking group a tendency of multiple bonds by the resonance effect to regulate molecular motion. is there.

更に、原子団Xにおいて各ベンゼン環を連結するための結合手は、ベンゼン環を介してパラ位(ベンゼン環のパラ位)に位置することが望ましい。これによれば、ベンゼン環を連結する上記した官能基等は、ベンゼン環を介してパラ位に配置されるので、1のベンゼン環に対してその両側のベンゼン環は、官能基等を介してパラ位に配置されることとなる。故に、原子団Xの分子構造の直線性が向上し、より、液晶性を発現しやすい構造となる。尚、原子団Xは、複数のベンゼン環が、大略的に1方向に沿った構造を有していれば良く、必ずしも、ベンゼン環がパラ位に配置される構造に限定される必要はない。例えば、メタ配向の結合とオルト配向の結合とが繰り返される構造であっても良く、更には、部分的に、メタ配向やオルト配向の結合が含まれていても良い。   Furthermore, it is desirable that the bond for connecting the benzene rings in the atomic group X is located at the para position (para position of the benzene ring) via the benzene ring. According to this, since the functional group etc. which connect a benzene ring are arrange | positioned in para position via a benzene ring, the benzene ring of the both sides with respect to one benzene ring is via a functional group etc. It will be placed in the para position. Therefore, the linearity of the molecular structure of the atomic group X is improved, and the liquid crystallinity is more easily exhibited. The atomic group X only needs to have a structure in which a plurality of benzene rings are substantially along one direction, and is not necessarily limited to a structure in which the benzene rings are arranged in the para position. For example, a structure in which a meta-oriented bond and an ortho-oriented bond are repeated may be included, and a meta-oriented or ortho-oriented bond may be partially included.

かかる原子団Xにおいて主鎖を形成する上述の複数のベンゼン環の内、ベンゾオキサジン環に隣接するものは、上記した官能基やアルケン基等の連結基を介して、ベンゾオキサジン環のベンゼン環に結合されている。尚、1の液晶性ベンゾオキサジン系化合物に含まれる各連結基は、同じものであっても異なるものであっても良い。   Among the above-mentioned plurality of benzene rings forming the main chain in the atomic group X, those adjacent to the benzoxazine ring are bonded to the benzene ring of the benzoxazine ring via a linking group such as the above functional group or alkene group. Are combined. Each linking group contained in one liquid crystalline benzoxazine-based compound may be the same or different.

上記一般式(3)におけるベンゾオキサジン環は、ベンゼン環とヘテロ環との縮合環である。このベンゾオキサジン環の水素原子は、ハロゲンやアルキル基、更には、アリル基、ヒドロキシ基、チオール基、アルデヒド基、カルボキシル基、アシル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、ホスホ基等で置換されていてもよい。また、置換される水素原子は、単数であっても複数であってもよい。   The benzoxazine ring in the general formula (3) is a condensed ring of a benzene ring and a hetero ring. The hydrogen atom of this benzoxazine ring is a halogen or an alkyl group, as well as an allyl group, a hydroxy group, a thiol group, an aldehyde group, a carboxyl group, an acyl group, an amino group, a cyano group, a nitro group, a sulfo group, a phospho group, etc. May be substituted. Moreover, the hydrogen atom to be substituted may be singular or plural.

かかるベンゾオキサジン環は、原子団Xと共に、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物のメソゲンを形成するものである。言い換えれば、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物のメソゲンの一部は、ベンゾオキサジン環で構成されているのである。   Such a benzoxazine ring, together with the atomic group X, forms a mesogen of the present liquid crystalline benzoxazine-based compound. In other words, a part of the mesogen of the liquid crystalline benzoxazine-based compound is composed of a benzoxazine ring.

一般に、原子団Xのように複数のベンゼン環をそのパラ位で連結すると、各ベンゼン環が高い直線性で配列された分子構造をとり易い。ところが、ベンゾオキサジン環はベンゼン環とヘテロ環との縮合環であり、ベンゾオキサジン環を含むメソゲンを形成すべく、ベンゼン環とベンゾオキサジン環とを結合させると屈曲した構造になる。つまり、分子構造の直線性を低下させてしまう。   In general, when a plurality of benzene rings are connected at the para position as in the atomic group X, a molecular structure in which each benzene ring is arranged with high linearity is easily obtained. However, the benzoxazine ring is a condensed ring of a benzene ring and a heterocycle, and when the benzene ring and the benzoxazine ring are combined to form a mesogen containing the benzoxazine ring, a bent structure is formed. That is, the linearity of the molecular structure is lowered.

そこで、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、ベンゾオキサジン環がメソゲンの端部に配置されると共に、分子構造中には1のベンゾオキサジン環のみを備えた構造となっているのである。   Therefore, the present liquid crystalline benzoxazine-based compound has a structure in which the benzoxazine ring is arranged at the end of the mesogen and only one benzoxazine ring is included in the molecular structure.

例えば、メソゲンの両端にベンゾオキサジン環を備えると、一端にベンゾオキサジン環を備える場合よりも分子構造の直線性が低下する。直線性の低い分子構造はメソゲンとなり難く、かかる場合、化合物は、往々にして液晶性とならない。そこで、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、1のベンゾオキサジン環のみをメソゲンの端部に導入した構造とすることにより、主鎖の軸方向に長くメソゲンの直線性を保持し、ベンゾオキサジン環が含まれていてもメソゲンとする構造部分の直線性の低下を抑制しているのである。   For example, when a benzoxazine ring is provided at both ends of a mesogen, the linearity of the molecular structure is lower than when a benzoxazine ring is provided at one end. Molecular structures with low linearity are unlikely to be mesogens, in which case the compounds are often not liquid crystalline. Therefore, this liquid crystalline benzoxazine-based compound has a structure in which only one benzoxazine ring is introduced at the end of the mesogen, thereby maintaining the linearity of the mesogen long in the axial direction of the main chain. Even if it is contained, it suppresses a decrease in linearity of the structure portion which is a mesogen.

上記一般式(3)における原子団R1は、上述したように、スペーサとなる屈曲鎖であり、1以上の炭素原子が単結合で結合した構造を有している。この原子団R1は、直鎖状であることが望ましいが、分岐鎖を備えていてもよく、また、構造中にヘテロ原子を含んでいてもよい。好適には、原子団R1はアルキル基で構成される。また、その鎖長nは1から19の範囲であって、好適には1から7の範囲である。   As described above, the atomic group R1 in the general formula (3) is a bent chain serving as a spacer, and has a structure in which one or more carbon atoms are bonded by a single bond. The atomic group R1 is preferably linear, but may have a branched chain and may contain a hetero atom in the structure. Preferably, the atomic group R1 is composed of an alkyl group. The chain length n is in the range of 1 to 19, and preferably in the range of 1 to 7.

また、上記一般式(3)における原子団R2も、上述したように、スペーサとなる屈曲鎖であり、原子団Xの端部のベンゼン環(ベンゾオキサジン環に隣接するベンゼン環とは反対側の端部のベンゼン環)に結合されている。結合位置は、その端部のベンゼン環を他のベンゼン環に結合するための結合手(上記の官能基やアルケン基などの連結基)に対してパラ位となる位置である。言い換えれば、原子団R2は、原子団Xの当該ベンゼン環のパラ位の水素原子と置換された置換基である。   In addition, as described above, the atomic group R2 in the general formula (3) is also a bent chain serving as a spacer, and is a benzene ring at the end of the atomic group X (on the opposite side of the benzene ring adjacent to the benzoxazine ring). Benzene ring at the end). The bonding position is a position that is para to the bond for bonding the benzene ring at the end to another benzene ring (the linking group such as the above-described functional group or alkene group). In other words, the atomic group R2 is a substituent substituted with the hydrogen atom at the para position of the benzene ring of the atomic group X.

かかる原子団R2は、原子団Xの直線性を大きく阻害させるものでなければ良く、各種の一価の置換基を適宜選択することができる。好適には、アルキル基やアルコキシ基が用いられる。サーモトロピック液晶性の発現に有利に作用するからである。   The atomic group R2 may be any group as long as it does not significantly inhibit the linearity of the atomic group X, and various monovalent substituents can be appropriately selected. Preferably, an alkyl group or an alkoxy group is used. It is because it acts advantageously on the development of thermotropic liquid crystal properties.

また、原子団R2がアルコキシ基で構成される場合、アルコキシ基を構成する炭素数を変更することで、液晶温度範囲を変更することができ、適宜その炭素数を選択することで、液晶温度範囲の上限値をより高温側へ上昇させることができる。   Further, when the atomic group R2 is composed of an alkoxy group, the liquid crystal temperature range can be changed by changing the number of carbon atoms constituting the alkoxy group, and by appropriately selecting the number of carbon atoms, the liquid crystal temperature range Can be raised to a higher temperature side.

例えば、高分子液晶のポリベンゾオキサジン系樹脂が所望される場合には、液晶性ベンゾオキサジン系化合物を液晶状態で重合することが非常に重要になる。しかし、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の重合温度は200〜230℃といった比較的高温にあり、液晶温度範囲は、かかる重合温度よりも低温側となることが多い。後述する液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物は、触媒の添加や共重合による重合温度の調整(低温化)によって液晶温度範囲と重合温度との温度差解消を図るものであるが、その温度差が大きいほど重合温度の調整は高度になる。本発明の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、スペーサとなる原子団R2の構造を僅かに変更することで、その液晶温度範囲を調整することができ、例えばその上限値をより高温側へ上昇させるといった調整ができる。その結果、重合温度の調整幅を小さくでき、液晶温度範囲と重合温度との温度差解消を容易化できるのである。   For example, when a high molecular liquid crystal polybenzoxazine resin is desired, it is very important to polymerize a liquid crystalline benzoxazine compound in a liquid crystal state. However, the polymerization temperature of the liquid crystalline benzoxazine-based compound is relatively high such as 200 to 230 ° C., and the liquid crystal temperature range is often lower than the polymerization temperature. The liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition described below is intended to eliminate the temperature difference between the liquid crystal temperature range and the polymerization temperature by adjusting the polymerization temperature (lowering the temperature) by adding a catalyst or copolymerization. The larger the value, the higher the adjustment of the polymerization temperature. The liquid crystalline benzoxazine-based compound of the present invention can adjust the liquid crystal temperature range by slightly changing the structure of the atomic group R2 serving as a spacer. For example, the upper limit value is raised to a higher temperature side. Can be adjusted. As a result, the adjustment range of the polymerization temperature can be reduced, and the temperature difference between the liquid crystal temperature range and the polymerization temperature can be easily eliminated.

尚、分子構造に柔軟性を付与するために、必ずしも、原子団R1,R2の両方を備えている必要はなく、少なくとも原子団R1,R2のいずれか一方を備えていれば良い。   In order to give flexibility to the molecular structure, it is not always necessary to provide both of the atomic groups R1 and R2, and it is sufficient that at least one of the atomic groups R1 and R2 is provided.

このように、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、分子内に上記のように構成されたメソゲンとスペーサとを備えるので、ベンゾオキサジン系化合物であっても液晶性とすることができるのである。   Thus, the present liquid crystalline benzoxazine-based compound includes the mesogens and spacers configured as described above in the molecule, so that even a benzoxazine-based compound can be liquid crystalline.

尚、本発明の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、上記一般式(3)の構造を有する1の化合物(単体)であっても、複数の化合物の混合体であってもよい。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound of the present invention may be one compound (single) having the structure of the general formula (3) or a mixture of a plurality of compounds.

上記した液晶性ベンゾオキサジン系化合物の原料となるフェノール類とアミン類とホルムアルデヒドとは公知の物質である。その入手方法としては、市販品を用いても良く、また、公知の方法に基づいてそれぞれを製造、精製することで入手しても良い。   Phenols, amines, and formaldehyde that are raw materials for the liquid crystal benzoxazine-based compound described above are known substances. As a method for obtaining the product, commercially available products may be used, or the product may be obtained by producing and purifying each based on a known method.

フェノール類は、上記した原子団Xとベンゾオキサジン環のベンゼン環とを形成する原料であり、得ようとする液晶性ベンゾオキサジン系化合物の分子構造に応じて各種のものが適宜選択される。例えば、原子団Xとベンゾオキサジン環のベンゼン環とがアゾ基で連結された液晶性ベンゾオキサジン系化合物を所望する場合には、フェノール類としてメトキシベンジリデンヒドロキシアニリン(アゾメチン)やアゾメチンフェノールなどを用いることが例示でき、原子団Xとベンゾオキサジン環のベンゼン環とがエステル基で連結された液晶性ベンゾオキサジン系化合物を所望する場合には、4−ヒドロキシ安息香酸フェニルを用いることが例示できる。   Phenols are raw materials for forming the atomic group X and the benzene ring of the benzoxazine ring, and various types are appropriately selected according to the molecular structure of the liquid crystalline benzoxazine compound to be obtained. For example, when a liquid crystalline benzoxazine-based compound in which the atomic group X and the benzene ring of the benzoxazine ring are linked by an azo group is desired, methoxybenzylidene hydroxyaniline (azomethine), azomethine phenol, or the like is used as the phenol. In the case where a liquid crystalline benzoxazine-based compound in which the atomic group X and the benzene ring of the benzoxazine ring are linked by an ester group is desired, phenyl 4-hydroxybenzoate can be used.

更には、4−ヒドロキシシアノビフェニルなどのビフェノール類を用いれば、原子団Xとベンゾオキサジン環のベンゼン環とが単結合で結合された液晶性ベンゾオキサジン系化合物を構築できる。又、これらの誘導体を用いれば、複数のベンゼン環が上記した連結基で連結された原子団Xを容易に構築できる。   Furthermore, if biphenols such as 4-hydroxycyanobiphenyl are used, a liquid crystalline benzoxazine-based compound in which the atomic group X and the benzene ring of the benzoxazine ring are bonded by a single bond can be constructed. In addition, when these derivatives are used, an atomic group X in which a plurality of benzene rings are connected by the above-described linking group can be easily constructed.

更に、液晶性を有するフェノール(R.A.Vora,R.S.Gupta,MolecularCrystals
and Liquid Crystals ,56,31(1979)を参照)を原料フェノールに用いても良い。尚、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物を生成するためのフェノール類はこれらに限定されるものではない。
Furthermore, phenols with liquid crystallinity (RAVora, RSGupta, MolecularCrystals
and Liquid Crystals, 56, 31 (1979)) may be used as the raw material phenol. The phenols for producing the liquid crystalline benzoxazine-based compound are not limited to these.

また、本発明において液晶性ベンゾオキサジン系化合物の原料に用いられるアミン類(原子団Rを形成するアミン類)としては、脂肪族アミン、芳香族アミンや、その置換体、誘導体などから適宜選択される。また、かかるアミン類は、主鎖にヘテロ原子を含むものであっても良い。   In the present invention, the amines (amines forming the atomic group R) used as a raw material for the liquid crystalline benzoxazine-based compound are appropriately selected from aliphatic amines, aromatic amines, substituted products and derivatives thereof. The Such amines may contain hetero atoms in the main chain.

本液晶性ベンゾオキサジン系化合物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、反応容器に上記の各必須成分(フェノール類、アミン類、ホルムアルデヒド)と任意成分(溶媒等)とを一度にまたは順次投入し、加熱、還流を行うことで製造する方法を適用することができる。   The production method of the present liquid crystalline benzoxazine-based compound is not particularly limited. For example, the above-mentioned essential components (phenols, amines, formaldehyde) and optional components (solvent, etc.) are charged into the reaction vessel at once or sequentially. Then, a method of producing by heating and refluxing can be applied.

また、予めベンゾオキサジン系化合物(例えばヒドロキシベンズアルデヒドを原料として生成されるアルデヒド基含有ベンゾオキサジン化合物)を製造し、次いで、原子団Xを付加するべく、その原料(例えばフェニレンジアミン等)を反応させて製造する方法を適用することができる。   In addition, a benzoxazine-based compound (for example, an aldehyde group-containing benzoxazine compound produced using hydroxybenzaldehyde as a raw material) is manufactured in advance, and then the raw material (for example, phenylenediamine) is reacted to add an atomic group X. The manufacturing method can be applied.

本液晶性ベンゾオキサジン系化合物においてベンゾオキサジン環は重合基であり、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、そのベンゾオキサジン環の開環によって重合可能な液晶モノマーである。このため、液晶状態で重合して高分子を生成し得る。本液晶性ベンゾオキサジン系化合物をベンゾオキサジン環の開環重合により高分子化すると、フェノール樹脂(ポリベンゾオキサジン)となる。   In the present liquid crystalline benzoxazine-based compound, the benzoxazine ring is a polymerization group, and the present liquid crystalline benzoxazine-based compound is a liquid crystal monomer that can be polymerized by opening the benzoxazine ring. For this reason, it can polymerize in a liquid crystal state to produce a polymer. When this liquid crystalline benzoxazine-based compound is polymerized by ring-opening polymerization of a benzoxazine ring, a phenol resin (polybenzoxazine) is obtained.

本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、通常、200〜230℃程度で10〜180分程度加熱することにより重合(硬化)される。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound is usually polymerized (cured) by heating at about 200 to 230 ° C. for about 10 to 180 minutes.

一般に、ベンゾオキサジン系化合物の重合は、触媒の非存在下の加熱による開環重合で反応が進行させることができるので、触媒が必要ない上、重合過程で副生成物の発生はなく、ボイドのない寸法安定性の良いポリマーを得ることができる。   In general, the polymerization of a benzoxazine-based compound can proceed by ring-opening polymerization by heating in the absence of a catalyst, so that no catalyst is required and no by-product is generated during the polymerization process. A polymer having good dimensional stability can be obtained.

本液晶性ベンゾオキサジン系化合物についても、当然、他のベンゾオキサジン系化合物と同様、無触媒下の加熱で重合できるが、一般に用いられる触媒を用いて重合を行っても良い。   Of course, the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be polymerized by heating in the absence of a catalyst as in the case of other benzoxazine-based compounds. However, polymerization may be performed using a generally used catalyst.

本発明の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物は、本発明の液晶性ベンゾオキサジン系化合物と添加物とを含んでなる混合物であり、最終的に高分子体を生成するための組成物である。特に、高分子液晶のポリベンゾオキサジン系樹脂が所望される場合には、液晶性ベンゾオキサジン系化合物を液晶状態で重合することが非常に重要になる。ところが、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲は、その重合温度よりも低温側にあることも多い。そこで、液晶性ベンゾオキサジン系化合物に添加物を配合することで、重合温度を低下させ、液晶状態を保持したまま液晶性ベンゾオキサジン系化合物が重合されるように液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物は設計されているのである。   The liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition of the present invention is a mixture comprising the liquid crystalline benzoxazine-based compound of the present invention and an additive, and is a composition for finally producing a polymer. In particular, when a polybenzoxazine-based resin of a polymer liquid crystal is desired, it is very important to polymerize a liquid crystalline benzoxazine-based compound in a liquid crystal state. However, the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound is often lower than the polymerization temperature. Therefore, by adding an additive to the liquid crystalline benzoxazine-based compound, the liquid crystalline benzoxazine-based polymerized composition is polymerized so that the polymerization temperature is lowered and the liquid crystalline benzoxazine-based compound is polymerized while maintaining the liquid crystal state. It is designed.

ここで、添加物は、無機酸、無機塩基、有機酸、有機塩基であって、好適にはベンゾオキサジンの開環重合を促進するものが用いられる。かかる添加物としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸、安息香酸、フェノール、チオフェノール、ピリジン、トリアルキルアミン、ジアザビシクロウンデセン、ヒスチジン、イミダゾリウム化合物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Here, the additive is an inorganic acid, an inorganic base, an organic acid, or an organic base, and preferably an additive that promotes ring-opening polymerization of benzoxazine. Examples of such additives include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, formic acid, acetic acid, citric acid, oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, Examples include benzoic acid, phenol, thiophenol, pyridine, trialkylamine, diazabicycloundecene, histidine, and imidazolium compounds. These may be used alone or in combination of two or more.

更に好適には、重合触媒として汎用される塩酸、パラトルエンスルホン酸(p−トルエンスルホン酸)、安息香酸、フェノール、チオフェノール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどが上記添加物として用いられ、特に好適には、p−トルエンスルホン酸や、2−エチル−4−メチルイミダゾールが用いられる。   More preferably, hydrochloric acid, p-toluenesulfonic acid (p-toluenesulfonic acid), benzoic acid, phenol, thiophenol, 2-ethyl-4-methylimidazole and the like, which are widely used as a polymerization catalyst, are used as the additive, Particularly preferably, p-toluenesulfonic acid or 2-ethyl-4-methylimidazole is used.

かかる添加物の配合量は、添加物の種類に応じて適宜選択されるが、液晶ベンゾオキサジン系化合物100重量部に対して0.001重量部以上、50重量部以下とすることが望ましい。添加物の配合量が0.001重量部未満では、液晶温度範囲を拡大させることや、重合温度を低下させることができず、50重量部を超えると巨視的な相分離が起こりやすくなるためである。   The amount of the additive is appropriately selected according to the kind of the additive, but is desirably 0.001 part by weight or more and 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal benzoxazine-based compound. If the blending amount of the additive is less than 0.001 part by weight, the liquid crystal temperature range cannot be expanded and the polymerization temperature cannot be lowered, and if it exceeds 50 parts by weight, macroscopic phase separation tends to occur. is there.

また、添加物がp−トルエンスルホン酸または2−エチル−4−メチルイミダゾールである場合など、液晶ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲調整を行うことができる。ここで液晶温度範囲の上限温度上昇を目的としてかかる添加物を配合する場合には、その配合量は、好適には液晶ベンゾオキサジン系化合物100重量部に対して、0.01重量部以上10重量部未満であり、更に好適には0.01重量部以上5重量部以下である。かかる範囲であれば、添加物の配合により、液晶上限温度の高温化や液晶温度範囲の拡大、重合温度低下を実現しつつ、重合生成物となるベンゾオキサジン系樹脂の耐熱性や誘電特性を大きく低下させない。   Moreover, liquid crystal temperature range adjustment of a liquid crystal benzoxazine type compound can be performed, such as when an additive is p-toluenesulfonic acid or 2-ethyl-4-methylimidazole. Here, when such an additive is blended for the purpose of increasing the upper limit temperature of the liquid crystal temperature range, the blending amount is preferably 0.01 parts by weight or more and 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal benzoxazine-based compound. Less than 0.01 parts by weight, and more preferably 0.01 parts by weight or more and 5 parts by weight or less. Within such a range, by adding the additive, the heat resistance and dielectric properties of the benzoxazine-based resin, which is the polymerization product, can be greatly increased while increasing the liquid crystal upper limit temperature, expanding the liquid crystal temperature range, and lowering the polymerization temperature. Do not decrease.

ここで、配合量増加に伴って重合温度を低下させる添加物を用いる場合、重合温度と液晶温度範囲との乖離が大きいと多量の添加物配合が必要となって、重合生成物となるベンゾオキサジン系樹脂の耐熱性や誘電特性を低下させてしまうといった不具合を生じかねない。本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、上記したように、原子団R2の分子構造を変更することで液晶温度範囲の上限値を上昇させることができ、その結果、重合温度の調整幅を狭小化できる。このため、液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物に配合される添加物の配合量を抑制することができ、重合生成物となるベンゾオキサジン系樹脂の耐熱性や誘電特性が、ベンゾオキサジン系樹脂以外の他の成分によって大きく低下してしまうといった事態を回避できる。   Here, when using an additive that lowers the polymerization temperature as the blending amount increases, if the difference between the polymerization temperature and the liquid crystal temperature range is large, a large amount of additive blending is required, and the benzoxazine that becomes the polymerization product This may cause problems such as lowering the heat resistance and dielectric properties of the resin. As described above, the liquid crystalline benzoxazine-based compound can increase the upper limit of the liquid crystal temperature range by changing the molecular structure of the atomic group R2, and as a result, the adjustment range of the polymerization temperature can be narrowed. . For this reason, the compounding quantity of the additive mix | blended with liquid crystalline benzoxazine-type polymerization composition can be suppressed, and the heat resistance and dielectric property of the benzoxazine-type resin used as a polymerization product are other than benzoxazine-type resin. It is possible to avoid a situation where it is greatly reduced by other components.

また、本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物は、1種類の添加物が配合されたもののみならず、複数種類の添加物が配合されてもよい。また、上述した添加物以外の他の成分を含んで構成されても良い。かかる成分としては、例えば、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の各種フィラーや、液晶性ベンゾオキサジン系化合物と共重合する共重合成分等が例示される。   In addition, the present liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition may be blended not only with one kind of additive but also with a plurality of kinds of additives. Moreover, you may be comprised including components other than the additive mentioned above. Examples of such components include various fillers such as alumina, titania, and calcium carbonate, and copolymer components that copolymerize with liquid crystalline benzoxazine compounds.

本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物に配合される共重合成分としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The copolymer component to be blended in the liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, an unsaturated polyester resin, a polyimide resin, a polyamide resin, and a polyurethane resin. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

また、本液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、加熱した際にヒドロキシ基が生じるので、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等のヒドロキシ基と反応性を有する官能基を有する樹脂と共架橋することができ、これらの樹脂の力学的特性等を大幅に改善できる。特に、エポキシ樹脂が簡便に硬化物を得ることができるという点からより好ましい。   In addition, since this liquid crystalline benzoxazine-based compound generates a hydroxy group when heated, it can be co-crosslinked with a resin having a functional group reactive with a hydroxy group such as an epoxy resin or a phenol resin. The mechanical properties of the resin can be greatly improved. In particular, an epoxy resin is more preferable because a cured product can be easily obtained.

エポキシ樹脂としては、少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物であれば特に限定されない。具体的には、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ヘキサヒドロビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ピロカテコール、レゾルシノール、クレゾールノボラック、テトラブロモビスフェノールA、トリヒドロキシビフェニル、ビスレゾルシノール、ビスフェノールヘキサフルオロアセトン、テトラメチルビスフェノールF、ビキシレノール、ジヒドロキシナフタレン等の多価フェノールとエピクロルヒドリンとの反応によって得られるグリシジルエーテル型;グリセリン、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の脂肪族多価アルコールとエピクロルヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジルエーテル型;p−オキシ安息香酸、β−オキシナフトエ酸等のヒドロキシカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるグリシジルエーテルエステル型;フタル酸、メチルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラハイドロフタル酸、ヘキサハイドロフタル酸、エンドメチレンテトラハイドロフタル酸、エンドメチレンヘキサハイドロフタル酸、トリメリット酸、重合脂肪酸等のポリカルボン酸から誘導されるポリグリシジルエステル型;アミノフェノール、アミノアルキルフェノール等から誘導されるグリシジルアミノグリシジルエーテル型;アミノ安息香酸から誘導されるグリシジルアミノグリシジルエステル型;アニリン、トルイジン、トリブロムアニリン、キシリレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、ビスアミノメチルシクロヘキサン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン等から誘導されるグリシジルアミン型;さらにエポキシ化ポリオレフィン、グリシジルヒダントイン、グリシジルアルキルヒダントイン、トリグリシジルシアヌレート等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a compound having at least one epoxy group. Specifically, for example, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, hexahydrobisphenol A, tetramethylbisphenol A, pyrocatechol, resorcinol, cresol novolac, tetrabromobisphenol A, trihydroxybiphenyl, bisresorcinol, bisphenol hexafluoroacetone Glycidyl ether type obtained by reaction of polychlorophenol such as tetramethylbisphenol F, bixylenol, dihydroxynaphthalene and epichlorohydrin; glycerin, neopentyl glycol, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, polyethylene glycol, Aliphatic polyhydric alcohols such as polypropylene glycol and epichlorohydrin Polyglycidyl ether type obtained by the reaction of glycidyl ether ester type obtained by the reaction of hydroxycarboxylic acid such as p-oxybenzoic acid and β-oxynaphthoic acid and epichlorohydrin; phthalic acid, methylphthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid , Tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, endomethylenehexahydrophthalic acid, trimellitic acid, polyglycidyl ester type derived from polycarboxylic acid such as polymerized fatty acid; aminophenol, aminoalkylphenol Glycidylaminoglycidyl ether type derived from glycidylaminoglycidyl ester type derived from aminobenzoic acid; aniline, toluidine, tribromoaniline, xylylenediamine Glycidylamine type derived from amine, diaminocyclohexane, bisaminomethylcyclohexane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, etc .; epoxidized polyolefin, glycidylhydantoin, glycidylalkylhydantoin, triglycidylsia Examples include nurate. These may be used alone or in combination of two or more.

上述したように、本発明の液晶性ベンゾオキサジン系化合物によれば、上記構造を備えることにより、液晶性を付与することが困難であったベンゾオキサジン系化合物に液晶性を付与することができる。これによれば、液晶モノマーとして、ベンゾオキサジン系化合物を提供できる。また、かかる液晶性ベンゾオキサジン系化合物に起因する骨格を導入した高分子を生成することができる。更に、本発明の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物によれば、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の重合温度を調整でき、液晶性ベンゾオキサジン系化合物を液晶状態で重合することを容易化できる。   As described above, according to the liquid crystalline benzoxazine-based compound of the present invention, liquid crystallinity can be imparted to the benzoxazine-based compound that has been difficult to impart liquid crystallinity by having the above structure. According to this, a benzoxazine-based compound can be provided as a liquid crystal monomer. In addition, a polymer having a skeleton derived from the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be generated. Furthermore, according to the liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition of the present invention, the polymerization temperature of the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be adjusted, and the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be easily polymerized in a liquid crystal state.

次に、実施例および比較例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

なお、下記の分析方法により各実施例及び比較例にて合成した化合物の構造決定と液晶性の評価とを行った。   In addition, the structure determination of the compound synthesize | combined in each Example and the comparative example and evaluation of liquid crystallinity were performed with the following analysis method.

(構造決定)構造決定はプロトン核磁気共鳴(1H NMR)により行った。重水素化クロロホルムまたは重水素化ジメチルスルホキシドを測定溶媒として用い、室温で1H NMRを測定した。尚、図1から図10において、各図の上方には測定した化合物を示し、下方にその測定結果の1H NMRスペクトルを示している。また、図の上方に示された化合物の1H NMRスペクトルにて特定された部位は、同じ図の下方に示されている1H NMRスペクトルの対応するピークに付したアルファベット記号と同じ記号で指し示している。 (Structure Determination) Structure determination was performed by proton nuclear magnetic resonance (1H NMR). 1H NMR was measured at room temperature using deuterated chloroform or deuterated dimethyl sulfoxide as a measurement solvent. In FIGS. 1 to 10, the measured compounds are shown above each figure, and the 1H NMR spectrum of the measurement results is shown below. In addition, the site specified in the 1H NMR spectrum of the compound shown in the upper part of the figure is indicated by the same symbol as the alphabetic symbol attached to the corresponding peak of the 1H NMR spectrum shown in the lower part of the same figure. .

(液晶性評価試験)液晶性評価試験は示差走査熱量計(DSC)及び偏光顕微鏡により行った。DSC測定は、アルミニウムパンに封入したサンプルを窒素雰囲気下、5℃毎分(実施例13のみ10℃毎分)の速度で昇温及び降温測定を行った。また、偏光顕微鏡観察は、ガラス板で挟んだサンプルをホットステージ上で、5℃毎分の速度で昇温及び降温を行い、クロスニコル条件下で相状態を観察することで行った。 (Liquid Crystallinity Evaluation Test) The liquid crystallinity evaluation test was performed with a differential scanning calorimeter (DSC) and a polarizing microscope. In the DSC measurement, the temperature of the sample enclosed in the aluminum pan was measured at a rate of 5 ° C. per minute (only Example 13 was 10 ° C. per minute) in a nitrogen atmosphere. Moreover, the polarization microscope observation was performed by raising and lowering the temperature of a sample sandwiched between glass plates on a hot stage at a rate of 5 ° C. per minute and observing the phase state under crossed Nicols conditions.

(重合温度評価)重合温度評価は示差走査熱量計(DSC)により行った。DSC測定は、アルミニウムパンに封入したサンプルを窒素雰囲気下、5℃毎分の速度で昇温及び降温測定を行った。尚、重合は発熱反応として観察されるため、実施例においては、DSCにて上記条件で測定した場合に、昇温過程において発熱反応が開始される温度(重合開始温度)からその発熱反応が終了する温度(重合終了温度)までを重合温度とした。 (Evaluation of polymerization temperature) The evaluation of the polymerization temperature was performed by a differential scanning calorimeter (DSC). In the DSC measurement, the temperature of the sample enclosed in the aluminum pan was measured at a rate of 5 ° C. per minute in a nitrogen atmosphere. Since polymerization is observed as an exothermic reaction, in the examples, when measured under the above conditions by DSC, the exothermic reaction ends from the temperature at which the exothermic reaction starts (polymerization start temperature) in the temperature rising process. The temperature up to the temperature (polymerization completion temperature) was defined as the polymerization temperature.

<実施例1>
まず式(4)に示す原料フェノール(液晶性を有するフェノール)の合成を、R. A.
Vora, R. S. Gupta, Molecular Crystals and Liquid Crystals,56,31(1979)を参照して行った。
<Example 1>
First, synthesis of the raw material phenol (liquid crystal phenol) represented by the formula (4)
Vora, RS Gupta, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 56, 31 (1979).

Figure 2011016787
Figure 2011016787

具体的には、三口フラスコに4−ヘプチルオキシ安息香酸(和光純薬工業社製)0.02molをとり、無水THF5gで溶解後、塩化チオニル0.2molを加え、DMF数滴を滴下した後、35℃で8時間反応を行った。トラップを2個つなげダイアフラムポンプで減圧し、未反応の塩化チオニルを2時間程度蒸留した。その後、反応温度を40℃とし、ロータリー真空ポンプに変えてさらに2時間蒸留した.窒素パージにて常圧に戻してから、無水THF20ml、p−ヒドロキシベンズアルデヒド(和光純薬工業社製)0.02molを加え、無水ピリジン0.02molを滴下した。そして、窒素雰囲気下、50℃で8時間反応を行った。次いで、メタノール20mlを加えた後、500mlの水に溶液を滴下し、再沈澱した。当該反応液をガラスフィルターでろ過し、回収した固体をアセトンに溶解後、無水硫酸ナトリウムで脱水した。   Specifically, 0.02 mol of 4-heptyloxybenzoic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is taken in a three-necked flask, dissolved in 5 g of anhydrous THF, 0.2 mol of thionyl chloride is added, and several drops of DMF are added dropwise. The reaction was performed at 35 ° C. for 8 hours. Two traps were connected and the pressure was reduced with a diaphragm pump, and unreacted thionyl chloride was distilled for about 2 hours. Thereafter, the reaction temperature was set to 40 ° C., and the distillation was further continued for 2 hours by changing to a rotary vacuum pump. After returning to normal pressure with nitrogen purge, 20 ml of anhydrous THF and 0.02 mol of p-hydroxybenzaldehyde (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, and 0.02 mol of anhydrous pyridine was added dropwise. And reaction was performed at 50 degreeC under nitrogen atmosphere for 8 hours. Subsequently, 20 ml of methanol was added, and then the solution was dropped into 500 ml of water to cause reprecipitation. The reaction solution was filtered through a glass filter, and the collected solid was dissolved in acetone and dehydrated with anhydrous sodium sulfate.

無水硫酸ナトリウムをろ過で取り除き、減圧濃縮、真空乾燥(常温で数時間、更に80℃で数時間)を行い、収量5.06g、収率74.3%で白色固体(I)を得た。そして、得られた白色固体(I)0.015molを三口フラスコにとり、エタノール35mlで溶解させた後、p−アミノフェノール(和光純薬工業社製)0.015molを加えてから、オイルバスにて100℃に加温しながら5時間還流を行った。   Anhydrous sodium sulfate was removed by filtration, vacuum concentration and vacuum drying (room temperature for several hours, further 80 ° C. for several hours) were carried out to obtain a white solid (I) in a yield of 5.06 g and a yield of 74.3%. Then, 0.015 mol of the obtained white solid (I) is placed in a three-necked flask, dissolved in 35 ml of ethanol, 0.015 mol of p-aminophenol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added, and then an oil bath is used. While heating to 100 ° C., refluxing was performed for 5 hours.

還流によって生じた沈澱を、ガラスフィルターを用いて吸引ろ過で集め、100mlのメタノールで洗浄後THFに溶解したものについて、ダイアフラムポンプで20分程度乾燥した後、更に真空乾燥(80℃で4時間)を行った。これにより、収量4.02g、収率62.5%で白色固体(II)を得た。得られた生成物(白色固体(II))の1H NMRスペクトルを図1に示す。   The precipitate produced by reflux was collected by suction filtration using a glass filter, washed with 100 ml of methanol and dissolved in THF, and then dried with a diaphragm pump for about 20 minutes, followed by further vacuum drying (at 80 ° C. for 4 hours). Went. As a result, a white solid (II) was obtained in a yield of 4.02 g and a yield of 62.5%. A 1H NMR spectrum of the obtained product (white solid (II)) is shown in FIG.

図1からわかるように、10ppm付近のアルデヒド基のシグナルが消失し、アゾメチンのシグナルが8.4ppmに現れ、積分比も一致することから上記の式(4)に示す目的生成物(原料フェノール)であることを確認した。   As can be seen from FIG. 1, the signal of the aldehyde group near 10 ppm disappears, the signal of azomethine appears at 8.4 ppm, and the integration ratio also matches, so the target product (raw material phenol) shown in the above formula (4) It was confirmed that.

次に、50mlの3ツ口フラスコに10mlのクロロホルムをとり、ブチルアミン(和光純薬工業社製)2mmolを溶解し、氷浴中でホルマリン(37%水溶液)をホルムアルデヒド換算で4mmol加え、10分撹拌した。ここへ、合成した原料フェノールである白色固体(II)1mmol(0.43g)を加え、還流温度(約61℃)で12時間反応させた。反応終了後、100mlのメタノール中に反応溶液を滴下した後、沈澱物を濾別し、濾別した沈澱物を10mlのメタノールで洗浄、真空乾燥することで、式(5)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物1の0.30g(収率58%)を得た。   Next, take 10 ml of chloroform in a 50 ml three-necked flask, dissolve 2 mmol of butylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), add 4 mmol of formalin (37% aqueous solution) in terms of formaldehyde in an ice bath, and stir for 10 minutes. did. To this, 1 mmol (0.43 g) of white solid (II), which was the synthesized raw material phenol, was added and reacted at reflux temperature (about 61 ° C.) for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was dropped into 100 ml of methanol, and then the precipitate was filtered off. The filtered precipitate was washed with 10 ml of methanol and vacuum-dried, whereby the liquid crystalline benzoate represented by formula (5) was obtained. 0.30 g (yield 58%) of oxazine compound 1 was obtained.

得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物1について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(5)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物1について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   The structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 1 was determined by NMR, and it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was the target structure represented by the formula (5). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 1 was evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例2>
実施例1にて用いたブチルアミンをメチルアミン(キシダ化学社製)に変更した以外は、上記実施例1と同様の操作にて、式(6)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物2を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物2について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(6)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物2について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。
<Example 2>
A liquid crystalline benzoxazine compound 2 represented by the formula (6) was synthesized by the same operation as in Example 1 except that the butylamine used in Example 1 was changed to methylamine (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.). . The yield was around 50%. The structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 was determined by NMR, and it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was the target structure represented by the formula (6). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 was evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例3>
実施例1にて用いたブチルアミンをオクチルアミン(和光純薬工業社製)に変更した以外は、上記実施例1と同様の操作にて、式(7)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物3を合成した。収率は、50%前後であった。
<Example 3>
The liquid crystalline benzoxazine-based compound 3 represented by the formula (7) was prepared in the same manner as in Example 1 except that butylamine used in Example 1 was changed to octylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Synthesized. The yield was around 50%.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

図2は、実施例3の液晶性ベンゾオキサジン系化合物3の1H NMRスペクトルである。4.0ppm、4.95ppm付近にオキサジン環のメチレンプロトンのシグナルが確認でき、積分比も一致することから式(7)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物3であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物3について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   FIG. 2 is a 1H NMR spectrum of liquid crystalline benzoxazine compound 3 of Example 3. Since the signals of methylene protons of the oxazine ring were confirmed at around 4.0 ppm and 4.95 ppm and the integration ratio was also consistent, it was confirmed that the compound was a liquid crystalline benzoxazine compound 3 represented by formula (7). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 3 was evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
まず式(8)に示す原料フェノール(アゾメチンフェノール)の合成を行った。
<Example 4>
First, a raw material phenol (azomethine phenol) represented by the formula (8) was synthesized.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

具体的には、三口フラスコにテレフタルアルデヒド(和光純薬社製)0.01molをとり、THF40mlで溶解後、4−n−オクチルアニリン(東京化成工業社製)0.01molを加えて5時間還流してから、さらにp−アミノフェノール(和光純薬工業社製)0.01molを加えて5時間還流した。その後、減圧乾燥により溶媒を除いてから、メタノールで洗浄し、次いで、熱ヘキサンで洗浄した。そして、減圧乾燥を行い、黄色粉末状生成物を収率45%(1.86g)で得た。得られた黄色粉末状生成物の1H NMRスペクトルを図3に示す。   Specifically, 0.01 mol of terephthalaldehyde (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is taken in a three-necked flask, dissolved in 40 ml of THF, 0.01 mol of 4-n-octylaniline (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is added and refluxed for 5 hours. Then, 0.01 mol of p-aminophenol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and refluxed for 5 hours. Thereafter, the solvent was removed by drying under reduced pressure, followed by washing with methanol and then washing with hot hexane. And it dried under reduced pressure and obtained the yellow powdery product in 45% (1.86g) yield. The 1H NMR spectrum of the obtained yellow powdery product is shown in FIG.

図3からもわかるようにアゾメチンのシグナルが見られ、積分値も一致することから、得られた黄色粉末状生成物は、式(8)に示すアゾメチンフェノールであることを確認した。   As can be seen from FIG. 3, the signal of azomethine was observed and the integrated values also coincided, so that the obtained yellow powder product was confirmed to be azomethine phenol represented by the formula (8).

次に、50mlの3ツ口フラスコに10mlのクロロホルムをとり、オクチルアミン(和光純薬工業社製)2mmolを溶解し、氷浴中でホルマリン(37%水溶液)をホルムアルデヒド換算で4mmol加え、10分撹拌した。さらに、上記の操作で得られた式(8)に示すアゾメチンフェノール1mmol(0.41g)を加え、還流温度(約61℃)で12時間反応させた。反応終了後、100mlのメタノール中に反応溶液を滴下し、沈澱物を濾別し、濾別した沈澱物を10mlのメタノールで洗浄、真空乾燥することで式(9)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物4の0.29g(収率51%)を得た。   Next, take 10 ml of chloroform in a 50 ml three-necked flask, dissolve 2 mmol of octylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), add 4 mmol of formalin (37% aqueous solution) in terms of formaldehyde in an ice bath, and add 10 minutes. Stir. Further, 1 mmol (0.41 g) of azomethine phenol represented by the formula (8) obtained by the above operation was added, and the mixture was reacted at a reflux temperature (about 61 ° C.) for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution is dropped into 100 ml of methanol, the precipitate is filtered off, and the precipitate separated by filtration is washed with 10 ml of methanol and dried in vacuo to give a liquid crystalline benzoxazine-based compound represented by formula (9). 0.29 g (yield 51%) of compound 4 was obtained.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

図4は、実施例4の液晶性ベンゾオキサジン系化合物4の1H NMRスペクトルである。4.0ppm、4.95ppm付近にオキサジン環のメチレンプロトンのシグナルが確認でき、積分比も一致することから式(9)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物4であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物4について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   4 is a 1H NMR spectrum of liquid crystalline benzoxazine compound 4 of Example 4. FIG. The signals of methylene protons on the oxazine ring were confirmed at around 4.0 ppm and 4.95 ppm, and the integral ratio was also in agreement, confirming that it was a liquid crystalline benzoxazine compound 4 represented by formula (9). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 4 was evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
3つ口フラスコに、溶媒としてジオキサンを加え、ホルムアルデヒド0.04mol、1,4−ブタンジアミン(和光純薬工業社製)0.01mol、4,4’−ビフェノール(和光純薬工業社製)0.01molを順次添加し、100℃で6時間反応させた。1M−Na2CO3水溶液、水で生成物を各2回洗浄し、減圧乾燥後、エーテル中で再沈殿を行って精製し、更に、減圧乾燥することにより粉末状の物質を得た。精製後の収率は、75%程度であった。
<Comparative Example 1>
Dioxane as a solvent is added to a three-necked flask, and 0.04 mol of formaldehyde, 1,4-butanediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.01 mol, 4,4′-biphenol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0 .01 mol was sequentially added and reacted at 100 ° C. for 6 hours. The product was washed twice with a 1M-Na2CO3 aqueous solution and water, dried under reduced pressure, purified by reprecipitation in ether, and further dried under reduced pressure to obtain a powdery substance. The yield after purification was about 75%.

図5に示す1H NMRスペクトルから、得られた粉末状の物質は、式(10)に示すベンゾオキサジン系化合物1であることを確認した。   From the 1H NMR spectrum shown in FIG. 5, it was confirmed that the obtained powdery substance was a benzoxazine-based compound 1 represented by the formula (10).

Figure 2011016787
Figure 2011016787

また、サイズ除去クロマトグラフィーより分子量(ポリスチレン換算)を求めたところ数平均分子量は800程度で、重合度lは2程度であった。次いで、得られたベンゾオキサジン系化合物1について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   Further, when the molecular weight (polystyrene conversion) was determined by size removal chromatography, the number average molecular weight was about 800 and the degree of polymerization l was about 2. Next, the obtained benzoxazine-based compound 1 was evaluated for liquid crystal properties. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
3つ口フラスコに、溶媒としてクロロホルムを加え、ホルムアルデヒド0.04mol、ブチルアミン(和光純薬工業社製)0.02mol、4,4'−ビフェノール(和光純薬工業社製)0.02molを順次添加し、6時間還流した。
<Comparative Example 2>
Chloroform is added as a solvent to a three-necked flask, and 0.04 mol of formaldehyde, 0.02 mol of butylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 0.02 mol of 4,4′-biphenol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are sequentially added. And refluxed for 6 hours.

生成物は3M−NaOH水溶液で1回洗浄後、0.5M〜1M−HCl水溶液で2〜3回洗浄し、更に、3M−NaOH水溶液で2〜3回洗浄後、最後に水で中性になるまで洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、減圧乾燥し、白色結晶を得た。収率は、45%程度であった。   The product is washed once with 3M-NaOH aqueous solution, then washed with 0.5M-1M-HCl aqueous solution 2-3 times, further washed with 3M-NaOH aqueous solution 2-3 times, and finally neutralized with water. Washed until After dehydration with anhydrous sodium sulfate, it was dried under reduced pressure to obtain white crystals. The yield was about 45%.

図6に示す1H NMRスペクトルにおいて、4.0ppm、4.95ppm付近にオキサジン環のメチレンプロトンのシグナルが確認でき、積分比もアルキレン鎖、芳香環と一致することから、得られた白色結晶は、式(11)に示すベンゾオキサジン系化合物2(n=3)であることを確認した。   In the 1H NMR spectrum shown in FIG. 6, a signal of methylene protons of the oxazine ring can be confirmed around 4.0 ppm and 4.95 ppm, and the integral ratio also matches the alkylene chain and aromatic ring. It was confirmed that this was a benzoxazine-based compound 2 (n = 3) represented by the formula (11).

また、上記ジアミンをブチルアミンからオクチルアミン(和光純薬工業社製)に変更して、同様に白色結晶を得た。図示を省略するが、1H NMRスペクトルから式(11)に示すベンゾオキサジン系化合物3(n=7)であることを確認した。次いで、得られたベンゾオキサジン系化合物2,3について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   The diamine was changed from butylamine to octylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and white crystals were similarly obtained. Although not shown, it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was a benzoxazine compound 3 (n = 7) represented by the formula (11). Next, the obtained benzoxazine compounds 2 and 3 were evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<比較例3>
3つ口フラスコに、溶媒としてクロロホルムを加え、ホルムアルデヒド0.02mol、ブチルアミン(和光純薬工業社製)0.01mol、4−ヒドロキシ−4'−シアノビフェニル(東京化成工業社製)0.01molを順次添加し、10時間還流した。
<Comparative Example 3>
Chloroform is added to a three-necked flask as a solvent, and 0.02 mol of formaldehyde, 0.01 mol of butylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 0.01 mol of 4-hydroxy-4′-cyanobiphenyl (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Sequentially added and refluxed for 10 hours.

生成物は減圧乾燥後、ヘキサン中で再結晶することで精製した。尚、シアノビフェニルはアルカリ溶液に溶解するため、洗浄操作は省略した。精製後の収率は、24%程度であった。得られた黄色結晶の1H NMRスペクトルを図7に示す。   The product was purified by recrystallization in hexane after drying under reduced pressure. Since cyanobiphenyl was dissolved in an alkaline solution, the washing operation was omitted. The yield after purification was about 24%. FIG. 7 shows the 1H NMR spectrum of the obtained yellow crystals.

図7からもわかるように4.0ppm、4.95ppm付近にオキサジン環のメチレンプロトンのシグナルが確認でき、積分比もアルキレン鎖、芳香環と一致することから式(12)に示す構造のベンゾオキサジン系化合物4であることを確認した。次いで、得られたベンゾオキサジン系化合物4について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   As can be seen from FIG. 7, the signals of methylene protons of the oxazine ring can be confirmed around 4.0 ppm and 4.95 ppm, and the integration ratio also matches that of the alkylene chain and aromatic ring, so that the benzoxazine having the structure shown in formula (12) It was confirmed to be System Compound 4. Next, the obtained benzoxazine-based compound 4 was evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<比較例4>
クロロホルムを3つ口フラスコに取り、ホルムアルデヒド0.02mol、4−n−ブチルアニリン(東京化成工業社製)0.01mol、3−メトキシフェノール(東京化成工業社製)0.01molの順に加え、95℃で12時間還流を行った。生成物は0.5MのHCl水溶液、1MのNaOH水溶液でそれぞれ2回洗浄してから、中性になるまで水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで脱水し、室温で(15℃程度)減圧乾燥した。その後、さらにヘキサン中で再結晶することにより精製し、黄白色結晶を得た。得られた黄白色結晶の1H NMRスペクトルを図8に示す。
<Comparative example 4>
Chloroform was taken in a three-necked flask and added in the order of 0.02 mol of formaldehyde, 0.01 mol of 4-n-butylaniline (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0.01 mol of 3-methoxyphenol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 95 Reflux was carried out for 12 hours at ° C. The product was washed twice with 0.5 M HCl aqueous solution and 1 M NaOH aqueous solution, respectively, and then washed with water until neutral, then dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and dried under reduced pressure at room temperature (about 15 ° C.). did. Thereafter, it was further purified by recrystallization in hexane to obtain yellowish white crystals. The 1H NMR spectrum of the obtained yellowish white crystal is shown in FIG.

図8からもわかるようにオキサジン環のシグナルが認められ、メトキシ基のメチル(図8中にSで示す)を基準とした時に積分値も一致することから、式(13)に示す構造のベンゾオキサジン系化合物5であることを確認した。次いで、得られたベンゾオキサジン系化合物5について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   As can be seen from FIG. 8, the signal of the oxazine ring is recognized, and the integrated values match with respect to the methyl of the methoxy group (indicated by S in FIG. 8). It was confirmed to be Oxazine-based Compound 5. Next, the obtained benzoxazine-based compound 5 was evaluated for liquid crystal properties. The results are shown in Table 1.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<比較例5>
アルデヒド基含有ベンゾオキサジンの合成を行うべく、3つ口フラスコにクロロホルムをとり、ブチルアミン0.02mol、ホルムアルデヒド0.04molを加え、95℃で5時間還流させた。この中にヒドロキシベンズアルデヒド(和光純薬工業社製)0.02molを加え、さらに12時間還流させた。生成物は水で3回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、室温(15℃程度)で減圧乾燥させることで収率95%でアルデヒド基含有ベンゾオキサジンを得た。
<Comparative Example 5>
In order to synthesize an aldehyde group-containing benzoxazine, chloroform was taken into a three-necked flask, 0.02 mol of butylamine and 0.04 mol of formaldehyde were added, and the mixture was refluxed at 95 ° C. for 5 hours. To this was added 0.02 mol of hydroxybenzaldehyde (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the mixture was further refluxed for 12 hours. The product was washed three times with water, dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and then dried under reduced pressure at room temperature (about 15 ° C.) to obtain an aldehyde group-containing benzoxazine at a yield of 95%.

図9に生成物(アルデヒド基含有ベンゾオキサジン)の1H NMRスペクトルを示す。図9からもわかるように、アルデヒド基の残存とオキサジン環の生成が認められた。更に、図9において、ベンズアルデヒドとアミンとが反応して生じるアゾメチンのプロトンが認められないことを確認した。また、積分値も理論値にほぼ一致していることから、生成物は、式(14)に示すアルデヒド基含有ベンゾオキサジンであった。   FIG. 9 shows the 1H NMR spectrum of the product (aldehyde group-containing benzoxazine). As can be seen from FIG. 9, the remaining of the aldehyde group and the formation of the oxazine ring were observed. Furthermore, in FIG. 9, it was confirmed that the proton of azomethine generated by the reaction of benzaldehyde and amine was not observed. Further, since the integrated value almost coincided with the theoretical value, the product was an aldehyde group-containing benzoxazine represented by the formula (14).

Figure 2011016787
Figure 2011016787

次に、三つ口フラスコに溶媒THFをとり、得られたアルデヒド基含有ベンゾオキサジン0.01molと、フェニレンジアミン(和光純薬工業社製)0.005molと加え、95℃で10時間還流し、生成物を濃縮した後、ヘキサン中に再沈澱して収率53%で黄色結晶を得た。図10に、得られた黄色結晶の1H NMRスペクトルを示す。図10からもわかるように、アゾメチン基のプロトン(図10においてCで示す)の存在とオキサジン環の残存、更には、9.8ppm付近のアルデヒド基のシグナルの消失を確認し、積分値も理論値にほぼ一致していることから、式(15)に示す化学構造を有する目的のベンゾオキサジン系化合物6であることを確認した。次いで、得られたベンゾオキサジン系化合物6について、液晶性評価を行った。結果を表1に示す。   Next, the solvent THF was taken into a three-necked flask, 0.01 mol of the obtained aldehyde group-containing benzoxazine and 0.005 mol of phenylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, and the mixture was refluxed at 95 ° C. for 10 hours. The product was concentrated and then reprecipitated in hexane to obtain yellow crystals in a yield of 53%. FIG. 10 shows the 1H NMR spectrum of the obtained yellow crystals. As can be seen from FIG. 10, the presence of protons of the azomethine group (indicated by C in FIG. 10), the remaining of the oxazine ring, and the disappearance of the signal of the aldehyde group in the vicinity of 9.8 ppm were confirmed. Since it almost agreed with the value, it was confirmed that it was the target benzoxazine-based compound 6 having the chemical structure represented by the formula (15). Next, the obtained benzoxazine-based compound 6 was evaluated for liquid crystallinity. The results are shown in Table 1.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

表1に示すように、実施例1から実施例4において生成した化合物(液晶性ベンゾオキサジン系化合物1〜4)には、液晶性が認められた。表1には、液晶状態が検出されたものについてその温度範囲を表示している。また、表1において、「−」の表示は、DSC測定および偏光顕微鏡観察のいずれにおいても液晶状態が検出されなかったことを示しており、空欄は(昇温過程において硬化が生じたため)測定を行っていないことを示している。更に、表1における「*」の表示は、偏光顕微鏡観察において液晶状態が検出されなかったことを示している。尚、液晶性評価試験は、上記したようにDSC測定と偏光顕微鏡観察とを併用して行ったが、表1に記載した温度は、偏光顕微鏡観察から得られた結果を示している。   As shown in Table 1, the compounds produced in Examples 1 to 4 (liquid crystalline benzoxazine compounds 1 to 4) exhibited liquid crystallinity. Table 1 shows the temperature range of the liquid crystal state detected. In Table 1, “-” indicates that the liquid crystal state was not detected by either DSC measurement or polarization microscope observation, and the blank indicates measurement (because curing occurred during the temperature rising process). Indicates that you are not going. Furthermore, the display of “*” in Table 1 indicates that the liquid crystal state was not detected in the polarization microscope observation. In addition, although the liquid crystallinity evaluation test was performed using both DSC measurement and polarization microscope observation as described above, the temperatures shown in Table 1 indicate the results obtained from the polarization microscope observation.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

具体的には、実施例1において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物1は、降温過程において、76℃〜87℃の範囲でネマチック液晶となり、52℃〜76℃の範囲でスメクチック液晶となった。実施例2において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物2は、昇温過程において90℃〜122℃の範囲でネマチック液晶となり、降温過程においても、62℃〜123℃の範囲でネマチック液晶、33℃〜62℃の範囲でスメクチック液晶となった。実施例3において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物3は、昇温過程において64℃〜76℃の範囲でネマチック液晶となり、降温過程においては、30℃〜73℃の範囲でスメクチック液晶となった。実施例4において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物4は、降温過程において、58℃〜71℃の範囲でスメクチック液晶となった。   Specifically, the liquid crystalline benzoxazine compound 1 synthesized in Example 1 became a nematic liquid crystal in the range of 76 ° C. to 87 ° C. and became a smectic liquid crystal in the range of 52 ° C. to 76 ° C. in the temperature lowering process. The liquid crystalline benzoxazine compound 2 synthesized in Example 2 becomes a nematic liquid crystal in the range of 90 ° C. to 122 ° C. in the temperature rising process, and also in the range of 62 ° C. to 123 ° C. in the temperature decreasing process. A smectic liquid crystal was formed in the range of 62 ° C. The liquid crystalline benzoxazine compound 3 synthesized in Example 3 became a nematic liquid crystal in the range of 64 ° C. to 76 ° C. in the temperature rising process, and became a smectic liquid crystal in the range of 30 ° C. to 73 ° C. in the temperature lowering process. The liquid crystalline benzoxazine compound 4 synthesized in Example 4 became a smectic liquid crystal in the range of 58 ° C. to 71 ° C. during the temperature lowering process.

一方で、比較例1〜5で合成したいずれのベンゾオキサジン系化合物も、液晶性は示さなかった。表1の結果から明らかなように、本発明の液晶性ベンゾオキサジン系化合物は、液晶性を発現する構造を有しており、従来困難であった、液晶モノマーとし得るベンゾオキサジン系化合物を実現できる。   On the other hand, none of the benzoxazine compounds synthesized in Comparative Examples 1 to 5 showed liquid crystallinity. As is clear from the results in Table 1, the liquid crystalline benzoxazine compound of the present invention has a structure that exhibits liquid crystallinity, and can realize a benzoxazine compound that can be used as a liquid crystal monomer, which has been difficult in the past. .

<実施例5>
実施例1にて用いた4−ヘプチルオキシ安息香酸をp−アニス酸(東京化成工業社製)に変更した以外は、上記実施例1と同様の操作にて、式(16)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物5を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物5について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(16)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物5について、偏光顕微鏡観察により液晶性評価を行った。結果を表2に示す。
<Example 5>
Liquid crystallinity shown in Formula (16) in the same manner as in Example 1 except that 4-heptyloxybenzoic acid used in Example 1 was changed to p-anisic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). A benzoxazine compound 5 was synthesized. The yield was around 50%. The structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 5 was determined by NMR, and from 1H NMR spectrum, it was confirmed to be the target structure represented by the formula (16). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 5 was evaluated for liquid crystallinity by observation with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例6>
実施例5においてブチルアミンをメチルアミン(キシダ化学社製)に変更した以外は、上記実施例5と同様の操作にて、式(17)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物6を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物6について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(17)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物6について、偏光顕微鏡観察により液晶性評価を行った。結果を表2に示す。
<Example 6>
A liquid crystalline benzoxazine-based compound 6 represented by the formula (17) was synthesized in the same manner as in Example 5 except that butylamine was changed to methylamine (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in Example 5. The yield was around 50%. When the structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine compound 6 was determined by NMR, it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was the target structure represented by the formula (17). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 6 was evaluated for liquid crystallinity by observation with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例7>
実施例5においてブチルアミンをオクチルアミン(キシダ化学社製)に変更した以外は、上記実施例5と同様の操作にて、式(18)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物7を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物7について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(18)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物7について、偏光顕微鏡観察により液晶性評価を行った。結果を表2に示す。
<Example 7>
A liquid crystalline benzoxazine compound 7 represented by the formula (18) was synthesized in the same manner as in Example 5 except that butylamine was changed to octylamine (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in Example 5. The yield was around 50%. The structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 7 was determined by NMR, and it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was the target structure represented by the formula (18). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 7 was evaluated for liquid crystal properties by observation with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例8>
実施例1にて用いた4−ヘプチルオキシ安息香酸を4−ブトキシ安息香酸(東京化成工業社製)に変更した以外は、上記実施例1と同様の操作にて、式(19)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物8を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物8について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(19)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物8について、偏光顕微鏡観察により液晶性評価を行った。結果を表2に示す。
<Example 8>
A liquid crystal represented by the formula (19) in the same manner as in Example 1 except that 4-heptyloxybenzoic acid used in Example 1 was changed to 4-butoxybenzoic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). Benzoxazine compound 8 was synthesized. The yield was around 50%. When the structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine compound 8 was determined by NMR, it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was the target structure represented by the formula (19). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 8 was evaluated for liquid crystallinity by observation with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例9>
実施例8においてブチルアミンをメチルアミン(キシダ化学社製)に変更した以外は、上記実施例8と同様の操作にて、式(20)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物9を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物9について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(20)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物9について、偏光顕微鏡観察により液晶性評価を行った。結果を表2に示す。
<Example 9>
A liquid crystalline benzoxazine compound 9 represented by the formula (20) was synthesized in the same manner as in Example 8 except that butylamine was changed to methylamine (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in Example 8. The yield was around 50%. The structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 9 was determined by NMR, and from the 1H NMR spectrum, it was confirmed to be the target structure represented by the formula (20). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 9 was evaluated for liquid crystallinity by observation with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

<実施例10>
実施例9においてメチルアミンをオクチルアミン(キシダ化学社製)に変更した以外は、上記実施例9と同様の操作にて、式(21)に示す液晶性ベンゾオキサジン系化合物10を合成した。収率は50%前後であった。得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物10について、NMRにより構造決定を行ったところ、1H NMRスペクトルから、式(21)に示す目的の構造体であることを確認した。次いで、得られた液晶性ベンゾオキサジン系化合物10について、偏光顕微鏡観察により液晶性評価を行った。結果を表2に示す。
<Example 10>
A liquid crystalline benzoxazine compound 10 represented by the formula (21) was synthesized in the same manner as in Example 9 except that methylamine was changed to octylamine (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in Example 9. The yield was around 50%. The structure of the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 10 was determined by NMR, and it was confirmed from the 1H NMR spectrum that it was the target structure represented by the formula (21). Next, the obtained liquid crystalline benzoxazine-based compound 10 was evaluated for liquid crystallinity by observation with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

表2に示す実施例2,5〜10において合成した化合物(液晶性ベンゾオキサジン系化合物2,5〜10)は、全て液晶性であった。実施例5,7,10において合成した化合物(液晶性ベンゾオキサジン系化合物5,7,10)には、降温過程でのみ液晶性が示された。尚、表2には、昇温過程で液晶状態が検出されたものについてその温度範囲を表示している。表2において、「−」の表示は、DSC測定および偏光顕微鏡観察のいずれにおいても液晶状態が検出されなかったことを示している。尚、液晶性評価試験は、上記したようにDSC測定と偏光顕微鏡観察とを併用して行ったが、表2に記載した温度は、偏光顕微鏡観察から得られた結果を示している。   The compounds synthesized in Examples 2, 5 to 10 shown in Table 2 (liquid crystalline benzoxazine compounds 2, 5 to 10) were all liquid crystalline. The compounds synthesized in Examples 5, 7, and 10 (liquid crystalline benzoxazine compounds 5, 7, and 10) exhibited liquid crystallinity only during the temperature lowering process. Table 2 shows the temperature range of the liquid crystal state detected in the temperature raising process. In Table 2, the display of “−” indicates that the liquid crystal state was not detected in either the DSC measurement or the polarization microscope observation. In addition, although the liquid crystallinity evaluation test was performed using both DSC measurement and polarization microscope observation as described above, the temperatures shown in Table 2 show the results obtained from the polarization microscope observation.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

実施例5おいて合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物5、実施例8において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物8は、原子団R2を構成するアルコキシ基の炭素数のみが異なる構造になっている。液晶性ベンゾオキサジン系化合物5、液晶性ベンゾオキサジン系化合物8のアルコキシ基の炭素数は、それぞれ、1、4である。   The liquid crystalline benzoxazine compound 5 synthesized in Example 5 and the liquid crystalline benzoxazine compound 8 synthesized in Example 8 have structures that differ only in the number of carbon atoms of the alkoxy group constituting the atomic group R2. Carbon number of the alkoxy group of the liquid crystalline benzoxazine-based compound 5 and the liquid crystalline benzoxazine-based compound 8 is 1, 4 respectively.

液晶性ベンゾオキサジン系化合物5は、降温過程でのみ液晶性を示し昇温過程では液晶性を示さなかったが、液晶性ベンゾオキサジン系化合物8は、昇温過程において75℃〜95℃の範囲でネマチック液晶となった。   The liquid crystalline benzoxazine compound 5 showed liquid crystallinity only in the temperature lowering process and did not show liquid crystallinity in the temperature rising process, but the liquid crystalline benzoxazine compound 8 was in the range of 75 ° C. to 95 ° C. in the temperature rising process. It became nematic liquid crystal.

また、実施例2において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物2、実施例9において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物9、実施例6において合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物6も、原子団R2を構成するアルコキシ基の炭素数のみが異なっており、その他の部分は同じ構造の化合物である。液晶性ベンゾオキサジン系化合物2、液晶性ベンゾオキサジン系化合物9、液晶性ベンゾオキサジン系化合物6のアルコキシ基の炭素数は、それぞれ、7、4、1である。   The liquid crystalline benzoxazine compound 2 synthesized in Example 2, the liquid crystalline benzoxazine compound 9 synthesized in Example 9, and the liquid crystalline benzoxazine compound 6 synthesized in Example 6 also constitute the atomic group R2. Only the number of carbon atoms of the alkoxy group is different, and the other parts are compounds of the same structure. The carbon number of the alkoxy group of the liquid crystalline benzoxazine-based compound 2, the liquid crystalline benzoxazine-based compound 9, and the liquid crystalline benzoxazine-based compound 6 is 7, 4, and 1, respectively.

液晶性ベンゾオキサジン系化合物2は、90℃〜122℃の範囲でネマチック液晶となった。液晶性ベンゾオキサジン系化合物9は、80℃〜136℃の範囲でネマチック液晶となった。液晶性ベンゾオキサジン系化合物6は、152℃〜161℃の範囲でネマチック液晶となった。液晶性ベンゾオキサジン系化合物2,6,9においては、アルコキシ基の炭素数が少なくなるほど、液晶温度範囲の上限値が上昇する傾向が示された。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 became a nematic liquid crystal in the range of 90 ° C to 122 ° C. The liquid crystalline benzoxazine compound 9 became a nematic liquid crystal in the range of 80 ° C to 136 ° C. The liquid crystalline benzoxazine-based compound 6 became a nematic liquid crystal in the range of 152 ° C to 161 ° C. In the liquid crystalline benzoxazine compounds 2, 6, and 9, the upper limit of the liquid crystal temperature range tended to increase as the number of carbon atoms of the alkoxy group decreased.

このように、スペーサとなるアルコキシ基の構造をわずかに変化(炭素数を変更)させることで、液晶特性を変化させ、その温度範囲についても変更(高温化)できることが示された。これによれば、構造に由来する液晶性以外のベンゾオキサジンの特性を保ちつつ、液晶温度範囲についての調整を行うことができる。   Thus, it was shown that by slightly changing the structure of the alkoxy group serving as the spacer (changing the number of carbon atoms), the liquid crystal characteristics can be changed, and the temperature range can also be changed (increased in temperature). According to this, the liquid crystal temperature range can be adjusted while maintaining the characteristics of benzoxazine other than liquid crystallinity derived from the structure.

<実施例11>
実施例2で作製した液晶性ベンゾオキサジン系化合物2に、添加物としてパラトルエンスルホン酸を加え液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を作製した。具体的には、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2を5mlサンプル管瓶にとり、パラトルエンスルホン酸(和光純薬工業社製)を所定量加え、THF1mlで溶解した。真空乾燥により溶媒を除去し、液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物となる白色固体試料を得た。本実施例では、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2(100重量部)に対し、パラトルエンスルホン酸を、それぞれ0.4,2,4重量部添加した配合比の異なる3種類の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を作製し、各々について液晶性評価を偏光顕微鏡観察にて行った。また、DSC測定により重合温度(重合温度範囲)を測定した。結果を表3に示す。
<Example 11>
To the liquid crystalline benzoxazine compound 2 produced in Example 2, paratoluenesulfonic acid was added as an additive to produce a liquid crystalline benzoxazine polymer composition. Specifically, the liquid crystalline benzoxazine compound 2 was placed in a 5 ml sample tube, and a predetermined amount of paratoluenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dissolved in 1 ml of THF. The solvent was removed by vacuum drying to obtain a white solid sample to be a liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition. In this example, three kinds of liquid crystalline benzoxazines having different compounding ratios, in which 0.4, 2, and 4 parts by weight of paratoluenesulfonic acid were added to the liquid crystalline benzoxazine compound 2 (100 parts by weight), respectively. Polymerization compositions were prepared, and liquid crystal properties of each were evaluated by observation with a polarizing microscope. Further, the polymerization temperature (polymerization temperature range) was measured by DSC measurement. The results are shown in Table 3.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

表3に示すように、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2にパラトルエンスルホン酸を配合した本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物では、パラトルエンスルホン酸を添加していない液晶性ベンゾオキサジン系化合物2に比べ広い液晶温度範囲を示した。   As shown in Table 3, in the present liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition in which paratoluenesulfonic acid is blended with liquid crystalline benzoxazine-based compound 2, the liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 to which paratoluenesulfonic acid is not added is added. Compared with a wider liquid crystal temperature range.

具体的には、パラトルエンスルホン酸を0.4重量部配合した組成物は昇温過程において104℃〜161℃の範囲でネマチック液晶となり、パラトルエンスルホン酸を2重量部配合した組成物は105℃〜168℃の範囲でネマチック液晶となり、パラトルエンスルホン酸を4重量部配合した組成物は100℃〜170℃の範囲でネマチック液晶となった。また、示差走査熱量計(DSC)により各液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物および液晶性ベンゾオキサジン系化合物2の重合温度範囲を測定した結果、パラトルエンスルホン酸が配合されることにより、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2単体に比べ、重合終了温度が低温側に移行すること及び添加物量に比例してより低温側に移行することが認められた。   Specifically, a composition containing 0.4 parts by weight of paratoluenesulfonic acid becomes a nematic liquid crystal in the range of 104 ° C. to 161 ° C. during the temperature rising process, and a composition containing 2 parts by weight of paratoluenesulfonic acid is 105 A nematic liquid crystal was obtained in the range of 168 ° C. to 168 ° C., and a composition containing 4 parts by weight of paratoluenesulfonic acid became a nematic liquid crystal in the range of 100 ° C. to 170 ° C. In addition, as a result of measuring the polymerization temperature range of each liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition and liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 with a differential scanning calorimeter (DSC), liquid crystal benzoic acid was blended. Compared to the oxazine compound 2 alone, it was observed that the polymerization end temperature shifts to the low temperature side and shifts to the low temperature side in proportion to the amount of the additive.

このように、本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を用いれば、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲を拡張させ且つその上限温度を上昇させることができる。その上、液晶性ベンゾオキサジン系化合物単体を重合する場合に比べて、低温側で重合し得ることが示された。従って、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲と重合温度との間に隔たりがあっても、本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物とすることで、液晶状態で液晶性ベンゾオキサジン系化合物を重合することを容易化することができる。   Thus, when the present liquid crystalline benzoxazine-based polymer composition is used, the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be extended and the upper limit temperature can be increased. In addition, it was shown that the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be polymerized on the low temperature side as compared with the case of polymerizing the single compound. Therefore, even if there is a gap between the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound and the polymerization temperature, the liquid crystalline benzoxazine-based compound is polymerized in the liquid crystal state by using the present liquid crystalline benzoxazine-based polymerized composition. Can be made easier.

<実施例12>
実施例2で作製した液晶性ベンゾオキサジン系化合物2に、添加物として2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを加え液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を作製した。具体的には、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2を5mlサンプル管瓶にとり、2‐エチル‐4‐メチルイミダゾール(和光純薬工業社製)を所定量加え、THF1mlで溶解した。真空乾燥により溶媒を除去し、液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物となる白色固体試料を得た。本実施例では、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2(100重量部)に対し、2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを、それぞれ1,5重量部添加した配合比の異なる2種類の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を作製し、各々について、液晶性評価を偏光顕微鏡観察にて行った。また、DSC測定により重合温度(重合温度範囲)を測定した。結果を表4に示す。
<Example 12>
To the liquid crystal benzoxazine compound 2 prepared in Example 2, 2-ethyl-4-methylimidazole was added as an additive to prepare a liquid crystal benzoxazine polymer composition. Specifically, the liquid crystalline benzoxazine compound 2 was placed in a 5 ml sample tube, and a predetermined amount of 2-ethyl-4-methylimidazole (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dissolved in 1 ml of THF. The solvent was removed by vacuum drying to obtain a white solid sample to be a liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition. In this example, two types of liquid crystalline benzoxazines having different blending ratios, each of which was added 1.5 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole to liquid crystalline benzoxazine based compound 2 (100 parts by weight). Polymerization compositions were prepared, and for each, liquid crystal properties were evaluated by observation with a polarizing microscope. Further, the polymerization temperature (polymerization temperature range) was measured by DSC measurement. The results are shown in Table 4.

<比較例6>
液晶性ベンゾオキサジン系化合物2に対し配合する2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを10重量部とした以外は、実施例12と同様に液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を作製し液晶性評価を偏光顕微鏡観察にて行った。また、DSC測定により重合温度(重合温度範囲)を測定した。結果を表4に示す。
<Comparative Example 6>
A liquid crystalline benzoxazine-based polymer composition was prepared in the same manner as in Example 12 except that 10 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole blended with the liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 was used. It was performed by microscopic observation. Further, the polymerization temperature (polymerization temperature range) was measured by DSC measurement. The results are shown in Table 4.

Figure 2011016787
Figure 2011016787

表4に示すように、実施例12で作製した液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物、即ち、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2に2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを配合したものでは、液晶温度範囲の上限温度が上昇することが認められた。また、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2単体に比べ、重合終了温度が低温側に移行すること及び添加物量に比例してより低温側に移行することが認められた。   As shown in Table 4, the liquid crystalline benzoxazine-based polymer composition prepared in Example 12, that is, the liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 blended with 2-ethyl-4-methylimidazole has a liquid crystal temperature range of It was observed that the maximum temperature increased. Moreover, it was recognized that the polymerization end temperature shifts to a lower temperature side and shifts to a lower temperature side in proportion to the amount of the additive as compared with the liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 alone.

具体的には、2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを1重量部配合した組成物は昇温過程において108℃〜135℃の範囲でネマチック液晶となり、5重量部配合した組成物は94℃〜126℃の範囲でネマチック液晶となった。   Specifically, a composition containing 1 part by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole becomes a nematic liquid crystal in the range of 108 ° C. to 135 ° C. in the temperature rising process, and a composition containing 5 parts by weight is 94 ° C. to 126 ° C. A nematic liquid crystal was formed in the temperature range.

このように、本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物を用いれば、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の液晶温度範囲の上限温度を上昇させると共に、液晶性ベンゾオキサジン系化合物単体を重合する場合に比べて、より、低温側で重合し得ることが示された。   As described above, when the present liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition is used, the upper limit temperature of the liquid crystal temperature range of the liquid crystalline benzoxazine-based compound is increased and compared with the case of polymerizing the liquid crystalline benzoxazine-based compound alone, It was shown that polymerization can be performed on the low temperature side.

一方で、比較例6の2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを10重量部配合した組成物は、80℃〜100℃の範囲でネマチック液晶となった。また、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2単体に比べ、液晶温度範囲の上限温度が低下し、重合終了温度が高温側に移行した。これにより、2‐エチル‐4‐メチルイミダゾールを添加物とし、重合温度を低下させる目的で配合する場合には、最適配合範囲は10重量部未満であることが示された。   On the other hand, the composition containing 10 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole of Comparative Example 6 became a nematic liquid crystal in the range of 80 ° C to 100 ° C. In addition, the upper limit temperature of the liquid crystal temperature range decreased and the polymerization end temperature shifted to the high temperature side as compared with the liquid crystalline benzoxazine compound 2 alone. As a result, it was shown that when 2-ethyl-4-methylimidazole was used as an additive and blended for the purpose of lowering the polymerization temperature, the optimum blending range was less than 10 parts by weight.

<実施例13>
実施例2で合成した液晶性ベンゾオキサジン系化合物2をTHF中に溶解させ、さらにパラトルエンスルホン酸を液晶性ベンゾオキサジン系化合物2(100重量部)に対して0.4重量部加え、室温で撹拌した。1時間後には溶液が白濁した。得られた混合物のNMR測定を行ったところ、液晶性ベンゾオキサジン系化合物2の開環重合が一部進行していることがわかった。
<Example 13>
The liquid crystalline benzoxazine compound 2 synthesized in Example 2 was dissolved in THF, and 0.4 parts by weight of paratoluenesulfonic acid was added to the liquid crystalline benzoxazine compound 2 (100 parts by weight) at room temperature. Stir. The solution became cloudy after 1 hour. When NMR measurement was performed on the obtained mixture, it was found that the ring-opening polymerization of the liquid crystalline benzoxazine-based compound 2 partially proceeded.

かかるTHF溶液をガラス板上にキャストしてフィルムを作成し、10℃毎分の昇温速度で偏光顕微鏡観察を行ったところ、ベンゾオキサジン環が一部開環重合した状態において、100〜160℃の温度範囲でネマチック液晶相を示した。パラトルエンスルホン酸の添加量を2及び4重量部に変更した以外は同様の手順で実験を行ったところ、いずれもがベンゾオキサジンの開環重合が進行した状態で、昇温過程においてネマチック液晶相を示した。具体的には、パラトルエンスルホン酸添加量2重量部の時には100〜170℃で、4重量部の時には95〜170℃の温度範囲で偏光顕微鏡観察においてネマチック液晶相が観測された。   A film was prepared by casting the THF solution on a glass plate, and was observed with a polarizing microscope at a heating rate of 10 ° C. per minute. In a state where the benzoxazine ring was partially ring-opened polymerized, 100 to 160 ° C. Nematic liquid crystal phase was exhibited in the temperature range of. An experiment was conducted in the same procedure except that the addition amount of p-toluenesulfonic acid was changed to 2 and 4 parts by weight. In both cases, the nematic liquid crystal phase was increased in the temperature rising process in the state in which the ring-opening polymerization of benzoxazine proceeded. showed that. Specifically, a nematic liquid crystal phase was observed in a polarizing microscope under a temperature range of 100 to 170 ° C. when the amount of added paratoluenesulfonic acid was 2 parts by weight and 95 to 170 ° C. when 4 parts by weight.

このように、液晶性ベンゾオキサジン系化合物と添加物とを含む本液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物によれば、液晶性ベンゾオキサジン系化合物の重合温度を室温まで低下し得ることが示された。外部から供給されるエネルギーが大きくなるほど重合は進行しやすくなるため、通常、室温で重合するものは、より高温において更に容易に重合することが一般的である。従って、本重合組成物を、液晶相が観察された温度域において十分に重合し得る、即ち、液晶状態のまま重合させてポリベンゾオキサジン系樹脂を生成させることができる組成物として提供できる。   Thus, according to the present liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition containing the liquid crystalline benzoxazine-based compound and an additive, it was shown that the polymerization temperature of the liquid crystalline benzoxazine-based compound can be lowered to room temperature. Since the polymerization proceeds more easily as the energy supplied from the outside increases, it is general that what is polymerized at room temperature is more easily polymerized at a higher temperature. Therefore, this polymerization composition can be sufficiently polymerized in the temperature range where the liquid crystal phase is observed, that is, it can be provided as a composition that can be polymerized in the liquid crystal state to form a polybenzoxazine-based resin.

Claims (9)

重合反応によって高分子量化するベンゾオキサジン系化合物において、
ベンゾオキサジン環と、
複数のベンゼン環を有し、且つ、その複数のベンゼン環が1方向に沿って配列するように該複数のベンゼン環が直接的または間接的に相互に連結されると共に、その一方の連結端のベンゼン環が前記ベンゾオキサジン環のベンゼン環に直接的または間接的に連結されている第1の原子団と、
その第1の原子団における前記複数のベンゼン環の他方の連結端のベンゼン環または前記ベンゾオキサジン環のヘテロ環の少なくとも一方に結合され、分子に柔軟性を付与する第2の原子団とを備え、
分子構造中に前記ベンゾオキサジン環が1つ含まれた非対称性の構造で形成され、液晶性を有することを特徴とする液晶性ベンゾオキサジン系化合物。
In a benzoxazine-based compound that has a high molecular weight by a polymerization reaction,
A benzoxazine ring,
The plurality of benzene rings are directly or indirectly connected to each other such that the plurality of benzene rings are arranged along one direction, and at one of the connection ends A first atomic group in which a benzene ring is directly or indirectly connected to the benzene ring of the benzoxazine ring;
A second atomic group that is bonded to at least one of the benzene ring at the other linking end of the plurality of benzene rings or the hetero ring of the benzoxazine ring in the first atomic group and imparts flexibility to the molecule. ,
1. A liquid crystalline benzoxazine compound having a liquid crystallinity and having an asymmetric structure in which one benzoxazine ring is contained in the molecular structure.
前記第1の原子団は、前記複数のベンゼン環を結合するための官能基と、前記一方の連結端のベンゼン環と前記ベンゾオキサジン環とを結合するための官能基とを備えているものであることを特徴とする請求項1に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物。   The first atomic group includes a functional group for bonding the plurality of benzene rings and a functional group for bonding the benzene ring at the one connection end to the benzoxazine ring. The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 1, wherein 前記官能基は、イミノ基またはエステル基の少なくとも一方を含むものであることを特徴とする請求項2に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物。   The liquid crystalline benzoxazine compound according to claim 2, wherein the functional group includes at least one of an imino group and an ester group. 前記複数のベンゼン環を結合するための官能基は、結合する前記ベンゼン環を介してパラ位に位置するものであることを特徴とする請求項2又は3に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物。   4. The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 2, wherein the functional group for bonding the plurality of benzene rings is located in the para position via the bonded benzene rings. 5. 前記第1の原子団は、下記の一般式(1)であらわされるものであり、イミノ基を介してベンゾオキサジン環と結合されるものであることを特徴とする請求項4に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物。
Figure 2011016787
The liquid crystallinity according to claim 4, wherein the first atomic group is represented by the following general formula (1) and is bonded to a benzoxazine ring through an imino group. Benzoxazine compounds.
Figure 2011016787
前記第1の原子団は、下記の一般式(2)であらわされるものであり、イミノ基を介してベンゾオキサジン環と結合されるものであることを特徴とする請求項4に記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物。
Figure 2011016787
5. The liquid crystal according to claim 4, wherein the first atomic group is represented by the following general formula (2) and is bonded to a benzoxazine ring via an imino group. Benzoxazine compounds.
Figure 2011016787
前記第2の原子団は、アルキル基またはアルコキシ基であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物。   The liquid crystalline benzoxazine-based compound according to any one of claims 1 to 6, wherein the second atomic group is an alkyl group or an alkoxy group. 請求項1から7のいずれかに記載の液晶性ベンゾオキサジン系化合物と、無機酸、無機塩基、有機酸、有機塩基のいずれかから選択される少なくとも1の添加物とを含有することを特徴とする液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物。   It contains the liquid crystalline benzoxazine-based compound according to claim 1 and at least one additive selected from any one of an inorganic acid, an inorganic base, an organic acid, and an organic base. Liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition. 前記添加物はp−トルエンスルホン酸またはイミダゾールであることを特徴とする請求項8に記載の液晶性ベンゾオキサジン系重合組成物。   The liquid crystalline benzoxazine-based polymerization composition according to claim 8, wherein the additive is p-toluenesulfonic acid or imidazole.
JP2010104965A 2009-06-08 2010-04-30 Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition Pending JP2011016787A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010104965A JP2011016787A (en) 2009-06-08 2010-04-30 Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009137475 2009-06-08
JP2010104965A JP2011016787A (en) 2009-06-08 2010-04-30 Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011016787A true JP2011016787A (en) 2011-01-27

Family

ID=43594871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010104965A Pending JP2011016787A (en) 2009-06-08 2010-04-30 Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011016787A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013043950A (en) * 2011-08-25 2013-03-04 Gun Ei Chem Ind Co Ltd Thermosetting resin for low dielectric material
CN103058948A (en) * 2012-12-17 2013-04-24 中科院广州化学有限公司 Benzoxazine resin containing Schiff base structure benzoxazine monomer and preparation thereof
FR3057872A1 (en) * 2016-10-26 2018-04-27 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin POLYBENZOXAZINE USEFUL FOR COATING METAL AND ITS BONDING HAS RUBBER
US11370935B2 (en) 2016-10-26 2022-06-28 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Metal or metallized reinforcement with polybenzoxazine-coated surface
US11624002B2 (en) 2017-06-14 2023-04-11 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Sulfurized polybenzoxazine that can be used for coating metal and for the bonding of same to rubber
US11701922B2 (en) 2017-06-14 2023-07-18 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Metal or metal-plated reinforcement with sulfur polybenzoxazine-coated surface

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013043950A (en) * 2011-08-25 2013-03-04 Gun Ei Chem Ind Co Ltd Thermosetting resin for low dielectric material
CN103058948A (en) * 2012-12-17 2013-04-24 中科院广州化学有限公司 Benzoxazine resin containing Schiff base structure benzoxazine monomer and preparation thereof
FR3057872A1 (en) * 2016-10-26 2018-04-27 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin POLYBENZOXAZINE USEFUL FOR COATING METAL AND ITS BONDING HAS RUBBER
WO2018078227A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Polybenzoxazine that can be used for coating metal and for the bonding of same to rubber
CN109890862A (en) * 2016-10-26 2019-06-14 米其林集团总公司 It can be used for coating metal and by the polybenzoxazine of metal bonding to rubber
US11306229B2 (en) 2016-10-26 2022-04-19 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Polybenzoxazine that can be used for coating metal and for the bonding of same to rubber
US11370935B2 (en) 2016-10-26 2022-06-28 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Metal or metallized reinforcement with polybenzoxazine-coated surface
US11624002B2 (en) 2017-06-14 2023-04-11 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Sulfurized polybenzoxazine that can be used for coating metal and for the bonding of same to rubber
US11701922B2 (en) 2017-06-14 2023-07-18 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Metal or metal-plated reinforcement with sulfur polybenzoxazine-coated surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7160058B2 (en) Epoxy resins, epoxy resin compositions, cured epoxy resins and composite materials
JP2011016787A (en) Liquid crystalline benzoxazine compound and liquid crystalline benzoxazine polymerizable composition
JP6891901B2 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product and composite material
TWI751299B (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, cured epoxy resin and composite material
JP6635201B2 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product and composite material
TW201805315A (en) Thermosetting compound
EP3476879B1 (en) Epoxy resin composition, cured product and composite material
Zhao et al. Thermal latent and Low-Temperature polymerization of a Bio-Benzoxazine resin from natural renewable chrysin and furfurylamine
JP2013056863A (en) Benzoxazine compound and method of producing the same
JP7439761B2 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product and composite material
EP3680268B1 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product, and composite material
EP3696208B1 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product, and composite material
JP7294404B2 (en) Epoxy resins, epoxy resin compositions, cured epoxy resins and composite materials
JP7243091B2 (en) Epoxy resins, epoxy resin compositions, cured epoxy resins and composite materials
KR102534225B1 (en) Multifunctional epoxy compounds having multiple liquid crystalline cores and cured products prepared therefrom
JP7243093B2 (en) Epoxy resins, epoxy resin compositions, cured epoxy resins and composite materials
JP2019065126A (en) Epoxy resin composition, epoxy resin cured product and composite material
JP2017128626A (en) Thermosetting compound
KR20220139234A (en) Compound having thermotropic liquid crystalline structure and polyethylene glycol polymer thereof
JP2021001285A (en) Epoxy resin composition, epoxy resin cured product, composite material, and method for producing epoxy resin composition
WO2019198703A1 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, cured epoxy resin object, and composite material
WO2019064544A1 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product, and composite material
Zhao et al. Study of thermal properties of difunctional benzoxazines
JPWO2020053937A1 (en) Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product and composite material