JP2988827B2 - スルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物の製造方法 - Google Patents
スルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物の製造方法Info
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Description
レンスルフィド化合物の製造方法に関するものである。
更に詳しくは、本発明は可溶性のポリスルホニウムをス
ルホン化し、これを経由するスルホン化ポリアリーレン
スルフィド化合物の製造方法に関するものである。
は、耐熱性のイオン交換樹脂として期待される有用な化
合物である。
ド等のスルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物を製
造するには、硫化ナトリウムとジクロロベンゼンを極性
溶媒中高温で反応させて、ポリフェニレンスルフィドを
製造し、硫酸や三酸化硫黄等のスルホン化剤を反応させ
て製造されている。
来法には、以下のような問題点があった。
ィドを原料とするため反応が不均一となる。
程とスルホン化反応工程の2段合成操作が必要である。
するスルホン酸基の導入率の低いものしか得られない。
れたものであり、本発明の課題はスルホン化ポリアリー
レンスルフィド化合物の簡便な製造方法を提供すること
である。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、可溶性のポリアリ
ーレンスルホニウムを経由することにより高分子量のス
ルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物を製造できる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。
ール基を表し、Arはフェニル基、ジフェニルスルフィ
ド基またはジフェニルエーテル基を表す)で示される芳
香族スルホキシド化合物を強酸の存在下でスルホン化お
よび重合させて、一般式(2)
あり、Xはアルカリ金属または水素原子を表し、mは
0.1≦m<4で表されるスルホン基の平均付加モル数
であり、nは10〜 10,000の重合度を表す)で
示されるスルホン化ポリアリーレンスルホニウム化合物
を製造した後、置換基Rを脱離させることを特徴とす
る、一般式(3)
に同じ)で示されるスルホン化ポリアリーレンスルフィ
ド化合物の製造方法に関するものである。
般式(1)で示される芳香族スルホキシド化合物である
が、一般式(1)中の、Rは炭素数1〜20のアルキル
基、炭素数6〜24のアリール基を表し、N,Oあるい
はSのようなヘテロ原子を含んでもかまわない。これら
のなかでも、特にメチル基が好ましい。また、一般式
(1)のArは、フェニル基、ジフェニルスルフィド基
またはジフェニルエーテル基等の芳香族基であるが、好
ましくはジフェニルスルフィド基である。一般式(1)
の芳香族化合物として、具体的には、メチル(4−フェ
ニルチオフェニル)スルホキシド、メチル(4−フェノ
キシフェニル)スルホキシド等と挙げることができる。
(1)で示される芳香族スルホキシド化合物をスルホン
化および重合するには、強酸の存在下でスルホン化およ
び重合すればよい。
や発煙硫酸、無水硫酸およびクロロ硫酸等のスルホン化
能のある強酸中で、前記一般式(1)の芳香族基を加熱
することにより、中間体として前記一般式(2)で示さ
れるスルホン化ポリアリーレンスルホニウム化合物を製
造することができる。
リフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸などの
強酸を用いる場合は、発煙硫酸およびクロロ硫酸等の公
知のスルホン化剤を添加すればよい。
反応は進行するが、ハロゲン化炭化水素等の反応を阻害
しない溶媒の1種または2種以上で重合溶液を希釈して
重合反応を行ってもよい。
添加すると効果的である。この場合の脱水剤は酸性系も
のなら特に限定されないが、五酸化二リンが好適であ
る。
℃の範囲で、0.5〜20時間行い、特にスルホン化す
る段階では80℃〜150℃に上昇させる。
が、無水硫酸などのスルホン化剤、ジクロロメタンなど
の揮発性の試薬を用いた場合は必要に応じて加圧下で反
応を行ってもよい。
レンスルホニウム化合物から置換基Rを脱離させて一般
式(3)のスルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物
を製造する工程は、求核剤および塩基の存在下に反応を
行えばよい。
テトラエチルアンモニウムブロマイド等の含窒素化合
物、塩化ナトリウム等のハロゲン化無機塩を挙げること
ができる。
属塩、アルカリ水酸化物であれば特に限定されないが、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が好適である。
じ)で表されるポリアリーレンスルホニウム化合物をス
ルホン化して、前記一般式(2)で示されるスルホン化
ポリアリーレンスルホニウム化合物を製造し、このスル
ホン化ポリアリーレンスルホニウム化合物から置換基R
を脱離させて、前記一般式(3)で示されるスルホン化
ポリアリーレンスルフィド化合物を製造する方法に関す
るものである。
る前記一般式(4)で示されるポリアリーレンスルホニ
ウム化合物は、一般式(1)で示される芳香族スルホキ
シド化合物を強酸中で反応させることにより、容易に合
成できる(J.Am.Chem.Soc.,115,5819,1993;Macromolec
ules,26,7144,1993)。強酸としては、トリフルオロメ
タンスルホン酸、メタンスルホン酸、硫酸、過塩素酸、
ポリリン酸等が挙げられるが、好ましくはトリフルオロ
メタンスルホン酸である。また、前記一般式(4)で示
されるポリアリーレンスルホニウム化合物は、芳香族ス
ルフィド化合物の酸化重合によっても合成することが可
能である(Macromolecules,27,1057,1994)。このほか
ポリアリーレンスルフィドをヨードニウム化合物または
ハロゲン化アルキルと反応させると、前記一般式(4)
で示されるポリアリーレンスルホニウム化合物と同一構
造にはならないが、類似のポリアリーレンスルホニウム
化合物が合成される(Macromolecules,27,1985,199
4)。
は、前記第1の発明に準じて行えばよい。
明は実施例のものに限定されないことはいうまでもない
ことである。
5gを0℃下硫酸13mlに溶解した後、五酸化二リン
2.9gを添加した。室温下20時間、撹拌機で混合し
た後、反応温度を100℃に上げ、5時間撹拌した。反
応溶液をエタノール500ml中に注ぎ入れた。反応生
成物を濾過した後、濾過物をエタノールで洗浄した。濾
過物を100mlの水に溶解した後、水酸化ナトリウム
2g、塩化ナトリウム2gを水20mlに溶解したもの
と混合した。室温で1時間撹拌した後、80℃下で3時
間撹拌した。反応生成物をすべて透析膜に入れて透析を
行い、4.8gの反応生成物を得た。得られた反応生成
物の分析結果を以下に示す。
8,1477,1395,1206,1059,101
7,820,685,619 (2)熱分析結果 Td10%:524 (3)イオン交換容量:8.6meq./g 反応生成物は、重合度(n)500、スルホン化度
(m)3.0のスルホン化ポリフェニレンスルフィドで
あった。
リフルオロメタンスルホン酸で重合して得たポリスルホ
ニウム(ポリ(メチル(4−フェニルチオフェニル)ス
ルホニウム トリフルオロメタンスルホン酸塩))3.
0gを硫酸20mlに溶解して、五酸化二リン4.5g
を添加した。室温で1時間撹拌後、さらに100℃下で
5時間撹拌した。反応溶液をエタノール500ml中に
注ぎ入れて、濾過し、エタノールで洗浄した。反応生成
物を、水100mlに溶解させ、水酸化ナトリウム2
g、塩化ナトリウム2gを水20mlに溶解したものと
混合した。混合物を室温で1時間撹拌した後、80℃下
で3時間撹拌した。反応生成物を全て透析膜に入れて透
析を行い、4.1gの生成物を得た。以下に反応生成物
の分析結果を示す。
8,1477,1447,1395,1206,105
9,1017,820,685,619 (2)熱分析結果 Td10%:522 (3)イオン交換容量:7.4meq./g 反応生成物は、重合度(n)2500、スルホン化度
(m)2.0のスルホン化ポリフェニレンスルフィドで
あった。
リーレンスルホニウム化合物を経由するため、高分子量
のスルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物の生成が
可能となり、高分子量に由来する熱安定性の向上が期待
される。熱安定性を有するスルホン化ポリアリーレンス
ルフィド化合物を簡便に製造することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (ただし、式中Rはアルキル基またはアリール基を表
し、Arはフェニル基、ジフェニルスルフィド基または
ジフェニルエーテル基を表す)で示される芳香族スルホ
キシド化合物を強酸の存在下でスルホン化および重合さ
せて、一般式(2) 【化2】 (式中、RおよびArは前記定義に同じであり、Xはア
ルカリ金属または水素原子を表し、mは0.1≦m<4
で表されるスルホン基の平均付加モル数であり、nは1
0〜 10,000の重合度を表す)で示されるスルホ
ン化ポリアリーレンスルホニウム化合物を製造した後、
置換基Rを脱離させることを特徴とする、一般式(3) 【化3】 (式中、Ar、X、mおよびnは前記定義に同じ)で示
されるスルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物の製
造方法。 - 【請求項2】 強酸が硫酸であることを特徴とする請求
項1記載のスルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物
の製造方法。 - 【請求項3】 脱水剤の存在下にスルホン化および重合
を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
スルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物の製造方
法。 - 【請求項4】 一般式(4) 【化4】 (式中、Ar、Rおよびnは前記定義に同じ)で表され
るポリアリーレンスルホニウム化合物をスルホン化して
得られる、一般式(2) 【化5】 (式中、Ar、R、X、mおよびnは前記定義に同じ)
で示されるスルホン化ポリアリーレンスルホニウム化合
物から置換基Rを脱離させることを特徴とする、一般式
(3) 【化6】 (式中、Ar、X、mおよびnは前記定義に同じ)で示
されるスルホン化ポリアリーレンスルフィド化合物の製
造方法。
Priority Applications (1)
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1994
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