JP2022152831A - Method for producing benzoxazine compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a benzoxazine-based compound.
従来、ベンゾオキサジン系化合物は、溶液を用いた方法(溶液法)によって主に合成されている。 Conventionally, benzoxazine compounds are mainly synthesized by a method using a solution (solution method).
例えば、特許文献1には、特定のビスフェノール化合物とホルムアルデヒドとの混合物に、1級アミンを徐々に加えながら反応させる、ジヒドロベンゾオキサジン環を有する化合物の製造方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a compound having a dihydrobenzoxazine ring, in which a mixture of a specific bisphenol compound and formaldehyde is reacted while gradually adding a primary amine.
また、特許文献2には、特定のビスフェノール化合物と、パラホルムアルデヒドと、アミン化合物とを特定の溶媒の存在下で混合および熱処理する製造方法が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a manufacturing method in which a specific bisphenol compound, paraformaldehyde, and an amine compound are mixed and heat-treated in the presence of a specific solvent.
さらに、非特許文献1には、ジアミンとフェノールとをトルエン/エタノール中にて反応させる、ポリベンゾオキサジンの製造方法が開示されている。 Furthermore, Non-Patent Document 1 discloses a method for producing polybenzoxazine, in which diamine and phenol are reacted in toluene/ethanol.
一方で、溶媒を用いないベンゾオキサジン系化合物の製造方法も存在している。例えば特許文献3には基質としてフェノールと、パラホルムアルデヒドと、m-クレゾールとを使用した、ベンゾオキサジンモノマーの製造方法が開示されている。 On the other hand, there is also a method for producing a benzoxazine-based compound that does not use a solvent. For example, Patent Document 3 discloses a method for producing a benzoxazine monomer using phenol, paraformaldehyde, and m-cresol as substrates.
しかしながら、上述したベンゾオキサジン系化合物の製造方法は、反応時間、生成物の収率、環境負荷の面において、改善の余地があった。本発明の一実施形態は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、従来の製造方法と比べて、反応時間が短く、従来と同等以上のベンゾオキサジン系化合物の収率であり、また、溶媒を使用する従来の製造方法に比べて、本製造方法では使用する溶媒が少ないことにより環境負荷が低い、ベンゾオキサジン系化合物の新たな製造方法を提供することにある。 However, the above-described method for producing a benzoxazine-based compound has room for improvement in terms of reaction time, product yield, and environmental load. One embodiment of the present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to shorten the reaction time compared to the conventional production method, and to achieve a yield of a benzoxazine compound equal to or higher than that of the conventional method, Another object of the present invention is to provide a new method for producing a benzoxazine-based compound, which has a low environmental load because the present production method uses less solvent than the conventional production method using a solvent.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、フェノールと、特定の構造を有するジアミンと、パラホルムアルデヒドと、を溶液法よりも高い固形分濃度にて加熱反応させることにより、従来よりも反応時間、生成物の収率、および環境負荷に優れる方法によりベンゾオキサジン系化合物の製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明の一態様は、以下の構成を含む。 As a result of extensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that phenol, a diamine having a specific structure, and paraformaldehyde are heated and reacted at a solid content concentration higher than that of the solution method. The inventors have found that a benzoxazine-based compound can be produced by a method that is superior in reaction time, product yield, and environmental load, and have completed the present invention. That is, one aspect of the present invention includes the following configurations.
<1>(A)フェノールと、(B)下記一般式(1)で示されるジアミンと任意成分としてのモノアミンとを含むアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物を加熱して反応させる反応工程を含み、上記混合物の固形分濃度が80~100重量%である、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <1> A mixture of (A) phenol, (B) an amine-based composition containing a diamine represented by the following general formula (1) and a monoamine as an optional component, and (C) paraformaldehyde is heated and reacted. A method for producing a benzoxazine-based compound, wherein the mixture has a solid content concentration of 80 to 100% by weight.
式(1)中、R1は下記一般式(2)で示される。 In formula (1), R1 is represented by the following general formula (2).
式(2)中、L1およびL3がO(エーテル結合)であり、L2はO(エーテル結合)、C=O、SO2、C(CH3)2、C(CF3)2、またはCH2のいずれかであり、p、q、r、s、tが0または1である。ただし、p+q+r+s+t≧1であり、s=0の場合はpまたはqが0、t=0の場合はqまたはrが0である。 In formula (2), L1 and L3 are O (ether bond), L2 is O (ether bond), C═O, SO 2 , C(CH 3 ) 2 , C(CF 3 ) 2 , or CH 2 and p, q, r, s, and t are 0 or 1. However, p+q+r+s+t≧1, p or q is 0 when s=0, and q or r is 0 when t=0.
<2>上記反応工程において、加熱温度が90℃以上である、<1>に記載のベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <2> The method for producing a benzoxazine-based compound according to <1>, wherein the heating temperature is 90° C. or higher in the reaction step.
<3>上記反応工程において、加熱時間が5時間以下である、<1>または<2>に記載のベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <3> The method for producing a benzoxazine-based compound according to <1> or <2>, wherein the heating time in the reaction step is 5 hours or less.
<4>上記混合物は、(D)沸点が100℃以上である溶媒を、0重量%より多く、20重量%より少ない量含む、<1>~<3>のいずれかに記載のベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <4> The benzoxazine system according to any one of <1> to <3>, wherein the mixture contains (D) a solvent having a boiling point of 100° C. or higher in an amount of more than 0% by weight and less than 20% by weight. A method for producing a compound.
<5>上記溶媒(D)が、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、1,4-ジオキサン、トルエン、酢酸n-ブチル、および炭酸ジエチルからなる群より選択される1種以上である、<4>に記載のベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <5> The solvent (D) includes N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), dimethylsulfoxide (DMSO), 1,4-dioxane, toluene, and acetic acid. The method for producing a benzoxazine-based compound according to <4>, wherein the compound is at least one selected from the group consisting of n-butyl and diethyl carbonate.
<6>上記反応工程が終了した時点において、生成物の固形分濃度が100重量%未満の場合に、反応生成物を洗浄する精製工程をさらに含む、<1>~<5>のいずれかに記載のベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <6> Any of <1> to <5>, further comprising a purification step of washing the reaction product when the solid content concentration of the product is less than 100% by weight at the time the reaction step is completed. A method for producing the described benzoxazine-based compound.
<7>上記ジアミンの融点が、60℃以上である、<1>~<6>のいずれかに記載の、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <7> The method for producing a benzoxazine-based compound according to any one of <1> to <6>, wherein the diamine has a melting point of 60° C. or higher.
<8>上記ジアミンが、下記式(3)~(16)の化合物から選択される1種類以上である、<1>~<6>のいずれかに記載の、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <8> The method for producing a benzoxazine-based compound according to any one of <1> to <6>, wherein the diamine is one or more selected from compounds represented by the following formulas (3) to (16).
<9>(A1)フェノールを含むモノフェノール系組成物と、(B1)ジアミンと任意成分としてのモノアミンを含むアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物を、または、(A2)ビスフェノールを含むフェノール系組成物と、(B2)アニリンを含むモノアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物を、加熱して反応させる反応工程を含み、上記混合物の固形分濃度が80~100重量%である、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法。 <9> A mixture of (A1) a monophenol-based composition containing phenol, (B1) an amine-based composition containing a diamine and an optional monoamine, and (C) paraformaldehyde, or (A2) bisphenol and (B2) a monoamine composition containing aniline, and (C) a mixture of paraformaldehyde and heating to react, wherein the mixture has a solid content concentration of 80 to 100 % by weight, method for producing a benzoxazine-based compound.
本発明の一態様によれば、従来の方法に比べて、反応時間を短くし、生成物の収率を向上させ、環境負荷を低減できる、ベンゾオキサジン系化合物の新たな製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, there is provided a new method for producing a benzoxazine-based compound that can shorten the reaction time, improve the yield of the product, and reduce the environmental load compared to conventional methods. can be done.
〔1.ベンゾオキサジン系化合物の製造方法〕
本発明の一実施形態に係る、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法(以下、本製造方法とも称する。)は、(A)フェノールと、(B)下記一般式(1)で示されるジアミンと任意成分としてのモノアミンとを含むアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物を加熱して反応させる反応工程を含み、上記混合物の固形分濃度が80~100重量%である。ここで、(B)アミン系組成物は、下記一般式(1)で示されるジアミンを30~100重量%、モノアミンを70~0重量%含むものであり、好ましくは下記一般式(1)で示されるジアミンを50~100重量%、モノアミンを50~0重量%含むものであり、より好ましくは下記一般式(1)で示されるジアミンを70~100重量%、モノアミンを30~0重量%含むものである。
[1. Method for producing benzoxazine-based compound]
A method for producing a benzoxazine-based compound according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as the present production method) comprises (A) phenol, (B) a diamine represented by the following general formula (1), and an optional component A reaction step of heating and reacting a mixture of an amine-based composition containing a monoamine as and (C) paraformaldehyde, and the solid content concentration of the mixture is 80 to 100% by weight. Here, (B) the amine-based composition contains 30 to 100% by weight of a diamine represented by the following general formula (1) and 70 to 0% by weight of a monoamine, preferably represented by the following general formula (1): 50 to 100% by weight of the diamine represented by the formula (1) and 50 to 0% by weight of the monoamine, more preferably 70 to 100% by weight of the diamine represented by the following general formula (1) and 30 to 0% by weight of the monoamine. It is a thing.
式(1)中、R1は下記一般式(2)で示される。 In formula (1), R1 is represented by the following general formula (2).
式(2)中、L1およびL3がOであり、L2はO、C=O、SO2、C(CH3)2、C(CF3)2、またはCH2のいずれかであり、p、q、r、s、tが0または1である。ただし、p+q+r+s+t≧1であり、s=0の場合はpまたはqが0、t=0の場合はqまたはrが0である。 In formula (2), L1 and L3 are O, L2 is O, C=O, SO2, C( CH3 ) 2 , C ( CF3 ) 2 , or CH2 , p, q, r, s, and t are 0 or 1; However, p+q+r+s+t≧1, p or q is 0 when s=0, and q or r is 0 when t=0.
本発明者らは上述した通り、ベンゾオキサジン系化合物を製造する際に、溶媒の使用量を減らし、原料の固形分濃度(SC)を従来の溶液法よりも高い80~100重量%とすることによって、反応時間を短くし、かつ得られるベンゾオキサジン系化合物の収量を増やすことに成功した。また、これにより副生成物、あるいは未反応物の量を低減可能であり、結果としてパラホルムアルデヒドの消費量が増加する。このような着想に基づいて、ベンゾオキサジン系化合物を製造する技術は、従来にはなかったものであり、驚くべきことである。 As described above, the inventors of the present invention reduce the amount of solvent used when producing benzoxazine-based compounds, and set the solid content concentration (SC) of the raw material to 80 to 100% by weight, which is higher than that of the conventional solution method. We succeeded in shortening the reaction time and increasing the yield of the resulting benzoxazine compound. In addition, this can reduce the amount of by-products or unreacted substances, resulting in an increase in the consumption of paraformaldehyde. The technique for producing a benzoxazine-based compound based on such an idea is unprecedented and surprising.
なお、本明細書中、「環境負荷が低い」ことは、反応工程終了時に残存しているパラホルムアルデヒドの割合に基づいて評価することができる。反応工程終了時に残存しているパラホルムアルデヒドが少ない程、環境負荷が低いと評価できる。また、それとは別に、「環境負荷が低い」とは、ベンゾオキサジン系化合物を製造する際の、溶媒の使用量が少なくて済むことも意味する。 In the present specification, "environmental load is low" can be evaluated based on the ratio of paraformaldehyde remaining at the end of the reaction process. It can be evaluated that the smaller the amount of paraformaldehyde remaining at the end of the reaction process, the lower the environmental load. Aside from that, "low environmental impact" also means that a small amount of solvent can be used in the production of the benzoxazine-based compound.
<1-1.反応工程>
本製造方法は、(A)フェノールと、(B)上記一般式(1)で示されるジアミンを含むアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物を加熱して反応させる反応工程を有する。
<1-1. Reaction process>
This production method has a reaction step of heating and reacting a mixture of (A) phenol, (B) an amine-based composition containing a diamine represented by the general formula (1), and (C) paraformaldehyde. .
上記反応工程は例えば、原料である、(A)フェノールと、(B)アミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとを混合し、混合物とした後、三口フラスコ等に投入し、加熱することによって実施される。 In the reaction step, for example, raw materials (A) phenol, (B) an amine-based composition, and (C) paraformaldehyde are mixed to form a mixture, which is then charged into a three-necked flask or the like and heated. carried out by
上記反応工程において、(B)アミン系組成物がジアミンのみからなる場合は、(A)フェノール:上記ジアミン:(C)パラホルムアルデヒドのモル比率は、2:1:4~2:1:6であることが好ましい。モル比率が上記範囲であれば、生成物の収率に優れる。ここで、(B)アミン系組成物がモノアミンを含む場合は、2モルのモノアミンを1モルのジアミンとして換算し、ジアミンとのモル数を合算したうえで、モル比率を計算すれば良い。また、アミン系組成物の添加順序としては、ジアミンとモノアミンを同時添加し反応させても良いし、モノアミンを先に添加し一部反応を行った後にジアミンを添加してもよい。モノアミンを先に添加した場合、ジアミンとパラホルムアルデヒドとの反応によるゲルの発生を抑制することができる。 In the above reaction step, when (B) the amine-based composition consists only of diamine, the molar ratio of (A) phenol:the diamine:(C) paraformaldehyde is 2:1:4 to 2:1:6. Preferably. If the molar ratio is within the above range, the yield of the product is excellent. Here, when the (B) amine-based composition contains a monoamine, 2 mol of monoamine is converted to 1 mol of diamine, and after adding the number of moles with diamine, the molar ratio can be calculated. As for the order of addition of the amine-based composition, the diamine and the monoamine may be added at the same time and reacted, or the monoamine may be added first, and then the diamine may be added after partial reaction. When the monoamine is added first, it is possible to suppress the formation of gel due to the reaction between the diamine and paraformaldehyde.
上記反応工程において、加熱温度は、90℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましく、130℃以上が最も好ましい。加熱反応時の温度が80℃以上であれば、本製造方法において使用される上記ジアミンの融点を上回り得るため、上記ジアミンを溶融させることが可能となり、反応工程の効率が向上する。加熱反応時の温度の上限は特に限定されないが、例えば250℃以下であってもよい。 In the above reaction step, the heating temperature is preferably 90° C. or higher, more preferably 100° C. or higher, still more preferably 120° C. or higher, and most preferably 130° C. or higher. If the temperature during the heating reaction is 80° C. or higher, it can exceed the melting point of the diamine used in the production method, so that the diamine can be melted and the efficiency of the reaction process is improved. Although the upper limit of the temperature during the heating reaction is not particularly limited, it may be, for example, 250° C. or lower.
上記反応工程において、加熱時間は、5時間以下が好ましく、4時間以下がより好ましく、3時間以下がさらに好ましく、2時間以下が最も好ましい。上記反応工程を行う時間が上記範囲内であれば、従来の製造方法よりも短時間であるため、ベンゾオキサジン系化合物の製造効率が向上する。上記加熱時間の下限は、十分に原料の加熱反応を行うことができれば特に限定されないが、例えば20分以上であってもよい。 In the above reaction step, the heating time is preferably 5 hours or less, more preferably 4 hours or less, still more preferably 3 hours or less, and most preferably 2 hours or less. If the time for performing the reaction step is within the above range, the production efficiency of the benzoxazine-based compound is improved because it is shorter than the conventional production method. The lower limit of the heating time is not particularly limited as long as the raw material can be sufficiently heated and reacted, but may be, for example, 20 minutes or longer.
上記反応工程における加熱時間を決定する方法は、特に限定されないが、例えば、原料である(A)フェノールの消費量に基づいて決定することができる。(A)フェノールの消費量に基づいて上記加熱時間を決定する場合、(A)フェノールが90%以上消費されると予測される時間を加熱時間としてもよい。(A)フェノールの消費量は1H-NMRによって測定することができる。 The method for determining the heating time in the reaction step is not particularly limited, but for example, it can be determined based on the consumption of the raw material (A) phenol. (A) When the heating time is determined based on the consumption of phenol, the heating time may be a time during which 90% or more of (A) phenol is expected to be consumed. (A) The consumption of phenol can be measured by 1H-NMR.
上記反応工程においては、上記混合物を加熱しながら撹拌することが好ましい。撹拌は、例えば、撹拌翼、マグネチックスターラーまたは振盪機などによって行うことができるがこれに限らない。 In the reaction step, the mixture is preferably stirred while being heated. Stirring can be performed by, for example, a stirring blade, a magnetic stirrer, a shaker, or the like, but is not limited thereto.
上記反応工程を実施する前に、あらかじめ上記混合物を予備加熱しておいてもよい。予備加熱を行うことにより、(A)フェノールと、(B)上記ジアミンを含むアミン系組成物とが分散しやすくなる。予備加熱温度は特に限定されないが、例えば30~70℃程度であってもよい。 The mixture may be preheated in advance before performing the reaction step. Preheating facilitates the dispersion of (A) phenol and (B) the amine-based composition containing the diamine. Although the preheating temperature is not particularly limited, it may be, for example, about 30 to 70.degree.
本製造方法の反応工程において、SCは80重量%より多く、100重量%未満であることがより好ましく、85~99重量%であることがさらに好ましく、90~98重量%が最も好ましい。本明細書中「固形分濃度(SC)」とは、本製造方法における、(B)上記ジアミンを含むアミン系組成物、(A)フェノール、(C)パラホルムアルデヒドが全て固体になっていると仮定した場合の、混合物中の固形物の割合である。本製造方法の反応工程において、SCが80重量%以上であれば、原料が高濃度になるため、反応に要する時間が短くなり、得られるベンゾオキサジン系化合物の収量が向上する。本製造方法の反応工程において、SCは例えば溶媒を上記混合物中に添加することによって調整することができる。 In the reaction step of the production method, SC is more preferably more than 80% by weight and less than 100% by weight, more preferably 85-99% by weight, most preferably 90-98% by weight. In the present specification, "solid content concentration (SC)" means that (B) the amine-based composition containing the diamine, (A) phenol, and (C) paraformaldehyde in the present production method are all solid. It is the percentage of solids in the mixture, if hypothesized. In the reaction step of the present production method, when the SC is 80% by weight or more, the concentration of the raw materials is high, so the time required for the reaction is shortened, and the yield of the obtained benzoxazine-based compound is improved. In the reaction step of this production method, SC can be adjusted, for example, by adding a solvent to the above mixture.
本製造方法の反応工程において、上記混合物は、(D)沸点が100℃以上である溶媒を、0重量%より多く、20重量%より少ない量含むことが好ましい。上記溶媒(D)の使用量は、1~15重量%がより好ましく、2~10重量%がさらに好ましい。上記溶媒(D)の使用量が20重量%より少なければ、原料が高濃度になるため、反応に要する時間が短くなり、得られるベンゾオキサジン系化合物の収量が向上する。また、上記溶媒(D)の使用量が0重量%より多ければ、以下のような優位性がある。例えば通常の溶融法(溶媒を用いない製法)の反応温度では溶融しない、すなわち融点の高い原料を使用することができる。また、溶融法においてそれぞれの原料は溶融するが、組み合わせると不均一相となるため反応が進みにくい原料も存在し得る。上記溶媒の使用量が0重量%より多ければ、そのような原料の組み合わせも使用することができる。 In the reaction step of the production method, the mixture preferably contains (D) a solvent having a boiling point of 100° C. or higher in an amount of more than 0% by weight and less than 20% by weight. The amount of the solvent (D) used is more preferably 1 to 15% by weight, more preferably 2 to 10% by weight. If the amount of the solvent (D) used is less than 20% by weight, the concentration of the raw materials will be high, so the time required for the reaction will be shortened and the yield of the resulting benzoxazine-based compound will be improved. Moreover, when the amount of the solvent (D) used is more than 0% by weight, the following advantages are obtained. For example, raw materials that do not melt at the reaction temperature of a normal melting method (manufacturing method that does not use a solvent), that is, have a high melting point can be used. In addition, although each raw material is melted in the melting method, there may be raw materials that are difficult to react because they form a heterogeneous phase when combined. Combinations of such ingredients can also be used as long as the amount of the solvent used is greater than 0% by weight.
上記溶媒(D)の沸点は、100℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましい。上記溶媒(D)の沸点が上記範囲であれば、上記加熱反応中、反応物中の溶媒(D)が蒸発せず、溶媒(D)が反応物中に存在し続けるため、反応の安定性に優れる。 The boiling point of the solvent (D) is preferably 100°C or higher, more preferably 110°C or higher, and even more preferably 120°C or higher. When the boiling point of the solvent (D) is within the above range, the solvent (D) in the reactant does not evaporate during the heating reaction, and the solvent (D) continues to exist in the reactant, resulting in stability of the reaction. Excellent for
上記溶媒(D)は有機溶媒、あるいは水性溶媒のいずれであってもよいが、上述した沸点の観点から、有機溶媒であることが好ましい。 The solvent (D) may be either an organic solvent or an aqueous solvent, but is preferably an organic solvent from the viewpoint of the above boiling point.
上記溶媒(D)としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、1,4-ジオキサン、トルエン、酢酸n-ブチル、および炭酸ジエチルからなる群より選択される1種以上であってもよい。この中でも、原料の溶解性が高い観点から上記溶媒(D)はNMPであることが好ましい。 Examples of the solvent (D) include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), dimethylsulfoxide (DMSO), 1,4-dioxane, toluene, and acetic acid. It may be one or more selected from the group consisting of n-butyl and diethyl carbonate. Among these, the solvent (D) is preferably NMP from the viewpoint of high solubility of the raw material.
(ジアミン)
本製造方法において使用される(B)アミン系組成物は、以下の一般式(1)で表されるジアミンを含む。
(diamine)
The (B) amine-based composition used in this production method contains a diamine represented by the following general formula (1).
式(1)中、R1は下記一般式(2)で示される。 In formula (1), R1 is represented by the following general formula (2).
式(2)中、L1およびL3がOであり、L2はO、C=O、SO2、C(CH3)2、C(CF3)2、またはCH2のいずれかであり、p、q、r、s、tが0または1である。ただし、p+q+r+s+t≧1であり、s=0の場合はpまたはqが0、t=0の場合はqまたはrが0である。 In formula (2), L1 and L3 are O, L2 is O, C=O, SO2, C( CH3 ) 2 , C ( CF3 ) 2 , or CH2 , p, q, r, s, and t are 0 or 1; However, p+q+r+s+t≧1, p or q is 0 when s=0, and q or r is 0 when t=0.
上記ジアミンは、アミノ基がR1に対して、パラ位、オルト位、メタ位のいずれであってもよい。また、各アミノ基はR1に対して同じ配位であってもよいし、異なる配位であってもよい。すなわち、例えば、両方のアミノ基がR1に対してパラ位であってもよいし、一方のアミノ基がメタ位、もう一方のアミノ基がパラ位であってもよい。これらの中では、両方のアミノ基がR1に対してパラ位であるか、両方のアミノ基がR1に対してメタ位であるか、一方のアミノ基がメタ位でありもう一方のアミノ基がパラ位であることが好ましい。また、両方のアミノ基がR1に対してパラ位であるか、一方のアミノ基がメタ位でありもう一方のアミノ基がパラ位であることがより好ましい。さらに、両方のアミノ基がR1に対してパラ位であることが最も好ましい。 In the above diamine, the amino group may be in any of para-, ortho-, and meta-positions with respect to R1. Each amino group may have the same coordination or different coordination with respect to R1. Thus, for example, both amino groups may be para to R1, or one amino group may be meta and the other para. Among these, either both amino groups are para to R, both amino groups are meta to R, or one amino group is meta and the other Para position is preferred. It is also more preferred that both amino groups are para to R1 or one amino group is meta and the other is para. Furthermore, it is most preferred that both amino groups are para to R1.
上記式(2)において、L1、L2、およびL3の配位は特に限定されない。すなわち、式(1)の場合と同様に、L1およびL3が、L2に対してパラ位、オルト位、メタ位のいずれであってもよい。 In the above formula (2), the coordination of L1, L2 and L3 is not particularly limited. That is, as in the case of formula (1), L1 and L3 may be para-, ortho-, or meta-positions relative to L2.
上記式(2)において、p~tは0または1である。上記p~tのうち、値が0である部分は、炭素同士の単結合となる。すなわち、例えばqが0である場合は、L2の両隣のベンゼン環の炭素同士が単結合する。この場合も配位は特に限定されない。すなわち、L3が結合したベンゼン環が、L1に対して、パラ位、オルト位、メタ位のいずれであってもよい。また、上記式(2)において、p+q+r+s+t≧1である。すなわち、p~tの全てが0にはならない。すなわち、上記式(1)のベンゼン環同士が直接結合することはない。 In the above formula (2), p to t are 0 or 1. Portions having a value of 0 among the above p to t are single bonds between carbon atoms. That is, for example, when q is 0, the carbon atoms of the benzene rings on both sides of L2 are single-bonded. Also in this case, the coordination is not particularly limited. That is, the benzene ring to which L3 is bound may be at any of the para-position, ortho-position, and meta-position with respect to L1. Moreover, in the above formula (2), p+q+r+s+t≧1. That is, p to t are not all 0. That is, the benzene rings of formula (1) are not directly bonded to each other.
上記式(2)において、s=0の場合、pまたはqが0となる。また、t=0の場合は、qまたはrが0となる。すなわち、L1(エーテル結合)とL2が連続することはなく、L2とL3(エーテル結合)が連続することもない。 In the above formula (2), p or q is 0 when s=0. Also, when t=0, q or r is 0. That is, L1 (ether bond) and L2 are not continuous, and L2 and L3 (ether bond) are not continuous.
上記ジアミンは、融点が60℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。ジアミンの融点が上記範囲であれば、反応性に優れるため、ベンゾオキサジン系化合物の製造効率が向上する。上記ジアミンの融点の上限は特に限定されないが、現実的には250℃以下であってもよい。 The diamine preferably has a melting point of 60° C. or higher, more preferably 80° C. or higher, and even more preferably 100° C. or higher. When the melting point of the diamine is within the above range, the reactivity is excellent, and the production efficiency of the benzoxazine-based compound is improved. Although the upper limit of the melting point of the diamine is not particularly limited, it may be 250° C. or lower in reality.
上記ジアミンは、具体的には、以下の化合物から選択される1種類以上であってもよい。 Specifically, the diamine may be one or more selected from the following compounds.
1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン〔RODA〕(下記式(3)、融点:115.0~119.0℃) 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene [RODA] (formula (3) below, melting point: 115.0 to 119.0° C.)
3,4’-ジアミノジフェニルエーテル〔3,4’-ODA〕(下記式(4)、融点:67~71℃) 3,4'-diaminodiphenyl ether [3,4'-ODA] (the following formula (4), melting point: 67-71°C)
3,3’-メチレンジアニリン〔3,3’-MDA〕(下記式(5)、融点:82.0~85.0℃) 3,3'-methylenedianiline [3,3'-MDA] (the following formula (5), melting point: 82.0 to 85.0°C)
4,4’-メチレンジアニリン〔4,4’-MDA〕(下記式(6)、融点:91.0~94.0℃) 4,4'-methylenedianiline [4,4'-MDA] (the following formula (6), melting point: 91.0 to 94.0°C)
1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン〔TPE-M〕(下記式(7)、融点:107.0~109.0℃) 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene [TPE-M] (formula (7) below, melting point: 107.0 to 109.0° C.)
2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン〔BAPP〕(下記式(8)、融点:128.0~131.0℃) 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane [BAPP] (formula (8) below, melting point: 128.0 to 131.0° C.)
4,4’-ジアミノジフェニルエーテル〔4,4’-ODA〕(下記式(9)、融点:190.0~194.0℃) 4,4'-diaminodiphenyl ether [4,4'-ODA] (the following formula (9), melting point: 190.0 to 194.0°C)
4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル〔BAPB〕(下記式(10)、融点:196.0~200.0℃) 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl [BAPB] (the following formula (10), melting point: 196.0 to 200.0°C)
4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル〔3,3’-BAPB〕(下記式(11)) 4,4'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl [3,3'-BAPB] (the following formula (11))
3,3’-ジアミノベンゾフェノン〔3,3’-DABP〕、(下記式(12)、融点:149.0~156.0℃) 3,3'-diaminobenzophenone [3,3'-DABP], (the following formula (12), melting point: 149.0 to 156.0°C)
4,4’-ジアミノベンゾフェノン〔4,4’-DABP〕、(下記式(13)、融点:245.0~249.0℃) 4,4'-diaminobenzophenone [4,4'-DABP], (the following formula (13), melting point: 245.0 to 249.0°C)
3,3’-スルホニルジアニリン〔3,3’-DDS〕(下記式(14)、融点:170~173℃) 3,3'-sulfonyldianiline [3,3'-DDS] (the following formula (14), melting point: 170 to 173°C)
4,4’-スルホニルジアニリン〔4,4’-DDS〕(下記式(15)、融点:175~177℃) 4,4'-sulfonyldianiline [4,4'-DDS] (the following formula (15), melting point: 175 to 177°C)
ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン〔BAPS〕(下記式(16)) Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone [BAPS] (the following formula (16))
上述した化合物の中でも、原料の融点が100℃~250℃の間にあることによる取り扱い性、得られるベンゾオキサジン系化合物の安定性および反応性、それから得られる硬化物の耐熱性および機械物性などの観点から、上記ジアミンは、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン〔RODA〕であることが好ましい。 Among the above-mentioned compounds, the melting point of the raw material is between 100 ° C. and 250 ° C., the stability and reactivity of the resulting benzoxazine compound, and the heat resistance and mechanical properties of the cured product obtained therefrom. From the point of view, the diamine is preferably 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene [RODA].
(モノアミン)
本製造方法において、モノアミンを使用する場合、例えば、アニリン、トルイジン類、キシリジン類、エチルアニリン類、エチニルアニリン類、クロロアニリン類、ブロモアニリン類、ニトロアニリン類、アミノフェノール類、アミノクレゾール類、アミノベンジルアルコール類、アニシジン類、フェネチジン類、アミノベンズアルデヒド類、アミノベンゾニトリル類、アミノビフェニル類、アミノフェニルフェニルエーテル類、アミノベンゾフェノン類、アミノフェニルフェニルスルフィド類、アミノフェニルフェニルスルホン類、ナフチルアミン類、アミノ-ナフトール類、アミノアントラセン類などの芳香族モノアミンを使用することができる。融点などには特に制限が無い。
(monoamine)
In the present production method, when monoamines are used, examples include aniline, toluidines, xylidines, ethylanilines, ethynylanilines, chloroanilines, bromoanilines, nitroanilines, aminophenols, aminocresols, amino Benzyl alcohols, anisidines, phenetidines, aminobenzaldehydes, aminobenzonitriles, aminobiphenyls, aminophenylphenyl ethers, aminobenzophenones, aminophenylphenyl sulfides, aminophenylphenyl sulfones, naphthylamines, amino- Aromatic monoamines such as naphthols and aminoanthracenes can be used. There are no particular restrictions on the melting point and the like.
この中でも、取り扱い性、得られるベンゾオキサジン系化合物の安定性および反応性、それから得られる硬化物の耐熱性および機械物性などの観点から、アニリンまたはエチニルアニリン類が好ましい。モノアミンがエチニルアニリン類の場合、エチニル部位の熱架橋により硬化物の熱的特性をより向上させることが期待できる。 Among these, aniline or ethynylaniline is preferred from the viewpoint of handleability, stability and reactivity of the obtained benzoxazine-based compound, heat resistance and mechanical properties of the cured product obtained therefrom, and the like. When the monoamine is an ethynylaniline, it can be expected that thermal cross-linking of the ethynyl site will further improve the thermal properties of the cured product.
(その他)
本製造方法において、(A)フェノールは、ベンゼン環にヒドロキシ基が1つだけ結合した、モノフェノールである。
(others)
In this production method, (A) phenol is monophenol in which only one hydroxy group is bonded to the benzene ring.
また、(C)パラホルムアルデヒドは、以下の一般式(17)によって表すことができる。 Moreover, (C) paraformaldehyde can be represented by the following general formula (17).
<1-2.精製工程>
本製造方法は、上記反応工程が終了した時点において、生成物のSCが100重量%未満の場合に、当該生成物を洗浄する精製工程をさらに含んでもよい。上記精製工程は、上記生成物中に含まれる溶媒を除去するために実施される。
<1-2. Purification process>
When the SC of the product is less than 100% by weight at the end of the reaction step, the production method may further include a purification step of washing the product. The purification step is performed to remove the solvent contained in the product.
上記精製工程において、上記生成物を洗浄する液体は特に限定されないが、例えば、水、アルカリ性溶液、および/または酸性溶液等であってもよい。上記アルカリ性溶液としては特に限定されないが、例えばNaOH水溶液等であってもよい。上記酸性溶液としては特に限定されないが、例えばHCl水溶液等であってもよい。洗浄にはいずれの溶液を用いてもよく、洗浄の順番も特に限定されない。すなわち、例えばアルカリ溶液による洗浄を行った後、水により洗浄してもよく、水による洗浄を行った後、アルカリ溶液により洗浄してもよい。また、アルカリ性溶液で洗浄した後、酸性溶液で洗浄してもよい。この中では、アルカリ溶液による洗浄、または水による洗浄が好ましく、アルカリ溶液による洗浄と水による洗浄とを組み合わせることがより好ましい。 In the purification step, the liquid for washing the product is not particularly limited, and may be, for example, water, an alkaline solution, and/or an acidic solution. The alkaline solution is not particularly limited, but may be, for example, an aqueous NaOH solution. Although the acidic solution is not particularly limited, it may be, for example, an HCl aqueous solution. Any solution may be used for washing, and the order of washing is not particularly limited. That is, for example, washing with an alkaline solution may be followed by washing with water, or washing with water may be followed by washing with an alkaline solution. Also, after washing with an alkaline solution, washing with an acidic solution may be performed. Among these, cleaning with an alkaline solution or cleaning with water is preferred, and a combination of cleaning with an alkaline solution and cleaning with water is more preferred.
上記精製工程を行う前に、反応工程において得られた生成物を、クロロホルム等の溶媒を用いて希釈してもよい。なお、希釈に使用した溶媒は精製工程が終了した後に、減圧留去等によって除去することができる。 The product obtained in the reaction step may be diluted with a solvent such as chloroform before performing the purification step. The solvent used for dilution can be removed by distillation under reduced pressure or the like after the purification step is completed.
<1-3.その他>
本製造方法は、(A1)フェノールを含むモノフェノール系組成物と、(B1)ジアミンと任意成分としてのモノアミンを含むアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物、あるいは、(A2)ビスフェノールを含むフェノール系組成物と、(B2)アニリンを含むモノアミン系組成物と、(C)パラホルムアルデヒドとの混合物を、加熱して反応させる反応工程を含み、上記混合物のSCが80~100重量%である、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法であってもよい。
<1-3. Others>
This production method comprises a mixture of (A1) a monophenol-based composition containing phenol, (B1) an amine-based composition containing a diamine and an optional monoamine, and (C) paraformaldehyde, or (A2) A reaction step of heating and reacting a mixture of a phenol-based composition containing bisphenol, (B2) a monoamine-based composition containing aniline, and (C) paraformaldehyde, wherein the SC of the mixture is 80 to 100 wt. %, it may be a method for producing a benzoxazine-based compound.
本製造方法の反応工程において、SCは80重量%より多く100重量%未満であることがより好ましく、85~99重量%であることがさらに好ましく、90~98重量%が最も好ましい。 In the reaction step of this production method, SC is more preferably more than 80% by weight and less than 100% by weight, more preferably 85 to 99% by weight, most preferably 90 to 98% by weight.
<1-3-1>
(A1)と(B1)と(C)との混合物を用いる場合について、以下に説明する。
<1-3-1>
A case of using a mixture of (A1), (B1) and (C) will be described below.
本製造方法の反応工程において、SCが100重量%である場合には、(A1)フェノールを含むモノフェノール系組成物は、フェノールのみからなることが好ましい。また、SCが80重量%以上、100重量%未満である場合には、(A1)フェノールを含むモノフェノール系組成物は、フェノールを51~100重量%、フェノール以外のモノフェノールを49~0重量%含むものであり、好ましくはフェノールを70~100重量%、フェノール以外のモノフェノールを30~0重量%含むものであり、より好ましくはフェノールを80~100重量%、フェノール以外のモノフェノールを20~0重量%含むものであり、最も好ましくはフェノールを90~100重量%、フェノール以外のモノフェノールを10~0重量%含むものである。 In the reaction step of the present production method, when SC is 100% by weight, (A1) the phenol-containing monophenolic composition preferably consists of phenol only. Further, when the SC is 80% by weight or more and less than 100% by weight, (A1) the monophenol composition containing phenol contains 51 to 100% by weight of phenol and 49 to 0% by weight of monophenol other than phenol. %, preferably 70 to 100% by weight of phenol and 30 to 0% by weight of monophenol other than phenol, more preferably 80 to 100% by weight of phenol and 20% by weight of monophenol other than phenol. 0% by weight, most preferably 90-100% by weight of phenol and 10-0% by weight of monophenols other than phenol.
上記の、フェノール以外のモノフェノールとしては、芳香環にフェノール性のヒドロキシル基を1つ以上有するものであり、例えばクレゾール類、3-メトキシフェノール類、4-エトキシフェノール類、フルオロフェノール類、フルオロクレゾール類、エチニルフェノール類、シアノフェノール類、ヒドロキシベンズアルデヒド類、ジメチルフェノール類、エチルフェノール類、ヒドロキシベンジルアルコール類、ヒドロキシベンゼンチオール類、クロロフェノール類、アリルフェノール類、ナフトール類、ニトロナフトール類、ヒドロキシピレンなどが挙げられ、融点などには特に制約が無い。この中でも、取り扱い性、得られるベンゾオキサジン系化合物の安定性および反応性、それから得られる硬化物の耐熱性および機械物性などの観点から、エチニルフェノール類が好ましい。モノフェノールがエチニルフェノールの場合、エチニル部位の熱架橋により硬化物の熱的特性をより向上させることが期待できる。 Examples of the monophenols other than phenol include those having one or more phenolic hydroxyl groups in the aromatic ring, such as cresols, 3-methoxyphenols, 4-ethoxyphenols, fluorophenols, fluorocresol , ethynylphenols, cyanophenols, hydroxybenzaldehydes, dimethylphenols, ethylphenols, hydroxybenzyl alcohols, hydroxybenzenethiols, chlorophenols, allylphenols, naphthols, nitronaphthols, hydroxypyrene, etc. There are no particular restrictions on the melting point and the like. Among these, ethynylphenols are preferred from the viewpoint of handleability, stability and reactivity of the obtained benzoxazine-based compound, and heat resistance and mechanical properties of the cured product obtained therefrom. When the monophenol is ethynylphenol, thermal cross-linking of the ethynyl moiety is expected to further improve the thermal properties of the cured product.
なお、(A1)フェノールを含むモノフェノール系組成物と(B1)ジアミンと任意成分としてのモノアミンを含むアミン系組成物を使用する場合の条件、ならびに反応工程におけるSC、および加熱条件については、〔1.ベンゾオキサジン系化合物の製造方法〕において記載した通りである。 The conditions for using (A1) a monophenol-based composition containing phenol and (B1) an amine-based composition containing a diamine and a monoamine as an optional component, SC in the reaction step, and heating conditions are described in [ 1. Method for producing benzoxazine-based compound].
<1-3-2>
(A2)と(B2)と(C)との混合物を用いる場合について、以下に記載する。
<1-3-2>
A case where a mixture of (A2), (B2) and (C) is used is described below.
本製造方法において、(A2)ビスフェノールを含むフェノール系組成物としてビスフェノールのみを使用する場合、ビスフェノール:アニリンおよびモノアミン:パラホルムアルデヒドのモル比率は、1:2:4~1:2:6であることが好ましい。ここで、(A2)ビスフェノールを含むフェノール系組成物がモノフェノールを含む場合は、2モルのモノフェノールを1モルのビスフェノールとして換算し、ビスフェノールとのモル数を合算したうえで、モル比率を計算すれば良い。 In the present production method, when only bisphenol is used as (A2) the phenolic composition containing bisphenol, the molar ratio of bisphenol:aniline and monoamine:paraformaldehyde should be 1:2:4 to 1:2:6. is preferred. Here, when (A2) the phenol-based composition containing bisphenol contains monophenol, 2 mol of monophenol is converted to 1 mol of bisphenol, and the molar ratio is calculated after summing the number of moles with bisphenol. do it.
(モノフェノール)
(A2)ビスフェノールを含むフェノール系組成物は、ビスフェノールを30~100重量%、モノフェノールを70~0重量%含むものであり、好ましくはビスフェノールを50~100重量%、モノフェノールを50~0重量%含むものであり、より好ましくはビスフェノールを70~100重量%、モノフェノールを30~0重量%含むものである。
(monophenol)
(A2) The phenolic composition containing bisphenol contains 30 to 100% by weight of bisphenol and 70 to 0% by weight of monophenol, preferably 50 to 100% by weight of bisphenol and 50 to 0% by weight of monophenol. %, more preferably 70 to 100% by weight of bisphenol and 30 to 0% by weight of monophenol.
本製造方法において、ビスフェノールを使用する場合、例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(通称:ビスフェノールA)、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)オクタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-1-メチルフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-t-ブチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-ブロモフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-クロロフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジブロモフェニル)プロパン等のビス(ヒドロキシアリール)アルカン類;2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン等のビス(ヒドロキシアリール)アリールアルカン類;1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;4,4’-ジヒドロキシフェニルエーテル、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルフェニルエーテル等のジヒドロキシアリールエーテル類;4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジアリールスルフィド類;4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類;4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類;4,4’-ジヒドロキシジフェニル等のジヒドロキシジフェニル類等を使用することができる。この中でも、原料の融点が100℃~250℃の間にあることによる取り扱い性、得られるベンゾオキサジン系化合物の安定性および反応性、それから得られる硬化物の耐熱性および機械物性などの観点から、ビスフェノールAが好ましい。 In the present production method, when using bisphenol, for example, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (common name: bisphenol A), bis(4-hydroxyphenyl)methane, 1,1-bis(4-hydroxy phenyl)ethane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)butane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)octane, 2,2-bis(4-hydroxy-1-methylphenyl)propane, 1,1 -bis(4-hydroxy-t-butylphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-bromophenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-chlorophenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl ) Bis(hydroxyaryl)alkanes such as propane; Bis(hydroxyaryl)arylalkanes such as 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethane and bis(4-hydroxyphenyl)naphthylmethane; 1,1- Bis(hydroxyaryl) such as bis(4-hydroxyphenyl)cyclopentane, 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexane, 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)-3,5,5-trimethylcyclohexane, etc. Cycloalkanes; Dihydroxyaryl ethers such as 4,4'-dihydroxyphenyl ether, 4,4'-dihydroxy-3,3'-dimethylphenyl ether; 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide, 4,4'-dihydroxy -dihydroxydiarylsulfoxides such as 3,3'-dimethyldiphenylsulfide; dihydroxydiarylsulfoxides such as 4,4'-dihydroxydiphenylsulfoxide and 4,4'-dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfoxide;4,4 Dihydroxydiarylsulfones such as '-dihydroxydiphenylsulfone and 4,4'-dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfone; dihydroxydiphenyls such as 4,4'-dihydroxydiphenyl; Among these, from the viewpoint of handling ease due to the melting point of the raw material being between 100°C and 250°C, the stability and reactivity of the resulting benzoxazine-based compound, and the heat resistance and mechanical properties of the cured product obtained therefrom, Bisphenol A is preferred.
上記の、モノフェノールとしては、芳香環にフェノール性のヒドロキシル基を1つ以上有するものであり、例えばフェノール、クレゾール類、3-メトキシフェノール類、4-エトキシフェノール類、フルオロフェノール類、フルオロクレゾール類、エチニルフェノール類、シアノフェノール類、ヒドロキシベンズアルデヒド類、ジメチルフェノール類、エチルフェノール類、ヒドロキシベンジルアルコール類、ヒドロキシベンゼンチオール類、クロロフェノール類、アリルフェノール類、ナフトール類、ニトロナフトール類、ヒドロキシピレンなどが挙げられ、融点などには特に制約が無い。この中でも取り扱い性、得られるベンゾオキサジン系化合物の安定性および反応性、それから得られる硬化物の耐熱性および機械物性などの観点から、フェノールまたはエチニルフェノール類が好ましい。エチニルフェノールの場合、エチニル部位の熱架橋により硬化物の熱的特性をより向上させることが期待できる。 The monophenols mentioned above have one or more phenolic hydroxyl groups in the aromatic ring, and examples thereof include phenol, cresols, 3-methoxyphenols, 4-ethoxyphenols, fluorophenols, and fluorocresols. , ethynylphenols, cyanophenols, hydroxybenzaldehydes, dimethylphenols, ethylphenols, hydroxybenzyl alcohols, hydroxybenzenethiols, chlorophenols, allylphenols, naphthols, nitronaphthols, hydroxypyrene, etc. There are no particular restrictions on the melting point and the like. Among these, phenol or ethynylphenols are preferred from the viewpoint of handleability, stability and reactivity of the obtained benzoxazine-based compound, and heat resistance and mechanical properties of the cured product obtained therefrom. In the case of ethynylphenol, thermal cross-linking of the ethynyl moiety can be expected to further improve the thermal properties of the cured product.
(B2)アニリンを含むモノアミン系組成物は、アニリンを51~100重量%、アニリン以外のモノアミンを49~0重量%含むものであり、好ましくはアニリンを70~100重量%、アニリン以外のモノアミンを30~0重量%含むものであり、より好ましくはアニリンを80~100重量%、アニリン以外のモノアミンを20~0重量%含むものであり、最も好ましくはアニリンを90~100重量%、アニリン以外のモノアミンを10~0重量%含むものである。 (B2) The monoamine-based composition containing aniline contains 51 to 100% by weight of aniline and 49 to 0% by weight of monoamine other than aniline, preferably 70 to 100% by weight of aniline and monoamine other than aniline. 30 to 0% by weight, more preferably 80 to 100% by weight of aniline and 20 to 0% by weight of monoamines other than aniline, and most preferably 90 to 100% by weight of aniline and other than aniline. It contains 10 to 0% by weight of monoamine.
上記の、アニリン以外のモノアミンとしては、例えばトルイジン類、キシリジン類、エチルアニリン類、エチニルアニリン類、クロロアニリン類、ブロモアニリン類、ニトロアニリン類、アミノフェノール類、アミノクレゾール類、アミノベンジルアルコール類、アニシジン類、フェネチジン類、アミノベンズアルデヒド類、アミノベンゾニトリル類、アミノビフェニル類、アミノフェニルフェニルエーテル類、アミノベンゾフェノン類、アミノフェニルフェニルスルフィド類、アミノフェニルフェニルスルホン類、ナフチルアミン類、アミノ-ナフトール類、アミノアントラセン類などの芳香族モノアミンなどが挙げられ、融点などには特に制約が無い。この中でも、取り扱い性、得られるベンゾオキサジン系化合物の安定性および反応性、それから得られる硬化物の耐熱性および機械物性などの観点から、エチニルアニリン類が好ましい。モノアミンがエチニルアニリン類の場合、エチニル部位の熱架橋により硬化物の熱的特性をより向上させることが期待できる。 Examples of the above monoamines other than aniline include toluidines, xylidines, ethylanilines, ethynylanilines, chloroanilines, bromoanilines, nitroanilines, aminophenols, aminocresols, aminobenzyl alcohols, Anisidines, phenetidines, aminobenzaldehydes, aminobenzonitriles, aminobiphenyls, aminophenylphenyl ethers, aminobenzophenones, aminophenylphenylsulfides, aminophenylphenylsulfones, naphthylamines, amino-naphthols, amino Examples include aromatic monoamines such as anthracenes, and there are no particular restrictions on the melting point. Among these, ethynylanilines are preferred from the viewpoint of handleability, stability and reactivity of the obtained benzoxazine-based compound, heat resistance and mechanical properties of the cured product obtained therefrom, and the like. When the monoamine is an ethynylaniline, it can be expected that thermal cross-linking of the ethynyl site will further improve the thermal properties of the cured product.
〔2.ベンゾオキサジン系化合物〕
本製造方法により製造されるベンゾオキサジン系化合物(以下、本ベンゾオキサジン系化合物とも称する。)は、下記式(17)によって表される化合物である。
[2. Benzoxazine compound]
The benzoxazine-based compound produced by this production method (hereinafter also referred to as the present benzoxazine-based compound) is a compound represented by the following formula (17).
上記式(17)中、R1は原料として使用したジアミンによって決定される。すなわち、R1は上記式(2)で示されるとも言える。例えば、式(3)で表される1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼンを上記ジアミンとして用いた場合、下記一般式(18)で表されるベンゾオキサジン系化合物が得られる。 In formula (17) above, R1 is determined by the diamine used as a raw material. That is, it can be said that R1 is represented by the above formula (2). For example, when 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene represented by formula (3) is used as the diamine, a benzoxazine compound represented by the following general formula (18) is obtained.
本ベンゾオキサジン系化合物のガラス転移温度(Tg)は、110℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。本ベンゾオキサジン系化合物のTgが110℃以上であれば、本ベンゾオキサジン系化合物が耐熱性に優れると言える。Tgの上限は特に限定されないが、現実的には300℃以下であってもよい。本明細書中「ガラス転移温度(Tg)」は、本ベンゾオキサジン系化合物を加熱により硬化させた、硬化物がガラス転移する温度を意味する。 The glass transition temperature (Tg) of the present benzoxazine compound is preferably 110° C. or higher, more preferably 120° C. or higher, and even more preferably 130° C. or higher. If the Tg of the present benzoxazine-based compound is 110° C. or higher, it can be said that the present benzoxazine-based compound has excellent heat resistance. Although the upper limit of Tg is not particularly limited, it may be 300° C. or lower in reality. As used herein, "glass transition temperature (Tg)" means the temperature at which a cured product obtained by curing the present benzoxazine compound by heating undergoes a glass transition.
本ベンゾオキサジン系化合物の硬化温度(Tc)は、270℃以下が好ましく、260℃以下がより好ましく、250℃以下がさらに好ましい。本ベンゾオキサジン系化合物のTcが270℃以下であれば、本ベンゾオキサジン系化合物から硬化物を製造することが容易となる。本明細書中「硬化温度(Tc)」は、未硬化の本ベンゾオキサジン系化合物が、加熱により硬化する温度を意味する。 The curing temperature (Tc) of the present benzoxazine-based compound is preferably 270° C. or lower, more preferably 260° C. or lower, and even more preferably 250° C. or lower. If the Tc of the present benzoxazine-based compound is 270° C. or less, it becomes easy to produce a cured product from the present benzoxazine-based compound. As used herein, "curing temperature (Tc)" means the temperature at which the present uncured benzoxazine compound is cured by heating.
本ベンゾオキサジン系化合物の5%重量減少温度(Td5)は、290℃以上が好ましく、300℃以上がより好ましく、310℃以上がさらに好ましい。本ベンゾオキサジン系化合物が290℃以上であれば、本ベンゾオキサジン系化合物が耐熱性に優れると言える。本明細書中「5%重量減少温度(Td5)」は、未硬化の本ベンゾオキサジン系化合物が硬化する環境下で測定した、本ベンゾオキサジン系化合物が熱分解し、重量が5%減少した時点での温度を意味する。 The 5% weight loss temperature (Td5) of the present benzoxazine compound is preferably 290°C or higher, more preferably 300°C or higher, and even more preferably 310°C or higher. If the present benzoxazine-based compound has a temperature of 290° C. or higher, it can be said that the present benzoxazine-based compound has excellent heat resistance. In this specification, the "5% weight loss temperature (Td5)" is the point at which the weight of the uncured benzoxazine compound is reduced by 5% due to thermal decomposition, which is measured in an environment where the uncured benzoxazine compound is cured. means the temperature at
本ベンゾオキサジン系化合物は、電子部品、プリント配線板用積層板およびプリント配線板、半導体封止材料、半導体搭載モジュール等の電子材料、自動車または車輛、航空機部品、建築部材、工作機械等に好適に用いることができる。これらの中でも特に、耐熱性を必要とする部品に使用され得る。 The present benzoxazine compounds are suitable for electronic parts, printed wiring board laminates and printed wiring boards, semiconductor encapsulation materials, electronic materials such as semiconductor-mounted modules, automobiles or vehicles, aircraft parts, building materials, machine tools, etc. can be used. Among these, in particular, it can be used for parts that require heat resistance.
具体的には、例えば、上記部品の成形材料、または半導体封止材料とする場合、本ベンゾオキサジン系化合物をそのまま、あるいは必要に応じて充填材、離型剤、難燃剤、着色剤、カップリング剤等を添加して、用いることができる。また、本ベンゾオキサジン系化合物に溶剤等を加えてワニス化し、これをガラスクロス等の基材に含浸させ、加熱乾燥することにより、積層板用プリプレグを作製することができる。更に、このプリプレグを金属箔と共に加熱加圧してプリント配線板用積層板を作製し、更に当該積層板上に回路を形成することによって、プリント配線板を作製することができる。こうして作製したプリント配線板は耐熱性、および機械特性等に優れるため、半導体搭載基板等として好適に用いられる。 Specifically, for example, when used as a molding material for the above parts or a semiconductor encapsulating material, the present benzoxazine-based compound can be used as is, or if necessary, a filler, release agent, flame retardant, coloring agent, coupling agent, or the like. It can be used by adding an agent or the like. Also, a varnish is prepared by adding a solvent or the like to the present benzoxazine-based compound, impregnating a base material such as a glass cloth with the varnish, and heating and drying the varnish to prepare a prepreg for a laminated board. Furthermore, a printed wiring board can be produced by heating and pressing this prepreg together with a metal foil to produce a laminate for a printed wiring board, and further forming a circuit on the laminate. The printed wiring board produced in this manner is excellent in heat resistance, mechanical properties, etc., and is therefore suitable for use as a semiconductor mounting substrate or the like.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.
以下に本発明を説明するための実施例および比較例を示すが、これによって本発明を限定するものではない。まず、各物性の測定方法は次のとおりとした。 Examples and comparative examples are given below to illustrate the present invention, but are not intended to limit the present invention. First, the method for measuring each physical property was as follows.
〔測定方法〕
(1.ガラス転移温度(Tg))
粉末形状の未硬化物について、示差走査熱量(DSC)を、示差熱走査熱量計 DSC7000X(日立ハイテク製)を用いて測定した。具体的には、窒素気流下(40mL/min)、昇温速度10℃/minの条件でDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線の変曲点における接線と、ベースラインとの交点の温度を、Tgとした。なお、Tgとしては、DSCの2ndスキャンの数値を採用した。
〔Measuring method〕
(1. Glass transition temperature (Tg))
Differential scanning calorimetry (DSC) of the powdery uncured product was measured using a differential thermal scanning calorimeter DSC7000X (manufactured by Hitachi High-Tech). Specifically, the DSC curve was measured under the conditions of a nitrogen stream (40 mL/min) and a heating rate of 10° C./min. The temperature at the intersection of the tangent line at the inflection point of the obtained DSC curve and the baseline was defined as Tg. In addition, as Tg, the numerical value of the 2nd scan of DSC was employ|adopted.
(2.硬化温度(Tc))
DSCとして1stスキャンの数値を採用したこと以外は、Tgと同様にして、Tcを算出した。
(2. Curing temperature (Tc))
Tc was calculated in the same manner as Tg, except that the value of the 1st scan was used as DSC.
(3.熱分解温度(Td5))
粉末形状の未硬化物について、日立ハイテク製、商品名「TG/DTA6300」を用いた熱重量分析(TGA)法により、昇温速度10℃/minの条件で5%重量減少温度(Td5)を評価した。なお、Td5としては、N2気流下で測定した示差熱分析(TG-DTA)の数値を採用した。
(3. Thermal decomposition temperature (Td5))
For the powder-shaped uncured material, by the thermogravimetric analysis (TGA) method using Hitachi High-Tech's product name "TG/DTA6300", the temperature of 5% weight loss (Td5) is measured at a temperature increase rate of 10 ° C./min. evaluated. As Td5, the value of differential thermal analysis (TG-DTA) measured under N 2 stream was used.
〔実施例1〕
1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン2.193g(0.0075mol)、フェノール1.412g(0.015mol)、パラホルムアルデヒド1.081g(0.036mol)を三口フラスコに投入し、130℃で加熱撹拌して、30分反応させた。なお、加熱時間は、1H-NMRにより算出した、原料であるフェノールの消費率が約93%となる時間に基づいて決定している。溶媒を使用していないので、固形分濃度(SC)は100重量%とした。
[Example 1]
2.193 g (0.0075 mol) of 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1.412 g (0.015 mol) of phenol, and 1.081 g (0.036 mol) of paraformaldehyde were charged into a three-necked flask and heated to 130°C. The mixture was heated and stirred at , and reacted for 30 minutes. The heating time is determined based on the time when the consumption rate of phenol as a raw material is about 93%, calculated by 1H-NMR. Since no solvent was used, the solid content concentration (SC) was set to 100% by weight.
加熱反応後、クロロホルムを80ml加え、生成物を溶解させた。その後、1NのNaOH水溶液80mlで3回、純水80mlで3回洗浄を行った後、クロロホルム層の溶媒を40℃で減圧留去した。その後、60℃にて6時間真空乾燥し、上記式(18)のベンゾオキサジン系化合物の粉末を得た。 After the heat reaction, 80 ml of chloroform was added to dissolve the product. Then, after washing three times with 80 ml of 1N NaOH aqueous solution and three times with 80 ml of pure water, the solvent in the chloroform layer was distilled off under reduced pressure at 40°C. Then, it was vacuum-dried at 60° C. for 6 hours to obtain a powder of the benzoxazine-based compound of the above formula (18).
得られたベンゾオキサジン系化合物の粉末について、GPCにより分子量を測定したところ、標準ポリスチレン換算で、数平均分子量(Mn)は930、重量平均分子量(Mw)は1752であった。 The obtained benzoxazine-based compound powder was measured for molecular weight by GPC.
〔実施例2〕
1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン2.193g(0.0075mol)、フェノール1.412g(0.015mol)、パラホルムアルデヒド1.081g(0.036mol)、N-メチルピロリドン0.247gを三口フラスコに投入し、130℃で加熱撹拌して、60分反応させた。なお、加熱時間は実施例1と同様に決定した。固形分濃度(SC)は、上記のジアミン・フェノール・アルデヒドが全て固体になったと仮定した数値で算出した。SC=95重量%であった。
[Example 2]
1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene 2.193 g (0.0075 mol), phenol 1.412 g (0.015 mol), paraformaldehyde 1.081 g (0.036 mol), N-methylpyrrolidone 0.247 g The mixture was put into a three-necked flask, heated with stirring at 130° C., and reacted for 60 minutes. The heating time was determined in the same manner as in Example 1. The solid content concentration (SC) was calculated based on the assumption that all of the above diamine, phenol, and aldehyde were solidified. SC=95% by weight.
反応後、クロロホルムを30ml加え、生成物を希釈し、純水30mlで5回洗浄した。その後、1NのNaOH水溶液30mlで3回、純水30mlで3回洗浄を行った後、クロロホルム層の溶媒を40℃で減圧留去した。その後、60℃にて6時間真空乾燥し、上記式(18)のベンゾオキサジン系化合物の粉末を得た。 After the reaction, 30 ml of chloroform was added to dilute the product, and the product was washed 5 times with 30 ml of pure water. Then, after washing three times with 30 ml of 1N NaOH aqueous solution and three times with 30 ml of pure water, the solvent in the chloroform layer was distilled off under reduced pressure at 40°C. Then, it was vacuum-dried at 60° C. for 6 hours to obtain a powder of the benzoxazine-based compound of the above formula (18).
得られたベンゾオキサジン系化合物の粉末について、GPCにより分子量を測定したところ、標準ポリスチレン換算で数平均分子量(Mn)は859、重量平均分子量(Mw)は1947であった。 The obtained benzoxazine-based compound powder was measured for molecular weight by GPC.
〔実施例3〕
1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン2.193g(0.0075mol)、フェノール1.412g(0.015mol)、パラホルムアルデヒド1.081g(0.036mol)、N-メチルピロリドン1.172gを三口フラスコに投入し、130℃で加熱撹拌して、120分反応させた。なお、加熱時間は実施例1と同様に決定した。固形分濃度(SC)は、実施例2と同様に算出した。SC=80重量%であった。
[Example 3]
1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene 2.193 g (0.0075 mol), phenol 1.412 g (0.015 mol), paraformaldehyde 1.081 g (0.036 mol), N-methylpyrrolidone 1.172 g The mixture was put into a three-necked flask, heated with stirring at 130° C., and reacted for 120 minutes. The heating time was determined in the same manner as in Example 1. The solid content concentration (SC) was calculated in the same manner as in Example 2. SC=80% by weight.
反応後、クロロホルムを30ml加え、生成物を希釈し、純水30mlで5回洗浄した。その後、1NのNaOH水溶液100mlで3回、純水100mlで3回洗浄を行った。続いて、0.1N HCl水溶液100mlで3回洗浄した後、純水100mlで3回洗浄して、クロロホルム層の溶媒を40℃で溶媒を減圧留去した。その後、60℃にて6時間真空乾燥し、上記式(18)のベンゾオキサジン系化合物の粉末を得た。 After the reaction, 30 ml of chloroform was added to dilute the product, and the product was washed 5 times with 30 ml of pure water. After that, it was washed three times with 100 ml of 1N NaOH aqueous solution and three times with 100 ml of pure water. Subsequently, after washing with 100 ml of 0.1N HCl aqueous solution three times, washing with 100 ml of pure water three times was performed, and the solvent in the chloroform layer was distilled off under reduced pressure at 40°C. Then, it was vacuum-dried at 60° C. for 6 hours to obtain a powder of the benzoxazine-based compound of the above formula (18).
得られたベンゾオキサジン系化合物の粉末について、GPCにより分子量を測定したところ、標準ポリスチレン換算で数平均分子量(Mn)は1325、重量平均分子量(Mw)は5215であった。 The obtained benzoxazine-based compound powder was measured for molecular weight by GPC.
〔比較例1〕
1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン2.195g(0.0075mol)、フェノール1.413g(0.015mol)、37%ホルマリン2.925g(0.036mol)、酢酸エチル1.285gを三口フラスコに投入し、80℃で加熱撹拌して25時間反応させた。なお、加熱時間は実施例1と同様に決定した。固形分濃度(SC)は、実施例2と同様に算出した。SC=60重量%であった。
[Comparative Example 1]
1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene 2.195 g (0.0075 mol), phenol 1.413 g (0.015 mol), 37% formalin 2.925 g (0.036 mol), ethyl acetate 1.285 g in three mouths It was put into a flask, heated with stirring at 80° C., and reacted for 25 hours. The heating time was determined in the same manner as in Example 1. The solid content concentration (SC) was calculated in the same manner as in Example 2. SC=60% by weight.
反応後、クロロホルムを80ml加え、生成物を希釈し、1NのNaOH水溶液80mlで3回、純水40mlで3回洗浄を行った後、クロロホルム層を40℃で溶媒を減圧留去した。その後、60℃にて6時間真空乾燥し、上記式(18)のベンゾオキサジン系化合物の粉末を得た。 After the reaction, 80 ml of chloroform was added to dilute the product, and after washing three times with 80 ml of 1N NaOH aqueous solution and three times with 40 ml of pure water, the chloroform layer was distilled off under reduced pressure at 40°C. Then, it was vacuum-dried at 60° C. for 6 hours to obtain a powder of the benzoxazine-based compound of the above formula (18).
得られたベンゾオキサジン系化合物の粉末について、GPCにより分子量を測定したところ、標準ポリスチレン換算で数平均分子量(Mn)は980、重量平均分子量(Mw)は2029であった。 The obtained benzoxazine-based compound powder was measured for molecular weight by GPC.
〔結果〕
実施例1~3および比較例1における、反応時の加熱条件と、得られた上記式(18)のベンゾオキサジン系化合物の粉末のDSCおよびTGAにより熱特性を評価した結果とを、表1に示す。
〔result〕
Table 1 shows the heating conditions during the reaction in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and the results of evaluating the thermal properties of the obtained benzoxazine-based compound powder of formula (18) by DSC and TGA. show.
表1より、SCが80~100重量%である実施例1~3の加熱時間は、SCが60重量%である比較例1の加熱時間と比較して、非常に短いことが分かった。また、実施例1~3のベンゾオキサジンは、従来の溶液法によって得られた比較例1のベンゾオキサジンと比較して、Tg、TcおよびTd5において、同等の性能を有することが分かった。したがって、本製造方法は、従来の製造方法よりも短時間でベンゾオキサジン系化合物を製造可能であることが示された。 From Table 1, it was found that the heating times of Examples 1 to 3 with SC of 80 to 100% by weight were much shorter than the heating time of Comparative Example 1 with SC of 60% by weight. It was also found that the benzoxazines of Examples 1-3 have comparable performances in terms of Tg, Tc and Td5 compared to the benzoxazine of Comparative Example 1 obtained by the conventional solution method. Therefore, it was shown that the present production method can produce a benzoxazine-based compound in a shorter time than the conventional production method.
本発明は、ベンゾオキサジン系化合物の製造方法として好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used as a method for producing a benzoxazine-based compound.
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