JP2593624B2 - 複素環式ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロアルカン及びそれから製造されるポリカーボネート - Google Patents

複素環式ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロアルカン及びそれから製造されるポリカーボネート

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規組成の物質、特に新
規ポリカーボネート及びそれらの前駆体に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ポリカーボネートは光学的透明度、高い
延性及びその他の有利な性質を保有することを特徴とす
る高性能エンジニアリング樹脂の一群である。これらの
樹脂は透明性であるのでレンズ及び窓としてしばしば使
用されている。ビスフェノールAポリカーボネートはこ
の型の商業的に入手し得る主要な樹脂である。この樹脂
は2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンか
ら誘導されるものであり、典型的には約150℃のガラ
ス転移温度をもつ。
【0003】ビスフェノールAポリカーボネートの延性
を保持しながらより高いガラス転移温度をもつ、したが
って加熱に際してより高い耐軟化性を示すポリカーボネ
ートの製造についての関心が高まっている。かゝるポリ
カーボネートの典型的な使用領域は自動車のヘッドラン
プ用のレンズの製造―これらのレンズは次第に寸法が小
型化しつゝあり、したがって該レンズは熱発生性光源に
より一層接近して設置されるという特徴をもつ―及び高
い高度で操縦する航空機用の窓―その場合太陽熱による
影響が顕著であり得る―に存する。
【0004】
【発明の概要】本発明はビスフェノールAポリカーボネ
ートのガラス転移温度よりも少なくとも35℃から84
℃まで高いガラス転移温度をもち、しかも延性であるこ
とが期待されるポリカーボネートの一群を提供するもの
である。また、本発明はさらに、該ポリカーボネートに
転化し得る一連のビスフェノールを提供するものであ
る。
【0005】本発明の一形態によれば、本発明は、式:
【0006】
【化3】
【0007】(式中、XはS、SO、SO2 又はN−O
CORでありそしてRはC1-4 第一級又は第二級アルキ
ル基又はC6-8 芳香族基である)をもつ複素環式ビス
(4−ヒドロキシフェニル)シクロアルカン(以下、場
合によっては単に“複素環式ビスフェノール”という)
を包含する。本発明の複素環式ビスフェノールにおける
X基は硫黄、スルホン基又はアシル化窒素原子であり得
る。該アシル化窒素原子において、Rはメチル、エチ
ル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブ
チル又は2−メチルプロピル基のようなアルキル基又は
フェニル、トリル又はキシリル基のような芳香族基であ
り得る。メチル基が好ましい。
【0008】
【発明の詳細な開示】Xが硫黄又はアシル化窒素原子で
ある場合の本発明の複素環式ビスフェノールは、フェノ
ールとテトラヒドロチオピラン−4−オン又はアシル化
4−ピペリドンとを酸性触媒の存在下で反応させること
によって製造し得る。さらに、反応促進剤としてメルカ
プタンも存在させることが好ましい。Xが硫黄である該
複素環式ビスフェノールは適当な酸化剤で酸化すること
によって、たとえば酸性媒質、典型的には氷酢酸中で、
過酢酸のような過カルボン酸を用いて酸化することによ
って、XがSO及び/又はSO2 である対応する複素環
式ビスフェノール化合物に転化し得る。
【0009】つぎに、本発明の複素環式ビスフェノール
の製造を実施例によって説明する。分子構造は1 H及び
13C核磁気共鳴スペクトル分析及び質量スペクトル分析
によって決定した。実施例1 テトラヒドロチオピラン−4−オン10g(86ミリモ
ル)、フェノール81g(860ミリモル)及び4ミリ
当量/gの水素イオン濃度をもち、0.8ミリ当量/g
の割合のチオール促進剤で変性された酸型のカチオン交
換樹脂10gの混合物を75℃で4時間加熱した。得ら
れる橙色の溶液をガラス漏斗を通じて熱濾過した。冷却
すると固形物が生成し、これを濾過により分離した。濾
液を塩化メチレン100mlと混合すると第二の固形物
が析出し、これを濾過により捕集した。
【0010】これらの粗製固形物の合計量は28.6g
であった。これらをクロルベンゼンから再結晶化して所
望の4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)チオピラ
ンを淡黄褐色結晶として得た。収量は18.35g(理
論値の75%)であった。実施例2 フェノール100g(1.06モル)及びドデシルチオ
ール3mlの混合物を窒素雰囲気下で50℃に加熱し、
そしてガス状塩化水素を該混合物中に15分間通送し
た。塩化水素の通送は1−アセチル−4−ピペリドン1
5g(106ミリモル)を5分間かけて添加している間
続けた。塩化水素処理を20分間続けた後、この混合物
を75℃で20時間撹拌した。ついで、それを室温まで
冷却しそして酢酸エチル及び飽和炭酸水素ナトリウム溶
液で希釈すると粗生成物が白色固体として沈殿した。こ
れを濾過によって集めそして水で中性になるまで洗浄し
た。粗生成物の収量は25.9g(理論値の78%)で
あった。この粗生成物の一部を氷酢酸から再結晶化しそ
して所望の4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
1−アセチルピペリジンとして同定した。実施例3 氷酢酸20ml中の実施例1の生成物5g(17ミリモ
ル)のスラリーを氷酢酸中の過酢酸の32重量%溶液
8.86g(37.2ミリモル)に氷浴温度で20分か
けて添加した。この混合物を14時間で室温まで加温す
ると不透明になった。沈殿した固体をガラス漏斗を通じ
て濾過しそして氷酢酸で2回洗浄した。所望の4,4−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタメチレンスルホ
ンの粗生成物収量は4.25g(理論値の77%)であ
った。この生成物をメタノール及び水から再結晶化して
純粋な生成物3.5g(理論値の63%)を得た。
【0011】本発明の複素環式ビスフェノールは慣用の
技術を用いてホスゲン又はジメチルカーボネートのよう
なカーボネート源と反応させることによってポリカーボ
ネートに転化し得る。これらの技術は溶融重合、界面重
合及びビスクロルホルメートへの界面転化とそれに続く
重合を包含する。フェノールのような連鎖停止剤も使用
し得る。
【0012】かゝるポリカーボネートは本発明の別の一
形態を構成する。これらは式:
【0013】
【化4】
【0014】(式中、Xは前記の意義を有する)のヘテ
ロシクロヘキシリデンビスフェノール構造単位を含んで
なる。XがSO及び/又はSO2 である本発明のポリカ
ーボネートはまたXがSである対応するポリカーボネー
トから適当な酸化剤、典型的には過酸、を用いる酸化に
よっても製造し得る。
【0015】本発明のポリカーボネートは単独ポリカー
ボネート及び共ポリカーボネートの両者を包含する。共
ポリカーボネートはヘテロシクロヘキシリデンビスフェ
ノールの1種類より多い分子種の構造単位を含み得る。
共ポリカーボネートはまた、こゝに参考文献として引用
する米国特許第4,217,438号明細書中に名称又
は式(一般的又は特定的な)によって開示されているジ
ヒドロキシ化合物に対応する単位も含有し得る。かゝる
共ポリカーボネートは典型的には約25−75個数%
(単位数に基づく%)のビス(4−ヒドロキシビフェニ
リル)アルカン単位を含有し、残部は他の単位である。
【0016】該他の単位は式: (式中、A1 及びA2 の各々は単環式の二価芳香族基で
ありそしてYは1個又は2個の原子によってA1 をA2
から分離する型の架橋基である)をもつ単位を包含す
る。式(III)中の遊離原子価結合は通常Yに関してA1
及びA2 のメタ位又はパラ位にある。
【0017】A1 基及びA2 基は非置換フェニレン基又
はその置換誘導体基であることができる。その置換基
(1個又はそれ以上)の例はアルキル、アルケニル、ハ
ロ(特にクロル及び/又はブロム)、ニトロ、アルコキ
シ基等である。非置換フェニレン基が好ましい。基A1
及びA2 がともにp−フェニレン基であることが好まし
いが、両者はともにo−又はm−フェニレン基であるこ
ともでき、あるいは一方がo−又はm−フェニレン基
で、他方がp−フェニレン基であることもできる。
【0018】架橋基Yは1個又は2個の原子、好ましく
は1個の原子によってA1 をA2 から分離する型の架橋
基である。該架橋基は多くの場合炭化水素基、特に飽和
炭化水素基、たとえばメチレン、シクロヘキシルメチレ
ン、2−[2.2.1]−ビシクロヘプチルメチレン、
エチレン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シク
ロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデ
シリデン又はアダマンチリデン、特にgem−アルキレ
ン(アルキリデン)基である。しかしながら、不飽和基
及び炭素及び水素以外の原子を含む基、たとえば2,2
−ジクロルエチリデン、カルボニル、フタリジリデン、
オキシ、チオ、スルホキシ及びスルホン基も包含され
る。入手容易性及び本発明の目的に特に適当であるとい
う理由で、式(III)の好ましい単位は2,2−ビス(4
−フェニレン)プロパンカーボネート単位、すなわちビ
スフェノールAから誘導される、Yがイソプロピリデン
基でありそしてA1 及びA2 がそれぞれp−フェニレン
基である単位、である。
【0019】本発明のポリカーボネートの製造をつぎの
実施例によって説明する。分子量はポリスチレンを標準
としてゲル透過クロマトグラフィーによって測定した。実施例4−9 種々のビスフェノール混合物を8.42w/v%の割合
で塩化メチレンと及び次記の容量%の他の物質と混合し
た。こゝで使用するすべての%は該塩化メチレンに基づ
くものである。
【0020】水 ― 90% 塩化メチレン中の5w/v%トリエチルアミン溶液 ―
1.5% 塩化メチレン中の5w/v%フェノール溶液 ― 2% この混合物中に、撹拌下、ホスゲンを10分間、合計で
6w/v%通送し、その間水性相のpH値を10%水酸
化ナトリウム水溶液の添加によって10ないし11の値
に保持した。この混合物をついで窒素で15分間パージ
しそして有機相を分離し、3%塩酸水溶液で2回洗浄
し、ついで水で4回洗浄しそして硫酸マグネシウム上で
乾燥した。乾燥した溶液をメタノール中に注入しそして
沈殿した固体を塩化メチレン中に再溶解し、アセトニト
リルの添加によって沈殿させ、再び塩化メチレン中に溶
解させ、そしてメタノールの添加によって再び沈殿させ
た。得られる共ポリカーボネートを恒量まで乾燥した。
これらの本性(組成)及び性質を次表に示す。
【0021】 実施例 ビスフェノール、モル% Mw Mw/Mn Tg. ℃ 4 実施例1 100 50,000 1.91 209 5 実施例1 50 90,500 1.68 186 ビスフェノールA 50 6 実施例1 50 ―― ―― 234 実施例3 50 7 実施例2 100 ―― ―― 221 8 実施例2 50 70,000 1.74 207 ビスフェノールA 50 9 実施例3 50 50,800 1.57 185 ビスフェノールA 50 塩化メチレン中の3.5w/v%のビスフェノールA稀
溶液を使用しかつトリエチルアミン、フェノール及びホ
スゲンをそれぞれ0.75%、1%及び3%の低割合で
使用して上記と同様の結果を得た。実施例10 塩化メチレン50ml中の実施例4のポリカーボネート
300mg及びm−クロル過安息香酸116mg(0.
67ミリモル)の溶液を室温で1時間撹拌し、その後に
生成物をメタノール中に沈殿させ、濾過しそして真空炉
中で乾燥することによって単離した。この生成物は所望
のヘテロシクロヘキシリデンビスフェノールスルホキシ
ド/スルホン共ポリカーボネートであり、283℃のガ
ラス転移温度を有していた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許3395186(US,A) DIEDERICH,FRANCOI S;CARCANAGUE,DANIE L R.:HELV.CHIM.ACT A(1994),77(3),800−18

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式: 【化1】 (式中、XはS、SO、SO2 又はN−OCORであり
    そしてRはC1-4 第一級又は第二級アルキル基又はC
    6-8 芳香族基である)のヘテロシクロヘキシリデンビス
    フェノール。
  2. 【請求項2】 XがSである請求項1記載のヘテロシク
    ロヘキシリデンビスフェノール。
  3. 【請求項3】 XがSOである請求項1記載のヘテロシ
    クロヘキシリデンビスフェノール。
  4. 【請求項4】 XがSO2 である請求項1記載のヘテロ
    シクロヘキシリデンビスフェノール。
  5. 【請求項5】 XがN−OCORである請求項1記載の
    ヘテロシクロヘキシリデンビスフェノール。
  6. 【請求項6】 Rがメチル基である請求項5記載のヘテ
    ロシクロヘキシリデンビスフェノール。
  7. 【請求項7】 式: 【化2】 (式中、XはS、SO、SO2 又はN−OCORであり
    そしてRはC1-4 第一級又は第二級アルキル基又はC
    6-8 芳香族基である)のヘテロシクロヘキシリデンビス
    フェノール構造単位を含んでなるポリカーボネート。
  8. 【請求項8】 単独ポリカーボネートである請求項7記
    載のポリカーボネート。
  9. 【請求項9】 XがSである請求項8記載の単独ポリカ
    ーボネート。
  10. 【請求項10】 XがN−OCORである請求項8記載
    の単独ポリカーボネート。
  11. 【請求項11】 Rがメチル基である請求項10記載の
    単独ポリカーボネート。
  12. 【請求項12】 共ポリカーボネートである請求項7記
    載のポリカーボネート。
  13. 【請求項13】 XがSOである単位及びXがSO2
    ある単位を含んでなる請求項7記載の共ポリカーボネー
    ト。
  14. 【請求項14】 約25−75個数%のヘテロシクロヘ
    キシリデンビスフェノール構造単位を含んでなる請求項
    12記載の共ポリカーボネート。
  15. 【請求項15】 さらに式: (式中、A1 及びA2 の各々は単環式の二価芳香族基で
    ありそしてYは1個又は2個の原子によってA1 をA2
    から分離する型の架橋基である)の構造単位を含有する
    請求項12記載の共ポリカーボネート。
  16. 【請求項16】 XがSである請求項12記載の共ポリ
    カーボネート。
  17. 【請求項17】 XがN−OCORである請求項12記
    載の共ポリカーボネート。
  18. 【請求項18】 Rがメチル基である請求項12記載の
    共ポリカーボネート。
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Non-Patent Citations (1)

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