JP3902849B2 - ビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体を含むエポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品材料、精密成型材料、接着剤等の原料に使用できる新規なビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、下記の式(1)
【化3】
で表される3,9−ジアリル−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが知られている(T. Endoら:Macromolecules, 1987, Vol.20, p.2690-2693)。またこの化合物(重合性モノマ)は、重合時の収縮性が低いことも知られている。上記化合物はラジカル重合によって不飽和二重結合部分が反応して重合し、更にカチオン触媒を作用させることによって1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン基部分が反応して重合する。この際、不飽和二重結合部分の重合で体積が収縮し、1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン基の重合で体積が膨張するので、両反応の合計では膨張・収縮が打ち消しあって、結局は重合(硬化)時の収縮性が低いと報告されている(T. Takataら:Prog. Polym. Sci., 1993、 vol.18, p.839-870)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の化合物(1)は非極性基である不飽和二重結合を有しているため、これを原料として電子部品材料、精密成型材料、接着剤等へ利用しようとすると、特に接着特性に問題がある。
本発明は、接着特性に優れ、かつ、重合(硬化)時に収縮がなくて成型性の高い新規な化合物(重合性モノマ)を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の一般式(I)
【化4】
(式中、Z 1 は、−R 1 −Q 1 −又は−Q 1 −R 1 −で表され、Z 2 は、−R 2 −Q 2 −又は−Q 2 −R 2 −で表される有機基であり、R 1 及びR 2 は、それぞれ独立に直結又は1〜10のアルキレンを示し、Q 1 及びQ 2 は、それぞれ独立に結合又は2価の芳香族基を示す。)で表されるビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体を含むエポキシ樹脂組成物を提供する。
【0005】
また、本発明は、上記一般式(I)の製造法も提供する。すなわち、
一般式(II)
【化5】
(式中、Z1及びZ2はそれぞれ独立に直結又は2価の有機基を示す。)
で表される化合物に過酸化物を反応させて、一般式(I)のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体を得る方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】
前記一般式(I)において、Z1及びZ2はそれぞれ独立に直結(単なる結合)又は2価の有機基を示す。
ここで、Z1における2価の有機基は−R1−Q1−又は−Q1−R1−等で表され、Z2における2価の有機基は上記Z1と同様に−R2−Q2−又は−Q2−R2−等で表される。
【0007】
なお、上記R1及びR2は、それぞれ独立に直結(単なる結合)又は炭素数1〜10のアルキレンを示し、炭素数1〜10のアルキレンとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピリデン、ブチレン、イソブチレン等がある。
【0008】
また、上記Q1及びQ2はそれぞれ独立に直結(単なる結合)又は2価の芳香族基を示し、芳香環としてはベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、チオフェン、ピリミジン、インドール、フラン、ピリジン、アントラセン、キノリン、キノオキサリン、キナゾリン、フェナンスロリン等がある。また、芳香環上の水素は、水酸基、炭素数1〜20のアルキル基、、ハロゲン(塩素、臭素、フッ素、ヨウ素)基等の置換基で置換されていてもよい。
【0009】
R1及びR2がいずれもメチレンで、Q1及びQ2がいずれも直結(単なる結合)である場合、一般式(I)のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体は、次の式(I−1)
【化6】
で表される3,9−ビスエポキシメチル−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンである。
【0010】
R1及びR2がいずれもメチレンで、Q1及びQ2がいずれも1,4−フェニレンである場合、一般式(I)のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体は、次の式(I−2)
【化7】
で表される3,9−ビス(4−エポキシベンジル)−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンである。
【0011】
一般式(I)のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体の合成に際して使用される過酸化物は、一般式R−CO3H(Rは水素、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基又は炭素数6〜10のハロゲン化アリール基を示す)で表される過酸化物が好ましく用いられる。そのような過酸化物としては、例えば、過酢酸、過蟻酸、クロロ過安息香酸、過安息香酸等がある。なお、これら過酸化物のうち過酢酸は、酢酸溶液に少量の硫酸を加え、過酸化水素水を滴下することによって反応系内でこれを発生させることも可能である。
【0012】
上記過酸化物の使用量は、一般式(II)の化合物に対して好ましくは1〜2当量、更に好ましくは1.3〜1.7当量である。
反応に用いる溶媒はジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒等の不活性溶媒が好ましく用いられる。
基質である一般式(II)の化合物の濃度は、0.05〜0.2M程度が好ましい。
反応温度は、好ましくは0〜50℃、更に好ましくは0〜20℃である。温度が高くなるほど過酸化物の分解反応が進行し、収率が低下する傾向となる。
反応時間は、反応が十分に進行するまでの時間とする。通常は1〜24時間である。反応物は先ず、油状物として得られる。これを再結晶すれば、更に純度の高い精製品(結晶)とすることができる。
【0013】
なお、基質である一般式(II)の化合物、例えば、式(1)の化合物については、ジエチル アリルマロネートを出発原料とし、これをエーテル溶媒中でLiAlH4で還元し、次いでp−トルエンスルホン酸存在下にテトラエチル オルソカーボネートと反応させて合成することができ(T. Endoら:Macromolecules, 1987, vol.20, p.2690-2693)、また、式(2)の化合物については、4−ビニルベンジル クロライドとジエチルマロネートをナトリウム エトキサイド存在下にエタノール中で反応させてジエチル(4−ビニルベンジル)マロネートとし、これをエーテル溶媒中でLiAlH4で還元したのち、p−トルエンスルホン酸存在下にテトラエチル オルソカーボネートと反応させて合成することができる(T. Endoら:J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 1987, vol.25, p.2925-2929)。
【0014】
【実施例】
実施例1 式(I−1)の化合物の製造
3,9−ジアリル−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン〔前記の式(1)の化合物〕5.0gを、ジクロロメタン200mlに溶解し、m−クロロ過安息香酸17.2gを添加し、0℃で12時間撹拌した。この反応物を5%チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び飽和塩化ナトリウム水溶液で順次、洗浄し、有機層を乾燥後減圧濃縮し、粗油状物4.0gを得た。この油状物をジエチルエーテルから結晶化させ、精製結晶3.8gを得た。
【0015】
得られた精製結晶の理化学的性状は次のとおり。
(1)融点
57℃
(2)赤外線吸収スペクトル(KBr錠剤)
ν:2926、1242、1204、1020(cm-1)
(3)核磁気共鳴スペクトル(CDCl3)
δ値:1.32−2.20(m,6H)、2.40−3.00(m,6H)、3.70−4.21(m,8H)
(4)元素分析
理論値:C57.34%、H7.40%(C13H20O6として)
実測値:C57.40%、H7.31%
以上の結果から、精製結晶は式(I−1)に示した3,9−ビスエポキシメチル−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンであることが確認された。
【0016】
【発明の効果】
請求項1〜2のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体は新規な化合物である。請求項1〜2の化合物に、アミン、カルボン酸、カルボン酸無水物、フェノール樹脂等のエポキシ樹脂硬化剤及び硬化促進剤(触媒)を加え、又は、請求項1〜2の化合物に硬化促進剤(触媒)を加え硬化させるとき、その樹脂の硬化時の収縮性は低く、そのため、電子部品材料、精密成型材料、接着剤等の原料として有用である。
請求項3の製造法により、請求項1〜2のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体を製造できる。
Claims (3)
- Z1及びZ2はいずれもメチレンである、請求項1記載のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体を含むエポキシ樹脂組成物。
- Z 1 及びZ 2 はいずれもベンジルである、請求項1記載のビスエポキシ−1,5,7,11−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン誘導体を含むエポキシ樹脂組成物。
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