JP3390189B2 - 1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)−4−トリフルオロメチルベンゼンおよびその製造方法 - Google Patents

1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)−4−トリフルオロメチルベンゼンおよびその製造方法

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桂三郎 山口
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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、トリフルオロメチル基
を有する新規な芳香族ジアミノ化合物およびその製造方
法に関する。この化合物は、ポリイミド、ポリアミド、
ポリアミドイミド、ビスマレイミドおよびエポキシ樹脂
の出発原料として使用できる。
【0002】
【従来の技術】ポリイミド樹脂は、その耐熱性、機械物
性、接着性等の諸特性において、有機高分子の中で最高
の部類に属し、それらの特性を活かして、各種の耐熱性
機械部品、接着剤、電子材料部品等に幅広く用いられて
いることは周知である。しかしながら、ポリイミド樹脂
には、着色や、テフロン等低誘電樹脂に比較して誘電率
が高いという問題点が存在している。
【0003】着色に関しては、高耐熱性、高信頼性の光
通信用ケーブルやフィルター、液晶表示盤等の光学材料
の開発において、極めて重要な課題である。具体的に
は、黄色味の指標であるイエローネスインデックス(以
下、YIと略記する)をパラメーターとした場合、4,
4’−ジアミノジフェニルエーテルとピロメリット酸二
無水物からなるポリイミド(商品名カプトン)ではYI
=129、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物からなるポリイミド
(商品名ユーピレックス)ではYI=125、3,3’
−ジアミノベンゾフェノンとベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物からなるポリイミド(LRAC−TP
I)ではYI=50といずれも非常に高いものである。
先に述べた各種光学材料用途に用いるためには、YIは
10以下、望ましくは現在光学材料用途に広く用いられ
ているポリカーボネートに匹敵するため、YIが4〜8
程度のポリイミド樹脂が望まれている。
【0004】また、誘電率は電子材料分野において非常
に重要なパラメーターであり、現在商品化されているポ
リイミド樹脂の誘電率は、カプトンで3.5/1MH
z、ユーピレックスでは3.5/1MHz、LRAC−
TPIでは3.7/1MHzである。現在、ポリイミド
樹脂は、すでにフレキシブルプリント基盤の絶縁材料と
して用いられているが、近年の電子回路の高集積化に伴
い、さらに誘電率の低い絶縁材料、具体的には、誘電率
が2.9/1MHz以下のポリイミド樹脂が望まれてい
る。
【0005】これらの問題は、いずれも樹脂中の電子移
動に起因するものであり、誘電率についてはポリマー主
鎖中の電子の移動を制約すること、着色については主鎖
中の共約系を切断することにより、改善することが可能
である。具体的には、ポリイミドの分子ユニットに、電
子吸引性のフッ素原子を導入することが有効であること
が知られている。例えば、低誘電率材料用ポリイミドモ
ノマーとして、ヘキサフルオロイソプロピリデン基を含
む芳香族ジアミン類が開示されている(特開平1−19
0652)。しかしながら、これらの芳香族ジアミン
は、合成法が多段階であったり、又、それらから得られ
るポリイミド樹脂を成形加工する際の熱流動性が不足し
ている等、工業的な問題点がある。また、分子中にトリ
フルオロメチル基を有するジアミンとして、例えば、式
(3)(化3)で表される、4,4’−ビス(4−アミ
ノ−5−トリフルオロメチルフェニルオキシ)ビフェニ
ルが開示されている(WO840412)。
【0006】
【化3】
【0007】しかしながら、この化合物は、アミノ基が
存在する末端芳香環の、しかも、オルソ位に電子吸引性
基であるトリフルオロメチル基を有するため、電子的要
因によって、酸無水物と反応し難く、重合度が上がり難
いことが判っている。また、アミノ基が結合基に対して
パラ位にあるため、得られるポリイミドは剛直な構造と
なり、成形加工が困難となる欠点もあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低誘
電、無色透明で、なおかつ、成形加工性に優れたポリイ
ミドの原料を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため鋭意検討した結果、本発明を完成するに
到った。すなわち、本発明は、式(1)(化4)で表さ
れる1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)−4−トリ
フルオロメチルベンゼン(以下、APTFBと略記す
る)、および式(2)(化5)で表される2,4−ジク
ロロベンゾトリフルオライド(以下、DCBTF略記す
る)と、m−アミノフェノール(以下、MAPと略記す
る)を、塩基の存在下、非プロトン性溶剤中で縮合させ
るAPTFBの製造方法に関するものである。
【0010】
【化4】
【0011】
【化5】
【0012】本発明のジアミノ化合物を、モノマーユニ
ットにして得られるポリイミドは、高耐熱性を始めとす
る種々の物理特性、アミノ基が結合基に対してメタ位に
存在することに由来する高い溶融流動性、トリフルオロ
メチル基に由来する低誘電性、無色透明性を示す。さら
に、電子吸引性基であるトリフルオロメチル基がアミノ
基と同一芳香環上にないため、電子的要因による重合度
の低下を招くこともない。また、APTFBと同様の骨
格で置換基のないタイプ、即ち、1,3−ビス(3−ア
ミノフェノキシ)ベンゼン(略称APB)の場合、1,
3,5−トリクロロベンゼンとMAPを縮合させた後、
還元性雰囲気下で脱ハロゲンを行うことにより製造され
ているが(特開昭60−87247)、本発明に係るA
PTFBの場合、極めて有利なことに、原料であるDC
BTFのクロル基は、電子吸引性基であるトリフルオロ
メチル基によって活性化されており、MAPと速やかに
反応するため縮合工程のみで目的物を得ることができ
る。
【0013】以下、本発明のAPTFBの製造法を具体
的に説明する。本発明で原料として用いる2,4−ジク
ロロベンゾトリフルオライド(DCBTF)およびm−
アミノフェノール(MAP)は、いずれも市販されてお
り、容易に入手できるものである。本発明の化合物は、
このDCBTFとMAPを塩基の存在下、非プロトン性
極性溶剤中で反応させることにより高収率で製造でき
る。本発明の方法では、DCBTFに対しMAPは2当
量以上あればよく、後処理の煩雑さ、コスト等を考慮し
て、2〜2.5モル比用いて行うのが好ましい。本発明
の方法で使用する塩基としては、アルカリ金属の炭酸
塩、炭酸水素塩、水酸化物またはアルコキシドであり、
炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カリウム、炭
酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、ナトリウムメトキ
シド、カリウムイソプロポキシド等が挙げられる。これ
らの塩基の使用量は、原料のアミノフェノールの水酸基
に対して当量以上あればよく、具体的には1〜2当量あ
れば良い。
【0014】本発明の方法で使用する非プロトン性溶剤
としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、
N、N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル
ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等が挙げられ
る。これらの溶剤の使用量は、特に限定されないが、通
常、原料に対して1〜10重量倍で十分である。本発明
の方法では、反応を促進するための触媒として、銅粉お
よび銅系化合物またはクラウンエーテル、ポリエチレン
グリコール、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩
のような相間移動触媒を使用してもなんら差しつかえな
い。反応温度は通常、80〜250℃の範囲であるが、
好ましくは100〜220℃の範囲である。
【0015】本発明の一般的な反応方法としては、所定
量のMAP、塩基および非プロトン性溶剤を装入し、ア
ミノフェノールをアルカリ金属塩とした後、DCBTF
を添加して反応させるか、あるいは、あらかじめDCB
TFを含む全原料を同時に加え、そのまま昇温して反応
させるかのいずれであってもよい。また、これらに限定
されるものではなく、その他の方法によっても実施でき
る。反応系内に水が存在する場合の除去方法としては、
窒素ガス等を通気させることによって、反応中に、系外
に排気させる方法もあるが、一般的にはベンゼン、トル
エン、キシレン、クロルベンゼン等を少量使用して共沸
により系外へと取り除く方法が多用される。
【0016】
【実施例】以下、本発明の方法を実施例により、更に詳
細に説明する。本発明は、これにより何ら制限されるも
のではない。 実施例1 温度計、還流冷却器、撹拌器を取り付けた四つ口フラス
コに、N,N−ジメチルイミダゾリジノン(DMI)1
50g、o−キシレン30g、2,4−ジクロロベンゾ
トリフルオライド37g(0.172mol)、m−ア
ミノフェノール39.4g(0.361mol)、炭酸
カリウム25.5g(0.185mol)をそれぞれ装
入し、撹拌下に200℃まで昇温した後、200℃で3
0時間反応を行った。反応終了時の1,3−ビス(3−
アミノフェノキシ)−4−トリフルオロメチルベンゼン
(APTFB)の純度は、HPLCで83%であった。
反応終了後、冷却し、濾過によって無機塩を取り除い
た。減圧下にDMIを留去し、残渣にイソプロパノール
(IPA)100gを加えて溶解させ、さらにその溶液
に36%HCl200gを加えて目的物を塩酸塩として
析出させた。得られたAPTFBの塩酸塩を、水150
g、1,2−ジクロロエタン(EDC)200g中に懸
濁させ、28%アンモニア水で中和し、分液し、EDC
層を水洗した後、溶媒を留去し、目的物のAPTFBを
赤褐色粘稠液体として得た。収量は35.6g、収率は
57.4%1 H−NMR δ(CDCl3 、ppm) 3.53 (4H(1) 、s) 6.26〜6.45(6H(2) 、m) 6.61〜6.71(2H(3) 、m) 6.99〜7.24(2H(4) 、m) 7.53 (1H(5) 、d) (1) 〜(5)は下記式(化6)の位置を示す。
【0017】
【化6】 元素分析(C19152 2 3 計算値(%) 63.33 4.20 7.77 15.82 実測値(%) 63.30 4.24 7.81 15.77
【0018】使用例 実施例で得られたジアミノ化合物と、2,2−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)1,1,1,3,
3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物(6F−B
A)とを縮合させてポリイミドを得た、得られたフィル
ムの物性は以下の通りであった。 ガラス転移温度 Tg : 211℃ 融 点 Tm : なし 粘 度 η : 0.42dl/g(35
℃) [ポリイミド0.5g/100cc(N,N−ジメチル
アセトアミド)] 誘電率 2.90/60Hz 2.87/3kHz 2.83/1MHz YI 8
【0019】
【発明の効果】本発明によって提供される芳香族ジアミ
ンは、低誘電、無色透明で、且つ、成形加工性に優れた
ポリイミド用の原料として極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−312544(JP,A) 特開 平3−6528(JP,A) 特開 平4−255827(JP,A) 特開 平6−116236(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 217/00 C07C 213/00 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1)(化1)で表される1,3−ビ
    ス(3−アミノフェノキシ)−4−トリフルオロメチル
    ベンゼン。 【化1】
  2. 【請求項2】 式(2)(化2)で表される2,4−ジ
    クロロベンゾトリフルオライドと、 【化2】 m−アミノフェノールを、塩基の存在下、非プロトン性
    溶剤中で縮合させることを特徴とする請求項1記載の
    1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)−4−トリフル
    オロメチルベンゼンの製造方法。
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