JP5790386B2 - Method for producing norbornane skeleton-containing polyamide - Google Patents
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Description
本発明は、ノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide.
従来、光電子機器等に利用される光学部材用樹脂には、電子基板等への実装プロセスや高温動作下での耐熱性や機械特性、又はその汎用性から、エポキシ樹脂が広く使用されてきた。しかし、近年、光電子機器分野でも高強度のレーザー光や青色光、近紫外光の利用が広がり、従来以上に透明性、耐熱性及び耐光性に優れた樹脂が求められている。 Conventionally, an epoxy resin has been widely used as a resin for an optical member used for an optoelectronic device or the like because of a mounting process on an electronic substrate or the like, heat resistance under high temperature operation, mechanical characteristics, or versatility. However, in recent years, the use of high-intensity laser light, blue light, and near-ultraviolet light has expanded in the field of optoelectronic devices, and a resin that is superior in transparency, heat resistance, and light resistance than ever has been required.
一般にエポキシ樹脂は、可視光での透明性は高いが、紫外から近紫外域では十分な透明性が得られない。また、脂環族エポキシ樹脂と酸無水物からなる硬化物は、近紫外領域での透明性が比較的高いが、熱や光によって着色し易い等の問題がある。また、耐熱、耐紫外線着色性の向上が求められており、様々なエポキシ樹脂が検討されている(例えば、特許文献1〜4参照)。 In general, epoxy resins have high transparency under visible light, but sufficient transparency cannot be obtained in the ultraviolet to near ultraviolet region. Further, a cured product composed of an alicyclic epoxy resin and an acid anhydride has a relatively high transparency in the near-ultraviolet region, but has a problem that it is easily colored by heat or light. Moreover, the improvement of heat resistance and ultraviolet coloring resistance is calculated | required, and various epoxy resins are examined (for example, refer patent documents 1-4).
一方、ポリアミド等の耐熱性樹脂は、耐熱性、絶縁性、耐光性や機械的特性に優れることから、エレクトロニクス分野で半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜等として幅広く使用されている。その中でも、脂環族構造を有するポリマーが、紫外領域での透明性に優れるため、光電子機器、各種ディスプレイ等の材料として検討され始めている。それらの原料モノマーとして、ノルボルナン骨格を有するジカルボン酸あるいはその誘導体が盛んに使用されている(例えば、特許文献5〜8参照)。 On the other hand, heat-resistant resins such as polyamide are excellent in heat resistance, insulation, light resistance and mechanical properties, and are therefore widely used in the field of electronics as surface protection films and interlayer insulation films for semiconductor elements. Among them, polymers having an alicyclic structure are beginning to be examined as materials for optoelectronic devices and various displays because of their excellent transparency in the ultraviolet region. As such raw material monomers, dicarboxylic acids having a norbornane skeleton or derivatives thereof are actively used (see, for example, Patent Documents 5 to 8).
ところで、ノルボルナン骨格を有するジカルボン酸誘導体であるノルボルナンジカルボン酸ジメチルは、一般的に、シクロペンタジエンとアクリル酸エステルとをディールス・アルダー反応させてノルボルネンモノカルボン酸エステルとした後、その不飽和結合部分にカルボン酸エステルを付加させることによって得ることができるが、上記ディールス・アルダー反応では、エンド体比率の多いエキソ体/エンド体混合物が得られる(例えば、特許文献9参照)。一方、エンド位に極性官能基を持つノルボルナン誘導体が、触媒の重合活性を低下させることが知られている(例えば、特許文献10参照)。 By the way, in general, dimethyl norbornane dicarboxylate, which is a dicarboxylic acid derivative having a norbornane skeleton, is subjected to Diels-Alder reaction of cyclopentadiene and acrylate ester to form norbornene monocarboxylic acid ester, and then to the unsaturated bond portion. Although it can be obtained by adding a carboxylic acid ester, in the Diels-Alder reaction, an exo / endo mixture having a high endo-isomer ratio is obtained (see, for example, Patent Document 9). On the other hand, it is known that a norbornane derivative having a polar functional group at the end position reduces the polymerization activity of the catalyst (see, for example, Patent Document 10).
エンド位に極性官能基を持つノルボルナン誘導体を用いて得られるポリマーは、耐熱性等が低いことを本発明者等は見出した。 The present inventors have found that a polymer obtained using a norbornane derivative having a polar functional group at the end position has low heat resistance and the like.
これに対し、エキソ体比率が高いノルボルナン骨格含有ポリアミドは、結晶性が高い構造となるため、耐熱性、熱伝導性に優れるポリマーとなることが期待できる。このことより、本発明は、エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドを提供することを目的とする。 In contrast, a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo-form ratio has a structure with high crystallinity, and therefore can be expected to be a polymer having excellent heat resistance and thermal conductivity. Accordingly, an object of the present invention is to provide a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo ratio.
本発明者は、かかる目的を解決すべく鋭意研究した結果、エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドが耐熱性等に優れることを見出し、エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドを合成すべく、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above object, the present inventors have found that a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo isomer ratio is excellent in heat resistance and the like. The invention has been completed.
すなわち、本発明は以下の通りである。 That is, the present invention is as follows.
<1>下記式(I)で表されるノルボルナンジカルボン酸と、
を極性溶媒中で反応させるノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法であって、
上記ノルボルナンジカルボン酸総量の60モル%以上が、下記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸であることを特徴とする、エキソ体骨格を60モル%以上含有する下記一般式(IV)で表されるノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。
<1> norbornane dicarboxylic acid represented by the following formula (I);
A process for producing a norbornane skeleton-containing polyamide in which the reaction is carried out in a polar solvent,
60 mol% or more of the total amount of norbornane dicarboxylic acid is an exo norbornane dicarboxylic acid represented by the following formula (III), and contains 60 mol% or more of an exo skeleton, the following general formula (IV) The manufacturing method of the norbornane frame | skeleton containing polyamide represented by these.
<2>上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物が、下記一般式(V)で表されるジイソシアネート化合物であることを特徴とする上記<1>記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <2> The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to <1>, wherein the diisocyanate compound represented by the general formula (II) is a diisocyanate compound represented by the following general formula (V).
<3>上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物が、下記一般式(VI)で表されるジイソシアネート化合物であることを特徴とする上記<1>記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <3> The process for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to <1>, wherein the diisocyanate compound represented by the general formula (II) is a diisocyanate compound represented by the following general formula (VI).
<4>上記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸が、(1)〜(2)工程を含む方法で得られることを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <4> An exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% of an exo norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (III) is obtained by a method including the steps (1) to (2). The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to any one of <1> to <3> above.
(1)工程:下記式(VII)で表されるノルボルナジエンと下記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとを、
ルテニウム化合物と、コバルト化合物と、ハロゲン化物塩と、塩基性化合物と、を含む触媒系の存在下で反応させて、下記一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体とする。
(1) Step: Norbornadiene represented by the following formula (VII) and formate represented by the following general formula (VIII),
The reaction is carried out in the presence of a catalyst system containing a ruthenium compound, a cobalt compound, a halide salt, and a basic compound, and 60 mol% of an exo norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the following general formula (IX) is obtained. It is set as the exo body / endo body mixed norbornane dicarboxylic acid derivative containing the above.
(2)工程:上記一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体のアルコキシカルボニル基を加水分解して、上記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸を得る。 (2) Step: Hydrolyzing the alkoxycarbonyl group of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative containing 60 mol% or more of the exo norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the general formula (IX), An exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% or more of the exo norbornane dicarboxylic acid represented by III) is obtained.
<5>上記ルテニウム化合物が、分子内にカルボニル配位子とハロゲン配位子とを合わせ持つルテニウム錯体である上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <5> Production of norbornane skeleton-containing polyamide according to any one of <1> to <4>, wherein the ruthenium compound is a ruthenium complex having both a carbonyl ligand and a halogen ligand in the molecule. Method.
<6>上記ハロゲン化物塩が、四級アンモニウム塩であることを特徴とする上記<1>〜<5>のいずれか1つに記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <6> The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to any one of <1> to <5>, wherein the halide salt is a quaternary ammonium salt.
<7>上記塩基性化合物が三級アミンであることを特徴とする上記<1>〜<7>のいずれか1つに記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <7> The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to any one of <1> to <7>, wherein the basic compound is a tertiary amine.
<8>上記触媒系がさらにフェノール化合物を含む上記<1>〜<7>のいずれか1つに記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <8> The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to any one of <1> to <7>, wherein the catalyst system further contains a phenol compound.
<9>上記触媒系がさらに有機ハロゲン化合物を含む上記<1>〜<8>のいずれか1つに記載のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。 <9> The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide according to any one of <1> to <8>, wherein the catalyst system further contains an organic halogen compound.
本発明の製造方法により、エキソ体比率の高い、具体的には、エキソ体骨格を60モル%以上含有するノルボルナン骨格含有ポリアミドが得られる。本発明の製造方法から得られるエキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドは、耐熱性、絶縁性、耐光性や機械的特性に優れるため、半導体・液晶に用いられる電子部品、光ファイバー、光学レンズ等に代表される光学材料、さらには、ディスプレイ関連材料、医療用材料として使用することができる。 By the production method of the present invention, a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo isomer ratio, specifically, containing 60 mol% or more of an exo skeleton is obtained. The norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo-form ratio obtained from the production method of the present invention is excellent in heat resistance, insulation, light resistance and mechanical properties, so it can be used in electronic parts used in semiconductors and liquid crystals, optical fibers, optical lenses, etc. It can be used as a representative optical material, a display-related material, and a medical material.
以下、本発明についてより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
<1>本発明のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法
本発明は、下記式(I)で表されるノルボルナンジカルボン酸と、
を極性溶媒中で反応させるノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法であって、
上記ノルボルナンジカルボン酸総量の60モル%以上が、下記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸であることを特徴とする、エキソ体骨格を60モル%以上含有する下記一般式(IV)で表されるノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法に関する。
<1> Method for producing norbornane skeleton-containing polyamide of the present invention The present invention comprises a norbornane dicarboxylic acid represented by the following formula (I):
A process for producing a norbornane skeleton-containing polyamide in which the reaction is carried out in a polar solvent,
60 mol% or more of the total amount of norbornane dicarboxylic acid is an exo norbornane dicarboxylic acid represented by the following formula (III), and contains 60 mol% or more of an exo skeleton, the following general formula (IV) It is related with the manufacturing method of the norbornane frame | skeleton containing polyamide represented by these.
まず、本発明の製造方法で得られるノルボルナン骨格含有ポリアミドについて、以下に説明する。 First, the norbornane skeleton-containing polyamide obtained by the production method of the present invention will be described below.
<本発明の製造方法で得られるノルボルナン骨格含有ポリアミド>
本発明の製造方法で得られるノルボルナン骨格含有ポリアミドは、下記一般式(IVa)で表される骨格を60モル%以上含有するエキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドである。
<Norbornane skeleton-containing polyamide obtained by the production method of the present invention>
The norbornane skeleton-containing polyamide obtained by the production method of the present invention is a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo isomer ratio and containing 60 mol% or more of the skeleton represented by the following general formula (IVa).
なお、上記式中のXは、後述の一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物のXと同じである。
また、上記式中のnは1〜500である。
X in the above formula is the same as X in the diisocyanate compound represented by the general formula (II) described later.
Moreover, n in the said formula is 1-500.
本発明の製造方法によって得られるノルボルナン骨格含有ポリアミドは、数平均分子量を2,000〜200,000とすることが好ましく、3,000〜180,000とすることがより好ましい。数平均分子量が、2,000未満では、耐熱性等が低下する傾向があり、200,000を超えると、溶媒への溶解性が低下する傾向がある。
ノルボルナン骨格含有ポリアミドの数平均分子量を上記範囲とするには、本発明の製造方法により製造すればよい。
The norbornane skeleton-containing polyamide obtained by the production method of the present invention preferably has a number average molecular weight of 2,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 180,000. When the number average molecular weight is less than 2,000, heat resistance and the like tend to decrease, and when it exceeds 200,000, solubility in a solvent tends to decrease.
In order to make the number average molecular weight of the norbornane skeleton-containing polyamide within the above range, it may be produced by the production method of the present invention.
なお、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以降、「GPC」と略記する)を用いて、下記条件で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて算出する。
装置:(株)日立製作所製、L6000型
カラム:昭和電工(株)製、Shodex KD−806M×1本
溶離液:N−メチル−2−ピロリドン 1.0ml/min
検出器:UV(280nm)
The number average molecular weight is measured under the following conditions using gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as “GPC”), and is calculated using a calibration curve based on standard polystyrene.
Apparatus: Hitachi, Ltd., L6000 type Column: Showa Denko Co., Ltd., Shodex KD-806M × 1 Eluent: N-methyl-2-pyrrolidone 1.0 ml / min
Detector: UV (280 nm)
本発明におけるノルボルナン骨格含有ポリアミドは、下記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と、下記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物と、を極性溶媒中で反応させることで得られる。
本発明の製造方法において、上記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸を原料として用いることで、上記一般式(IVa)で表される骨格を60モル%以上含有する、エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドを得ることができる。
なお、本発明におけるノルボルナン骨格含有ポリアミドが、上記一般式(IVa)で表される骨格をどの程度含有するかを測定するには、GC(ガスクロマトグラフィー)を用いる。
具体的には、ノルボルナン骨格含有ポリアミドの合成に用いるノルボルナンジカルボン酸が、上記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸をどの程度含有するかを測定した値を、得られるポリアミドのエキソ体/エンド体の含有率とする。しかし、ジカルボン酸はGCでは分析できないため、カルボン酸ジエステルをGCで測定することで、エキソ体/エンド体の比率とする。
In the production method of the present invention, by using an exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% or more of the exo norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (III) as a raw material, the above general formula (IVa) A norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo-form ratio and containing 60 mol% or more of the skeleton represented can be obtained.
In order to determine how much the norbornane skeleton-containing polyamide in the present invention contains the skeleton represented by the above general formula (IVa), GC (gas chromatography) is used.
Specifically, the value obtained by measuring how much the norbornane dicarboxylic acid used for the synthesis of the norbornane skeleton-containing polyamide contains the exo norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (III) is obtained. / The content of endo-forms. However, since dicarboxylic acid cannot be analyzed by GC, the ratio of exo isomer / endo isomer is obtained by measuring carboxylic acid diester by GC.
<本発明の製造方法で用いる各種原料成分>
本発明のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法における各種原料成分を以下に説明する。
<Various raw material components used in the production method of the present invention>
Various raw material components in the process for producing the norbornane skeleton-containing polyamide of the present invention will be described below.
(ジイソシアネート化合物)
本発明のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法において、上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と反応させる、上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物としては、具体的には、下記一般式(V)又は下記一般式(VI)で表されるジイソシアネート化合物が挙げられる。
(Diisocyanate compound)
In the method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide of the present invention, the diisocyanate compound represented by the above general formula (II) to be reacted with the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (I) is specifically Specifically, the diisocyanate compound represented by the following general formula (V) or the following general formula (VI) is mentioned.
一般式(V)で表されるジイソシアネート化合物は、特に制限はなく、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート(上記一般式(V)中、Yが2価の脂肪族基);
イソホロンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、シクロヘキシルメチルイソシアネート等の脂環族イソシアネート(上記一般式(V)中、Yが2価の脂環族基);等を使用することができる。
これらは、単独又は2種以上を混合して使用することもできる。
The diisocyanate compound represented by the general formula (V) is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate (in the general formula (V)). Y is a divalent aliphatic group);
Use cycloaliphatic isocyanates such as isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, cyclohexylene diisocyanate, cyclohexylmethyl isocyanate (in the general formula (V), Y is a divalent alicyclic group); Can do.
These can also be used individually or in mixture of 2 or more types.
一般式(VI)で表されるジイソシアネート化合物は、特に制限はなく、例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4′−[2,2−ビス(4−フェノキシフェニル)プロパン]ジイソシアネート、ビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、ビフェニル−3,3′−ジイソシアネート、ビフェニル−3,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジエチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジエチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジメトキシビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、4−クロロ−6−メチル−1,3−フェニレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート(上記一般式(VI)中、Zが2価の芳香族基);等を使用することができる。
これらは、単独又は2種以上を混合して使用することもできる。
The diisocyanate compound represented by the general formula (VI) is not particularly limited. For example, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 4,4 ′-[ 2,2-bis (4-phenoxyphenyl) propane] diisocyanate, biphenyl-4,4'-diisocyanate, biphenyl-3,3'-diisocyanate, biphenyl-3,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethylbiphenyl- 4,4'-diisocyanate, 2,2'-dimethylbiphenyl-4,4'-diisocyanate, 3,3'-diethylbiphenyl-4,4'-diisocyanate, 2,2'-diethylbiphenyl-4,4'- Diisocyanate, 3,3'-dimethoxy Phenyl-4,4'-diisocyanate, 2,2'-dimethoxybiphenyl-4,4'-diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, naphthalene-2,6-diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 4-chloro Aromatic isocyanates such as -6-methyl-1,3-phenylene diisocyanate (in the general formula (VI), Z is a divalent aromatic group); and the like can be used.
These can also be used individually or in mixture of 2 or more types.
また、上記一般式で(V)で表される脂肪族又は脂環族ジイソシアネート化合物と、上記一般式(VI)で表される芳香族ジイソシアネート化合物の2種以上を混合して使用することもできる。 Further, two or more of the aliphatic or alicyclic diisocyanate compound represented by the general formula (V) and the aromatic diisocyanate compound represented by the general formula (VI) can be mixed and used. .
(極性溶媒)
上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と、上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物との反応には、極性溶媒を使用する。使用可能な極性溶媒は、原料として使用する化合物を溶解できればよく、特に限定されない。
(Polar solvent)
A polar solvent is used for the reaction of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (I) and the diisocyanate compound represented by the above general formula (II). The polar solvent that can be used is not particularly limited as long as it can dissolve the compound used as a raw material.
好適に使用できる極性溶媒の具体例として、N−メチルピロリドン、N,N’−ジメチルアセトアミド、N,N’−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン等の含窒素系溶媒;
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶媒;
ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホラン等の含硫黄系溶媒;
γ−ブチロラクトン、酢酸セロソルブ等のエステル系溶媒,シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;等を使用することができる。
Specific examples of polar solvents that can be suitably used include N-methylpyrrolidone, N, N′-dimethylacetamide, N, N′-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 ( Nitrogen-containing solvents such as 1H) -pyrimidinone;
Ether solvents such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether;
Sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, sulfolane;
Ester solvents such as γ-butyrolactone and cellosolve acetate; ketone solvents such as cyclohexanone and methyl ethyl ketone; and the like can be used.
<上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物との反応条件>
本発明のノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法において、上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物とを極性溶媒中で反応させる場合の反応条件を以下に説明する。
<Reaction conditions of exo isomer / endo isomer norbornane dicarboxylic acid represented by formula (I) and diisocyanate compound represented by general formula (II)>
In the method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide of the present invention, the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (I) and the diisocyanate compound represented by the above general formula (II) are reacted in a polar solvent. The reaction conditions for this are described below.
上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と、上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物との使用量は、ノルボルナンジカルボン酸のカルボキシル基のモル数の合計に対するイソシアネート基のモル数を0.7〜2.0とすることが好ましく、0.8〜1.7とすることがより好ましく、0.9〜1.5とすることがさらに好ましく、0.95〜1.3とすることが特に好ましい。 The amount of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (I) and the diisocyanate compound represented by the above general formula (II) is based on the total number of moles of carboxyl groups of the norbornane dicarboxylic acid. The number of moles of isocyanate group is preferably 0.7 to 2.0, more preferably 0.8 to 1.7, still more preferably 0.9 to 1.5, and 0.95. It is especially preferable to set it to -1.3.
0.7未満又は2.0を超えると、得られるポリアミドの分子量を大きくすることが困難になり、機械特性、耐熱性等が低下する傾向がある。 If it is less than 0.7 or exceeds 2.0, it will be difficult to increase the molecular weight of the resulting polyamide, and mechanical properties, heat resistance and the like will tend to be reduced.
上記極性溶媒の使用量は、上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸と、上記一般式(II)で表されるジイソシアネート化合物との総量100質量部に対して、20〜500質量部とすることが好ましく、30〜300質量部にすることがより好ましく、50〜200質量部にすることが特に好ましい。 The amount of the polar solvent used is based on 100 parts by mass of the total amount of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (I) and the diisocyanate compound represented by the above general formula (II). It is preferably 20 to 500 parts by mass, more preferably 30 to 300 parts by mass, and particularly preferably 50 to 200 parts by mass.
使用量が20質量部未満だと、原料が十分に溶解せず、反応速度が遅くなる傾向があり、500質量部を超えても、1バッチ当りのポリアミドの収量が低下するだけで、特に利点は無い。 When the amount used is less than 20 parts by mass, the raw materials are not sufficiently dissolved, and the reaction rate tends to be slow. Even when the amount exceeds 500 parts by mass, the yield of the polyamide per batch is reduced, which is particularly advantageous. There is no.
反応温度は、80〜200℃とすることが好ましく、90〜190℃とすることがより好ましく、100〜180℃とすることが特に好ましい。反応時間は、バッチの規模、採用される反応条件により適宜選択することができる。 The reaction temperature is preferably 80 to 200 ° C, more preferably 90 to 190 ° C, and particularly preferably 100 to 180 ° C. The reaction time can be appropriately selected depending on the scale of the batch and the reaction conditions employed.
<式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸の合成>
本発明の製造方法に用いる上記式(I)で表されるエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸は、エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドを得るために、上記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸(以下、「エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸」ともいう)とすることが重要である。
本発明におけるエキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸は、下記(1)〜(2)工程を含む方法で得られる。
<Synthesis of exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by formula (I)>
The exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid represented by the above formula (I) used in the production method of the present invention is represented by the above formula (III) in order to obtain a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo isomer ratio. It is important to use an exo isomer / endo isomer mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% or more of exo isomer norbornane dicarboxylic acid (hereinafter also referred to as “exo isomer / endo isomer norbornane dicarboxylic acid having a high exo isomer ratio”).
The exo isomer / endo isomer mixed norbornane dicarboxylic acid having a high exo isomer ratio in the present invention can be obtained by a method including the following steps (1) to (2).
(1)工程:下記式(VII)で表されるノルボルナジエンと下記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとを、
ルテニウム化合物と、コバルト化合物と、ハロゲン化物塩と、塩基性化合物と、を組み合わせた触媒系の存在下で反応させて、下記一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体(以下、「エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体」ともいう)とする。
(1) Step: Norbornadiene represented by the following formula (VII) and formate represented by the following general formula (VIII),
The reaction is carried out in the presence of a catalyst system in which a ruthenium compound, a cobalt compound, a halide salt, and a basic compound are combined, and 60 mol of an exo-norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the following general formula (IX) is obtained. % Of exo isomer / endo isomer norbornane dicarboxylic acid derivative (hereinafter also referred to as “exo isomer / endo isomer norbornane dicarboxylic acid derivative having a high exo isomer ratio”).
(2)工程:上記エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体のアルコキシカルボニル基を加水分解して、上記エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸を得る。 (2) Step: Hydrolysis of the alkoxycarbonyl group of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative having a high exo isomer ratio yields an exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid having a high exo isomer ratio.
各工程について説明する。
(1)工程:一般式(IX)で表されるノルボルナンジカルボン酸誘導体を得る(「ヒドロエステル化反応」ともいう)工程
上記式(VII)で表されるノルボルナジエンと反応させる上記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとしては、特に制限は無く、下記のものが挙げられる。
Each step will be described.
(1) Step: Step of obtaining a norbornanedicarboxylic acid derivative represented by the general formula (IX) (also referred to as “hydroesterification reaction”) The above general formula (VIII) reacted with the norbornadiene represented by the above formula (VII) There is no restriction | limiting in particular as formic acid ester represented by these, The following are mentioned.
(ギ酸エステル)
ヒドロエステル化反応工程に使用可能なギ酸エステルは、例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、ギ酸ビニル、ギ酸ベンジル等から適宜選択して使用することができる。コスト及び反応性の観点から、ギ酸メチル、ギ酸エチル等の直鎖状のアルキルギ酸エステルが好ましく、ギ酸メチルがより好適である。
(Formate ester)
Formate esters usable in the hydroesterification reaction step are appropriately selected from, for example, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, isopropyl formate, butyl formate, isobutyl formate, amyl formate, isoamyl formate, vinyl formate, benzyl formate, and the like. Can be used. From the viewpoint of cost and reactivity, linear alkyl formate such as methyl formate and ethyl formate is preferred, and methyl formate is more preferred.
なお、ギ酸エステルのエステル部分(R2、R3)は、上記一般式(IX)中のR2、R3に対応する。なお、R2、R3は同じであっても違ってもよい。 In addition, the ester part (R < 2 >, R < 3 >) of formic acid ester respond | corresponds to R < 2 >, R < 3 > in the said general formula (IX). R 2 and R 3 may be the same or different.
一般式(IX)で表されるノルボルナンジカルボン酸誘導体が、異なるギ酸エステルに由来するエステル部分を2種有するには、上記式(VII)で表されるノルボルナジエンと2種のギ酸エステルとを一緒に反応させればよい。 In order for the norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the general formula (IX) to have two types of ester moieties derived from different formic acid esters, the norbornadiene represented by the above formula (VII) and the two formic acid esters are combined together. What is necessary is just to make it react.
(触媒系)
ヒドロエステル化反応には、ルテニウム化合物と、コバルト化合物と、ハロゲン化物塩と、塩基性化合物との4成分を必須とする触媒系を使用する。
なお、ここで「触媒系」とは、触媒そのものだけでなく、触媒の作用を助ける添加剤、増感剤等も含むものである。
(Catalyst system)
For the hydroesterification reaction, a catalyst system that essentially comprises four components of a ruthenium compound, a cobalt compound, a halide salt, and a basic compound is used.
Here, the “catalyst system” includes not only the catalyst itself but also additives, sensitizers, and the like that assist the action of the catalyst.
後述する実施例によって明らかにされるように、本発明では、ルテニウム化合物と、コバルト化合物と、ハロゲン化物塩と、塩基性化合物との組み合わせによって、所期の目的(エキソ体比率の高いノルボルナンジカルボン酸エステルが効率よく得られること)が達成可能となる。理論によって拘束するものではないが、本発明による不飽和有機化合物のヒドロエステル化反応は、ルテニウム化合物がギ酸エステルのC−H結合を開裂し、ノルボルナジエンの不飽和基に付加したコバルト化合物と反応することによって進行し、このような反応をハロゲン化物塩と塩基性化合物が促進するものと考えられる。 As will be clarified by the examples described later, in the present invention, a combination of a ruthenium compound, a cobalt compound, a halide salt, and a basic compound, a desired purpose (norbornane dicarboxylic acid having a high exo-isomer ratio). Ester can be obtained efficiently). Without being bound by theory, the hydroesterification reaction of an unsaturated organic compound according to the present invention reacts with a cobalt compound in which the ruthenium compound cleaves the C—H bond of the formate ester and is added to the unsaturated group of norbornadiene. It is considered that the halide salt and the basic compound promote such a reaction.
以下、触媒系の各種化合物について具体的に説明する。 Hereinafter, various compounds of the catalyst system will be specifically described.
(1)ルテニウム化合物
ヒドロエステル化反応工程で使用可能なルテニウム化合物は、ルテニウムを含む化合物であればよく、特に制限はない。例えば、ルテニウム原子を中心として、周囲に配位子が結合した構造を有するルテニウム錯体化合物が挙げられる。本発明の一実施形態では、分子内にカルボニル配位子とハロゲン配位子とを合わせ持つ、ルテニウム錯体化合物が好ましい。
(1) Ruthenium compound The ruthenium compound that can be used in the hydroesterification reaction step is not particularly limited as long as it is a compound containing ruthenium. For example, a ruthenium complex compound having a structure in which a ligand is bonded around a ruthenium atom as a center. In one embodiment of the present invention, a ruthenium complex compound having both a carbonyl ligand and a halogen ligand in the molecule is preferable.
そのようなルテニウム錯体化合物の具体例として、[RuCl2(CO)3]2、[RuCl2(CO)2]n、並びに[Ru(CO)3Cl3]−、[Ru3(CO)11Cl]−及び[Ru4(CO)13Cl]−等をカウンタアニオンとして有する各種化合物が挙げられる。上記カウンタアニオンを有する各種化合物は、カウンタカチオンとして、例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属等の金属イオンを有するものであってよい。例示した化合物の中でも、反応率向上の観点から、[Ru(CO)3Cl2]2、及び[Ru(CO)2Cl2]nがより好ましい。 Specific examples of such ruthenium complex compounds include [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 , [RuCl 2 (CO) 2 ] n , and [Ru (CO) 3 Cl 3 ] − , [Ru 3 (CO) 11. Cl] - and [Ru 4 (CO) 13 Cl ] - and various compounds having as a counter anion. The various compounds having the counter anion may have, for example, a metal ion such as an alkali metal or an alkaline earth metal as the counter cation. Among the exemplified compounds, [Ru (CO) 3 Cl 2 ] 2 and [Ru (CO) 2 Cl 2 ] n are more preferable from the viewpoint of improving the reaction rate.
ヒドロエステル化反応工程で使用するルテニウム化合物は、当技術分野において周知の方法に従って製造することもできるが、市販品として入手することもできる。また、[Ru(CO)2Cl2]nは、M.J.Cleare,W.P.Griffith,J.Chem.Soc.(A),1969,372.に記載された方法に従って製造することができる。 The ruthenium compound used in the hydroesterification reaction step can be produced according to a method well known in the art, but can also be obtained as a commercial product. [Ru (CO) 2 Cl 2 ] n is M. J. et al. Cleare, W.M. P. Griffith, J. et al. Chem. Soc. (A), 1969, 372. It can be produced according to the method described in 1.
ヒドロエステル化反応工程で使用するルテニウム化合物は、例えば、RuCl3、Ru3(CO)12、RuCl2(C8H12)、Ru(CO)3(C8H8)、Ru(CO)3(C8H12)、及びRu(C8H10)(C8H12)を前駆体化合物として使用し、本発明におけるヒドロエステル化の反応工程前又は反応工程中に、上記ルテニウム化合物を調製して、反応系に導入してもよい。 Examples of the ruthenium compound used in the hydroesterification reaction step include RuCl 3 , Ru 3 (CO) 12 , RuCl 2 (C 8 H 12 ), Ru (CO) 3 (C 8 H 8 ), and Ru (CO) 3. Using the (C 8 H 12 ) and Ru (C 8 H 10 ) (C 8 H 12 ) as precursor compounds, the ruthenium compound is prepared before or during the reaction step of hydroesterification in the present invention. Then, it may be introduced into the reaction system.
上記ルテニウム化合物の使用量は、製造コストを考えると、可能な限り少量にすることが好ましい。しかし、上記ルテニウムの使用量が1/10000当量未満となると、エステル化反応の速度が遅くなる傾向にある。そのため、上記ルテニウム化合物の使用量は、原料として使用するノルボルナジエンに対して、1/10000〜1当量の範囲が好ましく、1/1000〜1/10当量の範囲がより好ましい。ルテニウム化合物を単独で用いても、複数組み合わせて用いてもよい。 The amount of the ruthenium compound used is preferably as small as possible in view of production costs. However, when the amount of ruthenium used is less than 1/10000 equivalent, the esterification reaction rate tends to be slow. Therefore, the amount of the ruthenium compound used is preferably in the range of 1/10000 to 1 equivalent, more preferably in the range of 1/1000 to 1/10 equivalent, relative to norbornadiene used as the raw material. Ruthenium compounds may be used alone or in combination.
(2)コバルト化合物
ヒドロエステル化反応工程で使用可能なコバルト化合物は、コバルトを含む化合物であればよく、特に制限はない。好適な化合物の具体例として、Co2(CO)8、HCo(CO)4、Co4(CO)12等のカルボニル配位子を持つコバルト錯体化合物、酢酸コバルト、プロピオン酸コバルト、安息香酸コバルト、クエン酸コバルト等のカルボン酸化合物を配位子に持つコバルト錯体化合物、及びリン酸コバルトが挙げられる。なかでも、反応率向上の観点から、カルボニル配位子を持つコバルト錯体化合物が好ましい。
(2) Cobalt compound The cobalt compound that can be used in the hydroesterification reaction step is not particularly limited as long as it is a compound containing cobalt. Specific examples of suitable compounds include cobalt complex compounds having a carbonyl ligand such as Co 2 (CO) 8 , HCo (CO) 4 , and Co 4 (CO) 12 , cobalt acetate, cobalt propionate, cobalt benzoate, Examples include cobalt complex compounds having a carboxylic acid compound such as cobalt citrate as a ligand, and cobalt phosphate. Among these, from the viewpoint of improving the reaction rate, a cobalt complex compound having a carbonyl ligand is preferable.
上記コバルト化合物の使用量は、上記ルテニウム化合物に対して、1/100〜10当量、好ましくは1/10〜5当量である。上記ルテニウム化合物に対する上記コバルト化合物の比率が1/100当量より低くても、又は10当量より高くても、上記エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸化合物の生成量は低下する、又は生成されない傾向にある。コバルト化合物を単独で用いても、複数組み合わせて用いてもよい。 The amount of the cobalt compound used is 1/100 to 10 equivalents, preferably 1/10 to 5 equivalents, relative to the ruthenium compound. Even if the ratio of the cobalt compound to the ruthenium compound is lower than 1/100 equivalents or higher than 10 equivalents, the production amount of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid compound having a high exo isomer ratio decreases. Or they tend not to be generated. A cobalt compound may be used independently or may be used in combination.
(3)ハロゲン化物塩
ヒドロエステル化反応工程で使用可能なハロゲン化物塩は、塩化物イオン、臭化物イオン及びヨウ化物イオン等のハロゲンイオンと、カチオンとから構成される化合物であればよく、特に限定されない。上記カチオンは、無機物イオン及び有機物イオンのいずれであってもよい。また、上記ハロゲン化物塩は、分子内に1以上のハロゲンイオンを含んでもよい。
(3) Halide salt The halide salt that can be used in the hydroesterification reaction step is not particularly limited as long as it is a compound composed of a halide ion such as chloride ion, bromide ion and iodide ion, and a cation. Not. The cation may be either an inorganic ion or an organic ion. The halide salt may contain one or more halogen ions in the molecule.
ハロゲン化物塩を構成する無機物イオンは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選択される1種の金属イオンであってよい。具体例として、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、カルシウム、ストロンチウム等のイオンが挙げられる。 The inorganic ion constituting the halide salt may be one metal ion selected from alkali metals and alkaline earth metals. Specific examples include ions of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, calcium, strontium and the like.
また、有機物イオンは、有機化合物から誘導される1価以上の有機基であってよい。一例として、アンモニウム、ホスホニウム、ピロリジニウム、ピリジウム、イミダゾリウム及びイミニウム等のイオンが挙げられ、これらイオンの水素原子はアルキル及びアリール等の炭化水素基によって置換されていてもよい。特に限定するものではないが、好適な有機物イオンの具体例として、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム、テトラヘプチルアンモニウム、テトラオクチルアンモニウム、トリオクチルメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリエチルアンモニウム、ベンジルトリブチルアンモニウム、テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラフェニルホスホニウム、ベンジルトリフェニルホスホニウム、ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム等のイオンが挙げられる。なかでも、反応率向上の観点から、ブチルメチルピロリジニウムクロリド、ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウムアイオダイド、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド等の第四級アンモニウム塩がより好ましい。 The organic ion may be a monovalent or higher organic group derived from an organic compound. Examples include ions such as ammonium, phosphonium, pyrrolidinium, pyridium, imidazolium and iminium, and the hydrogen atom of these ions may be substituted by a hydrocarbon group such as alkyl and aryl. Although not particularly limited, specific examples of suitable organic ions include tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrapropylammonium, tetrabutylammonium, tetrapentylammonium, tetrahexylammonium, tetraheptylammonium, tetraoctylammonium, and trioctyl. Examples include ions such as methylammonium, benzyltrimethylammonium, benzyltriethylammonium, benzyltributylammonium, tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetraphenylphosphonium, benzyltriphenylphosphonium, bis (triphenylphosphine) iminium. Of these, quaternary ammonium salts such as butylmethylpyrrolidinium chloride, bis (triphenylphosphine) iminium iodide, trioctylmethylammonium chloride, and tetraethylammonium chloride are more preferable from the viewpoint of improving the reaction rate.
ヒドロエステル化反応工程で使用するハロゲン化物塩は、固体の塩である必要はなく、室温付近又は100℃以下の温度領域で液体となる、ハロゲン化物イオンを含むイオン性液体を用いてもよい。このようなイオン性液体に用いられるカチオンの具体例として、1−エチル3−メチルイミダゾリウム、1−プロピル−3−メチルイミダゾリウム、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、1−ペンチル−3−メチルイミダゾリウム、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム、1−ヘプチル−3−メチルイミダゾリウム、1−オクチル−3−メチルイミダゾリウム、1−デシル−3−メチルイミダゾリウム、1−ドデシル−3−メチルイミダゾリウム、1−テトラデシル−3−メチルイミダゾリウム、1−ヘキサデシル−3−メチルイミダゾリウム、1−オクタデシル−3−メチルイミダゾリウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−ヘキシル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチルピリジニウム、1−ブチルピジリニウム、1−ヘキシルピリジニウム、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−エチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−プロピル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−ブチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−ペンチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−ヘキシル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−ヘプチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、8−オクチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン等の有機物イオンが挙げられる。 The halide salt used in the hydroesterification reaction step does not need to be a solid salt, and an ionic liquid containing halide ions that becomes liquid near room temperature or in a temperature range of 100 ° C. or less may be used. Specific examples of cations used for such ionic liquids include 1-ethyl 3-methylimidazolium, 1-propyl-3-methylimidazolium, 1-butyl-3-methylimidazolium, 1-pentyl-3- Methylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1-heptyl-3-methylimidazolium, 1-octyl-3-methylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, 1-dodecyl-3- Methylimidazolium, 1-tetradecyl-3-methylimidazolium, 1-hexadecyl-3-methylimidazolium, 1-octadecyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-butyl- 2,3-dimethylimidazolium, 1-hexyl-2,3-dimethylimidazole 1-ethylpyridinium, 1-butylpyridinium, 1-hexylpyridinium, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 8-ethyl-1,8-diazabicyclo [ 5.4.0] -7-undecene, 8-propyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 8-butyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7 -Undecene, 8-pentyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 8-hexyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 8-heptyl-1 , 8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 8-octyl-1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene and the like.
上述のハロゲン化物塩のうち、好適なハロゲン化物塩は、塩化物塩、臭化物塩、ヨウ化物塩であり、カチオンが有機物イオンである化合物である。特に限定するものではないが、本発明において好適なハロゲン化物塩の具体例として、ブチルメチルピロリジニウムクロリド、ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウムアイオダイド、トリオクチルメチルアンモニウムクロリドが挙げられる。 Among the halide salts described above, preferred halide salts are chloride salts, bromide salts, and iodide salts, and compounds in which the cation is an organic ion. Although not particularly limited, specific examples of the halide salt suitable in the present invention include butylmethylpyrrolidinium chloride, bis (triphenylphosphine) iminium iodide, and trioctylmethylammonium chloride.
ハロゲン化物塩の添加量は、例えば、ルテニウム化合物に対して1〜1000当量、好ましくは2〜50当量である。添加量を1当量以上とすることによって、反応速度を効果的に高めることができる。一方、添加量が1000当量を超えると、添加量をさらに増加したとしても、反応促進のさらなる向上効果は得られない傾向がある。本発明では、ハロゲン化物塩を単独で用いても、複数組み合わせて用いてもよい。 The added amount of the halide salt is, for example, 1 to 1000 equivalents, preferably 2 to 50 equivalents, relative to the ruthenium compound. By making the addition amount 1 equivalent or more, the reaction rate can be effectively increased. On the other hand, when the addition amount exceeds 1000 equivalents, even if the addition amount is further increased, there is a tendency that a further improvement effect of reaction promotion cannot be obtained. In the present invention, halide salts may be used alone or in combination.
(4)塩基性化合物
ヒドロエステル化反応工程において、使用可能な塩基性化合物は、無機化合物であっても、有機化合物であってもよい。塩基性の無機化合物の具体例として、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の各種金属の炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物塩、アルコキシドが挙げられる。塩基性の有機化合物の具体例として、一級アミン化合物、二級アミン化合物、三級アミン化合物、ピリジン化合物、イミダゾール化合物、キノリン化合物が挙げられる。
(4) Basic compound In the hydroesterification reaction step, the usable basic compound may be an inorganic compound or an organic compound. Specific examples of the basic inorganic compound include carbonates, hydrogen carbonates, hydroxide salts, and alkoxides of various metals such as alkali metals and alkaline earth metals. Specific examples of basic organic compounds include primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, pyridine compounds, imidazole compounds, and quinoline compounds.
上述の塩基性化合物のなかでも、反応促進効果の観点から、三級アミン化合物が好適である。本発明において好適な三級アミン化合物の具体例として、トリアルキルアミン、N−アルキルピロリジン、N−アルキルピペリジン、キヌクリジン、及びトリエチレンジアミンが挙げられる。 Among the above basic compounds, a tertiary amine compound is preferable from the viewpoint of the reaction promoting effect. Specific examples of the tertiary amine compound suitable in the present invention include trialkylamine, N-alkylpyrrolidine, N-alkylpiperidine, quinuclidine, and triethylenediamine.
塩基性化合物の添加量は、特に限定されるものではないが、例えば、ルテニウム化合物に対して1〜1000当量、好ましくは2〜200当量である。添加量を1当量以上とすることによって、促進効果の発現がより顕著になる傾向がある。また、添加量が1000当量を超えると、添加量をさらに増加したとしても、反応促進のさらなる向上効果は得られない傾向がある。 Although the addition amount of a basic compound is not specifically limited, For example, it is 1-1000 equivalent with respect to a ruthenium compound, Preferably it is 2-200 equivalent. By making the addition amount 1 equivalent or more, the expression of the promoting effect tends to become more prominent. Moreover, when the addition amount exceeds 1000 equivalents, even if the addition amount is further increased, there is a tendency that a further improvement effect of reaction promotion cannot be obtained.
(5)触媒系のその他の成分
ヒドロエステル化反応工程では、ルテニウム化合物とコバルト化合物とハロゲン化物塩と塩基性化合物とを含む特定の触媒系に、必要に応じて、フェノール化合物、又は有機ハロゲン化合物を追加することによって、上記触媒系による反応促進の効果をより高めることが可能である。
以下、各種化合物について説明する。
(5) Other components of catalyst system In the hydroesterification reaction step, a specific catalyst system containing a ruthenium compound, a cobalt compound, a halide salt, and a basic compound, if necessary, a phenol compound or an organic halogen compound It is possible to further enhance the effect of promoting the reaction by the catalyst system.
Hereinafter, various compounds will be described.
(5−1)フェノール化合物
ヒドロエステル化反応に用いる好適なフェノール化合物の具体例として、フェノール、クレゾール、アルキルフェノール、メトキシフェノール、フェノキシフェノール、クロルフェノール、トリフルオロメチルフェノール、ヒドロキノン及びカテコールが挙げられる。
(5-1) Phenol compounds Specific examples of suitable phenol compounds used in the hydroesterification reaction include phenol, cresol, alkylphenol, methoxyphenol, phenoxyphenol, chlorophenol, trifluoromethylphenol, hydroquinone and catechol.
フェノール化合物の添加量は、例えば、ルテニウム化合物に対して1〜1000当量、好ましくは2〜50当量である。添加量を1当量以上とすることによって、促進効果の発現がより顕著になる傾向がある。また、添加量が1000当量を超えると、添加量をさらに増加したとしても、反応促進のさらなる向上効果は得られない傾向がある。 The addition amount of a phenol compound is 1-1000 equivalent with respect to a ruthenium compound, Preferably it is 2-50 equivalent. By making the addition amount 1 equivalent or more, the expression of the promoting effect tends to become more prominent. Moreover, when the addition amount exceeds 1000 equivalents, even if the addition amount is further increased, there is a tendency that a further improvement effect of reaction promotion cannot be obtained.
(5−2)有機ハロゲン化合物
ヒドロエステル化反応工程において好適な有機ハロゲン化合物としては、ハロゲン化メチル、ジハロゲンメタン、ジハロゲンエタン、トリハロゲンメタン、テトラハロゲン炭素、ハロゲン化ベンゼン等が挙げられる。
(5-2) Organic Halogen Compound Suitable organic halogen compounds in the hydroesterification reaction step include methyl halide, dihalogen methane, dihalogen ethane, trihalogen methane, tetrahalogen carbon, halogenated benzene and the like.
有機ハロゲン化合物の添加量は、例えば、ルテニウム化合物に対して1〜1000当量、好ましくは2〜50当量である。添加量を1当量以上とすることによって、促進効果の発現が顕著になる傾向がある。また、添加量が1000当量を超えると、添加量をさらに増加したとしても、反応促進のさらなる向上効果は得られない傾向がある。 The amount of the organic halogen compound added is, for example, 1 to 1000 equivalents, preferably 2 to 50 equivalents, relative to the ruthenium compound. By making the addition amount 1 equivalent or more, the expression of the promoting effect tends to become remarkable. Moreover, when the addition amount exceeds 1000 equivalents, even if the addition amount is further increased, there is a tendency that a further improvement effect of reaction promotion cannot be obtained.
(溶媒)
ヒドロエステル化反工程応において、上記式(VII)で表されるノルボルナジエンと上記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとの反応は、特に溶媒を用いることなく進行させることができる。しかし、必要に応じて、溶媒を使用してもよい。本発明において使用可能な溶媒は、原料として使用する化合物を溶解できればよく、特に限定はされない。本発明において好適に使用できる溶媒の具体例として、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、p−キシレン、m−キシレン、エチルベンゼン、クメン、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリジノン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル等が挙げられる。
(solvent)
In the hydroesterification reaction, the reaction between norbornadiene represented by the above formula (VII) and formate represented by the above general formula (VIII) can proceed without using any solvent. However, if necessary, a solvent may be used. The solvent that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the compound used as a raw material. Specific examples of solvents that can be suitably used in the present invention include n-pentane, n-hexane, n-heptane, cyclohexane, benzene, toluene, o-xylene, p-xylene, m-xylene, ethylbenzene, cumene, tetrahydrofuran, N -Methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylimidazolidinone, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, acetonitrile and the like.
(各原料の割合)
反応に用いる上記式(VII)で表されるノルボルナジエンと上記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとの割合は、仕込み量で、上記式(VII)で表されるノルボルナジエン1モルに対し、上記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルを2〜100モルが好ましく、4〜50がより好ましい。2モル未満であると、副反応が増えて数率が低下する傾向があり、100モルを超えても、生産性が低下するだけで、特に効果は無い。
(Ratio of each raw material)
The ratio of the norbornadiene represented by the above formula (VII) and the formic acid ester represented by the above general formula (VIII) used in the reaction is the amount charged, relative to 1 mol of norbornadiene represented by the above formula (VII). The formic acid ester represented by the general formula (VIII) is preferably 2 to 100 mol, more preferably 4 to 50. When the amount is less than 2 mol, side reactions tend to increase and the number rate tends to decrease. When the amount exceeds 100 mol, only the productivity is lowered and there is no particular effect.
(反応温度)
ヒドロエステル化反応工程において、上記式(VII)で表されるノルボルナジエンと上記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとの反応は、80℃〜200℃の温度範囲で実施することが好ましい。上記反応は、100℃〜160℃の温度範囲で実施することがより好ましい。80℃以上の温度で反応を実施することによって、反応速度が速まり、効率良く反応を進めることができる。その一方で、反応温度を200℃以下に制御することによって、原料として使用するギ酸エステルの分解を抑制することができる。ギ酸エステルが分解すると、ノルボルナジエンに対するエステル基の付加が達成されなくなる。さらに、反応温度が高すぎると、原料であるノルボルナジエンの開環重合が起こり、収率が低下する可能性があるので、高すぎる反応温度は望ましくない。
(Reaction temperature)
In the hydroesterification reaction step, the reaction of norbornadiene represented by the above formula (VII) with the formate represented by the above general formula (VIII) is preferably carried out in a temperature range of 80 ° C to 200 ° C. The reaction is more preferably performed at a temperature range of 100 ° C to 160 ° C. By carrying out the reaction at a temperature of 80 ° C. or higher, the reaction rate is increased and the reaction can proceed efficiently. On the other hand, by controlling the reaction temperature to 200 ° C. or lower, decomposition of the formate used as a raw material can be suppressed. When the formate is decomposed, addition of the ester group to norbornadiene cannot be achieved. Furthermore, if the reaction temperature is too high, ring-opening polymerization of norbornadiene, which is a raw material, may occur and the yield may be lowered. Therefore, a reaction temperature that is too high is undesirable.
反応温度が、原料として使用するノルボルナジエン又はギ酸エステルのいずれかの沸点を超える場合には、耐圧容器内で反応を行う必要がある。反応の終結は、ガスクロマトグラフ、NMR等の周知の分析技術を用いて確認することができる。 When the reaction temperature exceeds the boiling point of either norbornadiene or formate used as a raw material, it is necessary to carry out the reaction in a pressure resistant vessel. The completion of the reaction can be confirmed using a well-known analytical technique such as gas chromatography or NMR.
上記に示すような(1)工程で得られたエキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体は、必要により蒸留等で単離して、下記(2)工程の加水分解工程の原料とすることができる。 The exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative obtained in the step (1) as shown above and having a high exo-isomer ratio is isolated by distillation or the like, if necessary, and the raw material for the hydrolysis step in the following (2) It can be.
(2)工程:上記一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体の加水分解工程
本発明の製造方法において、エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドを得るために用いられる、エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸は、上記(1)工程で得られたエキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体のアルコキシカルボニル基を加水分解して得られる。
(2) Step: Hydrolysis step of exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative containing 60 mol% of exo norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the above general formula (IX) In the production method of the present invention, exo compound ratio The exo isomer / endo isomer mixed norbornane dicarboxylic acid having a high exo isomer ratio used to obtain a polyamide having a high norbornane skeleton is obtained by the exo isomer / endo isomer norbornane having a high exo isomer ratio obtained in the step (1). Obtained by hydrolyzing the alkoxycarbonyl group of the dicarboxylic acid derivative.
上記エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体のアルコキシカルボニル基を加水分解して、エキソ体比率の高いエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸とする方法には、特に制限は無く、例えば、特許第2591492号又は特開2008−31406号公報等に記載されている酸加水分解、アルカリ加水分解等を使用することができる。又は、酸成分、あるいはアルカリ成分を加えること無しに、耐熱容器内で水分存在下、140℃以上の高温で加熱することによっても加水分解することができる。 There is no particular limitation on the method of hydrolyzing the alkoxycarbonyl group of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative having a high exo isomer ratio to obtain an exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid having a high exo isomer ratio. For example, acid hydrolysis, alkali hydrolysis, etc. described in Japanese Patent No. 2591492 or JP-A-2008-31406 can be used. Alternatively, it can be hydrolyzed by heating at a high temperature of 140 ° C. or higher in the presence of moisture in a heat-resistant container without adding an acid component or an alkali component.
以下、本発明を実施例によってより詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は以下の実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
<1>ノルボルナンジカルボン酸の合成
(合成例1)
<式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸の合成>
[ノルボルナンジカルボン酸ジメチルの合成:一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体の合成(一般式(IX)中、R2、R3=メチル基)]
<1> Synthesis of norbornane dicarboxylic acid (Synthesis Example 1)
<Synthesis of exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% or more of exo norbornane dicarboxylic acid represented by formula (III)>
[Synthesis of dimethyl norbornane dicarboxylate: synthesis of exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative containing 60 mol% or more of exo norbornane dicarboxylic acid derivative represented by general formula (IX) (in general formula (IX), R 2 , R 3 = methyl group)]
室温下、内容積50mlのステンレス製加圧反応装置内に、ルテニウム化合物として[Ru(CO)3Cl2]2を0.05mmol、コバルト化合物としてCo2(CO)8を0.05mmol、ハロゲン化物塩としてブチルメチルピロリジニウムクロリドを0.25mmol、塩基性化合物としてトリエチルアミンを1.0mmol加え、混合して触媒系を得た。この触媒系に、ノルボルナジエンを2.5mmol、ギ酸メチルを5.0mL加え、次いで窒素ガス0.5MPaで反応装置内をパージし、120℃で15時間保持した。
その後、反応装置を室温まで冷却し、放圧し、残存有機相の一部を抜き取り、ガスクロマトグラフを用いて、反応混合物の成分を分析した。
In a stainless steel pressure reactor having an internal volume of 50 ml at room temperature, 0.05 mmol of [Ru (CO) 3 Cl 2 ] 2 as a ruthenium compound, 0.05 mmol of Co 2 (CO) 8 as a cobalt compound, halide A catalyst system was obtained by adding 0.25 mmol of butylmethylpyrrolidinium chloride as a salt and 1.0 mmol of triethylamine as a basic compound and mixing them. To this catalyst system, 2.5 mmol of norbornadiene and 5.0 mL of methyl formate were added, and then the inside of the reactor was purged with nitrogen gas at 0.5 MPa and maintained at 120 ° C. for 15 hours.
Thereafter, the reaction apparatus was cooled to room temperature, released, a part of the remaining organic phase was extracted, and the components of the reaction mixture were analyzed using a gas chromatograph.
分析結果によれば、反応によって生成したノルボルナンジカルボン酸メチルは1.63mmol(ノルボルナンジカルボン酸メチル基準で収率65.2%)であり、エキソ体/エンド体の組成比(モル比)は75/25であった。また、この際、エキソ体、エンド体ともガスクロマトグラフのピークが2本ずつ存在したので、2,5−体と2,6−体であると推察した。 According to the analysis results, methyl norbornane dicarboxylate produced by the reaction was 1.63 mmol (yield 65.2% based on methyl norbornane dicarboxylate), and the composition ratio (molar ratio) of exo / endo was 75 / 25. At this time, since there were two gas chromatographic peaks for both the exo and endo isomers, it was presumed to be 2,5-isomer and 2,6-isomer.
なお、ガスクロマトグラフ分析は、ジーエルサイエンス(株)製GC−353B型GCを使用して下記条件で行った。
検出器:水素炎イオン検出器
カラム:ジーエルサイエンス(株)製 TC−1(長さ:60m)
キャリアガsス:ヘリウム(300kPa)
温度
注入口:200℃
検出器:200℃
カラム:40℃〜240℃(昇温速度:5℃/min)
In addition, the gas chromatograph analysis was performed on the following conditions using GC-353B type GC by GL Sciences.
Detector: Hydrogen flame ion detector Column: TC-1 manufactured by GL Sciences (length: 60 m)
Carrier gas: helium (300 kPa)
Temperature inlet: 200 ° C
Detector: 200 ° C
Column: 40 ° C. to 240 ° C. (heating rate: 5 ° C./min)
また、上記エキソ体/エンド体(ガスクロマトグラフのピークが2本)を減圧蒸留で分離して、エキソ体とエンド体それぞれを得た。 Further, the exo form / endo form (two peaks of gas chromatograph) were separated by distillation under reduced pressure to obtain an exo form and an end form, respectively.
減圧蒸留で分離して得られたエキソ体ノルボルナンジカルボン酸メチルの13C−NMRスペクトルを図1及び図2に示す。図1及び図2に示した13C−NMRスペクトルの測定条件及び同定データは以下のとおりである。
条件:溶媒DMSO−d6、BRUKER社製の装置「AV400M」(カーボン基本周波数:100.62MHz)。
The 13C-NMR spectrum of methyl exo-norbornanedicarboxylate obtained by separation under reduced pressure distillation is shown in FIGS. The measurement conditions and identification data of the 13C-NMR spectrum shown in FIGS. 1 and 2 are as follows.
Conditions: Solvent DMSO-d6, apparatus “AV400M” manufactured by BRUKER (carbon fundamental frequency: 100.62 MHz).
13C−NMR分析の結果、170〜180ppm付近にカルボニルのカーボン、51〜52ppm付近にメチルエステルのカーボン、39〜45ppm付近にメチレンのカーボン、32〜36ppm付近にメチンのカーボンが観測され、それぞれのカーボン数は、カルボニル/メチルエステル/メチレン/メチン=2/2/4/5であった。各カーボンが下記に示すように帰属された。 As a result of 13C-NMR analysis, carbon of carbonyl was observed near 170 to 180 ppm, carbon of methyl ester was observed near 51 to 52 ppm, carbon of methylene was observed near 39 to 45 ppm, and carbon of methine was observed near 32 to 36 ppm. The number was carbonyl / methyl ester / methylene / methine = 2/2/4/5. Each carbon was assigned as shown below.
下記の文中の各カーボンの符号は、上記化学式のカーボンの位置を示す丸数字に対応する。
カーボン(1):39.89ppmのピーク(メチン)
カーボン(2):44.59ppmのピーク(メチン)
カーボン(3):33.03ppmのピーク(メチレン)
カーボン(4):39.89ppmのピーク(メチン)
カーボン(5):44.59ppmのピーク(メチン)
カーボン(6):33.02ppmのピーク(メチレン)
カーボン(7):34.35ppmのピーク(メチレン)
カーボン(8):51.44ppmのピーク(メチルエステル)
カーボン(9):175.22ppmのピーク(カルボニル)
カーボン(11):35.15ppmのピーク(メチン)
カーボン(12):44.77ppmのピーク(メチン)
カーボン(13):32.68ppmのピーク(メチレン)
カーボン(14):43.86ppmのピーク(メチン)
カーボン(15):32.68ppmのピーク(メチレン)
カーボン(16):44.77ppmのピーク(メチン)
カーボン(17):34.47ppmのピーク(メチレン)
カーボン(18):51.51ppmのピーク(メチルエステル)
カーボン(19):174.85ppmのピーク(カルボニル)
The sign of each carbon in the following sentence corresponds to a circle number indicating the position of carbon in the above chemical formula.
Carbon (1): peak at 39.89 ppm (methine)
Carbon (2): Peak of 44.59 ppm (methine)
Carbon (3): 33.03 ppm peak (methylene)
Carbon (4): peak at 39.89 ppm (methine)
Carbon (5): 44.59 ppm peak (methine)
Carbon (6): 33.02 ppm peak (methylene)
Carbon (7): 34.35 ppm peak (methylene)
Carbon (8): 51.44 ppm peak (methyl ester)
Carbon (9): 175.22 ppm peak (carbonyl)
Carbon (11): 35.15 ppm peak (methine)
Carbon (12): Peak at 44.77 ppm (methine)
Carbon (13): 32.68 ppm peak (methylene)
Carbon (14): peak at 43.86 ppm (methine)
Carbon (15): 32.68 ppm peak (methylene)
Carbon (16): Peak at 44.77 ppm (methine)
Carbon (17): 34.47 ppm peak (methylene)
Carbon (18): 51.51 ppm peak (methyl ester)
Carbon (19): peak at 174.85 ppm (carbonyl)
得られたエキソ体ノルボルナンジカルボン酸メチルの1H−NMRスペクトルを図3に示す。図3に示した1H−NMRスペクトルの測定条件及び同定データは以下のとおりである。 FIG. 3 shows the 1H-NMR spectrum of the resulting methyl exo-norbornane dicarboxylate. The measurement conditions and identification data of the 1H-NMR spectrum shown in FIG. 3 are as follows.
条件:溶媒DMSO−d6、BRUKER社製の装置「AV400M」(プロトン基本周波数:400.13MHz)。
1H−NMR分析の結果、各プロトンが下記に示すように帰属された。
Conditions: Solvent DMSO-d6, apparatus “AV400M” manufactured by BRUKER (proton fundamental frequency: 400.13 MHz).
As a result of 1H-NMR analysis, each proton was assigned as shown below.
下記の文中の各カーボンの符号は、上記化学式のカーボンの位置を示す丸数字に対応する。
プロトン(1):2.47ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(2):2.4ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(3):1.5ppm〜1.8ppm付近のピーク(メチレン)
プロトン(4):2.47ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(5):2.4ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(6):1.5ppm〜1.8ppm付近のピーク(メチレン)
プロトン(7):1.3ppm付近のピーク(メチレン)
プロトン(8):3.6ppm付近のピーク(メチル)
プロトン(9):2.3ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(12):2.5ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(13):1.5ppm〜1.8ppm付近のピーク(メチレン)
プロトン(14):2.7ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(15):1.5ppm〜1.8ppm付近のピーク(メチレン)
プロトン(16):2.5ppm付近のピーク(メチン)
プロトン(17):1.2ppm付近のピーク(メチレン)
プロトン(18):3.6ppm付近のピーク(メチル)
The sign of each carbon in the following sentence corresponds to a circle number indicating the position of carbon in the above chemical formula.
Proton (1): peak around 2.47 ppm (methine)
Proton (2): Peak around 2.4 ppm (methine)
Proton (3): peak around 1.5 ppm to 1.8 ppm (methylene)
Proton (4): peak around 2.47 ppm (methine)
Proton (5): peak around 2.4 ppm (methine)
Proton (6): peak around 1.5 ppm to 1.8 ppm (methylene)
Proton (7): Peak around 1.3 ppm (methylene)
Proton (8): Peak around 3.6 ppm (methyl)
Proton (9): Peak around 2.3 ppm (methine)
Proton (12): Peak around 2.5 ppm (methine)
Proton (13): peak around 1.5 ppm to 1.8 ppm (methylene)
Proton (14): peak around 2.7 ppm (methine)
Proton (15): peak around 1.5 ppm to 1.8 ppm (methylene)
Proton (16): Peak around 2.5 ppm (methine)
Proton (17): Peak near 1.2 ppm (methylene)
Proton (18): peak around 3.6 ppm (methyl)
また、積分強度比から、メチル基が4つ、メチレン基が6つ、メチン基が8つ存在することが分かった。 From the integrated intensity ratio, it was found that there were 4 methyl groups, 6 methylene groups, and 8 methine groups.
得られたエキソ体ノルボルナンジカルボン酸メチルの1H−13C HSQCスペクトルを図4に示す。図4に示した1H−13C HSQCスペクトルから、それぞれ同じピーク番号を持つカーボンとプロトンが相関し、図1、図2及び図3の帰属結果が正しいことが分かった。 FIG. 4 shows a 1H-13C HSQC spectrum of the obtained methyl exo-form norbornane dicarboxylate. From the 1H-13C HSQC spectrum shown in FIG. 4, it was found that carbon and proton having the same peak number correlated with each other, and the assignment results in FIGS. 1, 2, and 3 were correct.
得られたエキソ体ノルボルナンジカルボン酸メチルの1H−1H COSYスペクトルを図5に示す。 FIG. 5 shows the 1H-1H COSY spectrum of the resulting methyl exo-form norbornane dicarboxylate.
図5から、プロトン(1)(4)とプロトン(7)、プロトン(1)(4)とプロトン(3)(6)、プロトン(2)(5)とプロトン(3)(6)、プロトン(11)(14)とプロトン(17)、プロトン(12)(16)とプロトン(13)(15)プロトン(13)(15)とプロトン(14)の相関が観測され、それぞれ、プロトン(1)〜(7)及び(11)〜(17)でノルボルナン環が構成されていることを確認した。 From FIG. 5, proton (1) (4) and proton (7), proton (1) (4) and proton (3) (6), proton (2) (5) and proton (3) (6), proton (11) (14) and proton (17), proton (12) (16) and proton (13) (15) Proton (13) (15) and proton (14) were correlated, respectively. ) To (7) and (11) to (17) were confirmed to constitute a norbornane ring.
得られたエキソ体ノルボルナンジカルボン酸メチルの1H−13H HMBCスペクトルを図6に示す。1H−13H HMBCスペクトルによって、2種類の化合物の構造同定を行った。 FIG. 6 shows the 1H-13H HMBC spectrum of the resulting methyl exo-norbornane dicarboxylate. Two types of compounds were identified by 1H-13H HMBC spectrum.
(1)プロトン(1)〜(7)でノルボルナン環が構成されている化合物
図6から、カルボニルカーボン(9)とメチンプロトン(2)及びメチンプロトン(5)に相関が認められることから、ノルボルナン−2,5−ジカルボン酸メチルであることを確認した。 From FIG. 6, since the correlation was recognized by carbonyl carbon (9), methine proton (2), and methine proton (5), it was confirmed that it was methyl norbornane-2,5-dicarboxylate.
(2)プロトン(11)〜(17)でノルボルナン環が構成されている化合物
図6から、カルボニルカーボン(19)とメチンプロトン(12)及びメチンプロトン(16)に相関が認められることから、ノルボルナン−2,6−ジカルボン酸メチルであることを確認した。 From FIG. 6, it was confirmed that carbonyl carbon (19), methine proton (12), and methine proton (16) were methyl norbornane-2,6-dicarboxylate.
得られたエキソ体ノルボルナンジカルボン酸メチルの1H−1H NOESYスペクトルを図7に示す。1H−1H NOESYスペクトルから、ノルボルナン−2,5−ジカルボン酸メチル及びノルボルナン−2,6−ジカルボン酸メチルの立体構造同定を行った。 FIG. 7 shows the 1H-1H NOESY spectrum of the obtained methyl exo-form norbornane dicarboxylate. From the 1H-1H NOESY spectrum, three-dimensional structure identification of methyl norbornane-2,5-dicarboxylate and methyl norbornane-2,6-dicarboxylate was performed.
(1)ノルボルナン−2,5−ジカルボン酸メチル
図7から、プロトン(1)(4)とプロトン(7)との相関はあるが、プロトン(2)(5)との相関が認められないことから、プロトン(2)(5)はエンド位に結合していることが分かる。よって、この化合物が、ノルボルナン−2(エキソ)−5(エキソ)−ジカルボン酸メチルであることを確認した。
(1) Methyl norbornane-2,5-dicarboxylate From FIG. 7, there is a correlation between proton (1) (4) and proton (7), but no correlation with proton (2) (5). Thus, it can be seen that protons (2) and (5) are bonded to the end positions. Therefore, this compound was confirmed to be methyl norbornane-2 (exo) -5 (exo) -dicarboxylate.
(2)ノルボルナン−2,6−ジカルボン酸メチル
図7から、プロトン(11)(14)はプロトン(17)との相関はあるが、プロトン(12)(16)との相関が認められないことから、プロトン(12)(16)はエンド位に結合していることが分かる。よって、この化合物が、ノルボルナン−2(エキソ)−6(エキソ)−ジカルボン酸メチルであることを確認した。
(2) Methyl norbornane-2,6-dicarboxylate From FIG. 7, protons (11) and (14) have a correlation with proton (17) but no correlation with protons (12) and (16). Thus, it can be seen that protons (12) and (16) are bonded to the end positions. Therefore, this compound was confirmed to be methyl norbornane-2 (exo) -6 (exo) -dicarboxylate.
[ノルボルネンジカルボン酸の合成:式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸の合成]
冷却管を取り付けた1リットルナス型フラスコに、上記[ノルボルナンジカルボン酸ジメチル]で得られたノルボルナンジカルボン酸ジメチル(エキソ体/エンド体の組成比(モル比):75/25)30g及びメタノール200gを投入して均一溶液とした後、10%水酸化ナトリウム溶液200gを加え、100℃のオイルバスに入れ、6時間加熱還流した。その後、反応液量が140gになるまでメタノールを留去し、これに36%塩酸48mlを加え、PHを1としたところ、白色粉末が沈殿した。この白色粉末をろ過、水洗、乾燥し、ノルボルナンジカルボン酸25gを得た(NBDA−1)。
[Synthesis of norbornene dicarboxylic acid: Synthesis of exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% or more of exo norbornane dicarboxylic acid represented by formula (III)]
In a 1-liter eggplant-shaped flask equipped with a cooling tube, 30 g of dimethyl norbornane dicarboxylate (composition ratio of exo-form / endo-form (molar ratio): 75/25) obtained from [dimethyl norbornane dicarboxylate] and 200 g of methanol were added. After making it into a homogeneous solution, 200 g of 10% sodium hydroxide solution was added, put into an oil bath at 100 ° C., and heated to reflux for 6 hours. Thereafter, methanol was distilled off until the amount of the reaction solution reached 140 g, and 48 ml of 36% hydrochloric acid was added thereto to adjust the pH to 1. As a result, a white powder precipitated. This white powder was filtered, washed with water and dried to obtain 25 g of norbornane dicarboxylic acid (NBDA-1).
得られたノルボルナンジカルボン酸を、1H−NMRで分析した結果、ノルボルナン環のメチレン及びメチン基のピークが1.1〜3.0ppm付近に、カルボン酸に起因する水酸基のピークが12.4ppm付近に確認でき、その積分強度比が10.00/1.98(理論値:10/2)であった。1H−NMRの結果を図8に示す。
なお、加水分解後のノルボルナンジカルボン酸のエキソ体/エンド体の組成比(モル比)は、加水分解前のノルボルナンジカルボン酸誘導体のエキソ体/エンド体の組成比(モル比)と同じである。
As a result of analyzing the obtained norbornane dicarboxylic acid by 1H-NMR, the peaks of methylene and methine groups of the norbornane ring are in the vicinity of 1.1 to 3.0 ppm, and the peak of the hydroxyl group due to the carboxylic acid is in the vicinity of 12.4 ppm. The integrated intensity ratio was 10.00 / 1.98 (theoretical value: 10/2). The results of 1H-NMR are shown in FIG.
The composition ratio (molar ratio) of the exo form / endo form of norbornane dicarboxylic acid after hydrolysis is the same as the composition ratio (molar ratio) of the exo form / endo form of norbornane dicarboxylic acid derivative before hydrolysis.
次に、減圧蒸留で分離したエンド体ノルボルナンジカルボン酸メチルの1H−NMRを図9に示す。なお、エンド体ノルボルナンジカルボン酸メチルはガスクロマトグラフによる分析の結果、ピークが2本存在するものの、その比率は95/5(組成比)なので、1種類として分析した。 Next, FIG. 9 shows 1H-NMR of methyl endo norbornanedicarboxylate separated by distillation under reduced pressure. In addition, although the endo-form norbornane dicarboxylate had two peaks as a result of analysis by gas chromatography, the ratio was 95/5 (composition ratio), so it was analyzed as one kind.
1H−NMR分析の結果、1.3〜1.7ppm付近にノルボルナン環のメチレン、2.3〜2.8ppm付近にノルボルナン環のメチン、3.6ppm付近にメチルエステルが観測され、ノルボルナンジカルボン酸メチルであることが確認された。 As a result of 1H-NMR analysis, methylene of norbornane ring was observed in the vicinity of 1.3 to 1.7 ppm, methyl ester of norbornane ring was observed in the vicinity of 2.3 to 2.8 ppm, and methyl ester was observed in the vicinity of 3.6 ppm, and methyl norbornane dicarboxylate was observed. It was confirmed that.
得られたエンド体ノルボルナンジカルボン酸メチルの13C−NMRスペクトルを図10に示す。 FIG. 10 shows the 13C-NMR spectrum of the resulting methyl methyl endo norbornane dicarboxylate.
13C−NMR分析の結果、各カーボンが下記に示すように帰属された。 As a result of 13C-NMR analysis, each carbon was assigned as shown below.
下記の各カーボンの符号は、上記化学式のカーボンの位置を示す丸数字に対応する。
カーボン(1):39.61ppmのピーク(メチン)
カーボン(2):44.01ppmのピーク(メチン)
カーボン(3):31.36ppmのピーク(メチレン)
カーボン(4):40.63ppmのピーク(メチン)
カーボン(5):45.07ppmのピーク(メチン)
カーボン(6):28.94ppmのピーク(メチレン)
カーボン(7):37.50ppmのピーク(メチレン)
カーボン(8):51.37及び51.48ppmのピーク(メチルエステル)
カーボン(9):174.22及び175.03ppmのピーク(カルボニル)
The sign of each carbon below corresponds to a circle number indicating the position of carbon in the above chemical formula.
Carbon (1): peak at 39.61 ppm (methine)
Carbon (2): Peak of 44.01 ppm (methine)
Carbon (3): 31.36 ppm peak (methylene)
Carbon (4): peak at 40.63 ppm (methine)
Carbon (5): 45.07 ppm peak (methine)
Carbon (6): 28.94 ppm peak (methylene)
Carbon (7): peak at 37.50 ppm (methylene)
Carbon (8): 51.37 and 51.48 ppm peaks (methyl ester)
Carbon (9): 174.22 and 175.03 ppm peaks (carbonyl)
得られたエンド体ノルボルナンジカルボン酸ジメチルの1H−13C HSQCスペクトルを図11に示す。 FIG. 11 shows the 1H-13C HSQC spectrum of the resulting dimethyl endo norbornane dicarboxylate.
図11から、それぞれのカーボンとプロトンの相関が確認され、エンド体ノルボルナンジカルボン酸メチルを構成する全てのプロトンが帰属でき、得られたエンド体ノルボルナンジカルボン酸ジメチルは、2,5−体であることが分かった。 From FIG. 11, the correlation between each carbon and proton was confirmed, and all protons constituting the endo norbornane dicarboxylate could be assigned, and the obtained dimethyl nor norbornane dicarboxylate was 2,5-isomer. I understood.
得られたエンド体ノルボルナンジカルボン酸ジメチルの1H−1H COSYスペクトルを図12に示す。 FIG. 12 shows the 1H-1H COSY spectrum of the obtained endo-form norbornanedicarboxylate dimethyl.
図12から、プロトン(1)〜(7)において隣接する全てのメチン基及びメチレン基プロトン同士の相関が観測され、プロトン(1)〜(7)でノルボルナン環が構成されていることが確認できた。 From FIG. 12, the correlation between all adjacent methine group and methylene group protons in protons (1) to (7) is observed, and it can be confirmed that the norbornane ring is composed of protons (1) to (7). It was.
得られたエンド体ノルボルナンジカルボン酸ジメチルの1H−1H NOESYスペクトルを図13に示す。 FIG. 13 shows the 1H-1H NOESY spectrum of the resulting dimethyl norbornanedicarboxylate.
図13から、メチンプロトン(2)及び(5)とメチレンプロトン(7)に相関が認められることから、2位及び5位に結合しているカルボン酸メチル基は、いずれもエンド体であると確認した。 From FIG. 13, since a correlation is recognized between methine protons (2) and (5) and methylene proton (7), the carboxylic acid methyl groups bonded to the 2nd and 5th positions are both endo forms. confirmed.
(合成例2)
<式(I)で表されるノルボルナンジカルボン酸の合成>
[ノルボルナンジカルボン酸ジメチルの合成]
(シクロペンタジエンの生成)
(Synthesis Example 2)
<Synthesis of norbornane dicarboxylic acid represented by formula (I)>
[Synthesis of dimethyl norbornane dicarboxylate]
(Formation of cyclopentadiene)
撹拌機、温度計及び塔頂に分溜塔、温度計及び冷却管を備えたスニーダー型分溜管(7段)を備えた1リットルフラスコに、ジシクロペンタジエンを700g仕込み、オイルバスで加熱した。フラスコ内の温度が158℃に達したところで、分溜塔頂からシクロペンタジエンが留出してきたので、受器を氷冷しながら約6時間かけて回収した。この際の留出温度は41〜48℃で、回収量は609gだった(回収率:87%)。
得られたシクロペンタジエンをガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度は100%であった。
700 g of dicyclopentadiene was charged in a 1 liter flask equipped with a stirrer, a thermometer and a distillation column at the top of the tower, a thermometer and a condenser tube (7 stages), and heated in an oil bath. . When the temperature in the flask reached 158 ° C., cyclopentadiene was distilled from the top of the distillation column, and the receiver was recovered over about 6 hours while cooling with ice. The distillation temperature at this time was 41 to 48 ° C., and the recovered amount was 609 g (recovery rate: 87%).
When the obtained cyclopentadiene was analyzed by gas chromatography, the purity was 100%.
(ノルボルネンカルボン酸メチルの合成) (Synthesis of methyl norbornenecarboxylate)
撹拌機、温度計、滴下ロート及び冷却管を備えた1リットルフラスコに、アクリル酸メチル 344g(4.0モル)を仕込んだ後、フラスコを水冷して撹拌しながら、上記(シクロペンタジエンの生成)で得られたシクロペンタジエン265g(4.0モル)を、フラスコ内の温度が30〜40℃に保持されるように注意しながら滴下した。滴下終了後、反応温度を維持しながら6時間反応させ、ガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料であるアクリル酸メチルとシクロペンタジエンは完全に消失し、ノルボルネンカルボン酸メチルの選択率が99.6%の反応液を得た(ジシクロペンタジエンが0.4%生成)。また、このノルボルネンカルボン酸メチルの組成比(モル比)は、エキソ体/エンド体=25/75であった。 Into a 1 liter flask equipped with a stirrer, thermometer, dropping funnel and condenser, 344 g (4.0 mol) of methyl acrylate was charged, and then the above-mentioned (formation of cyclopentadiene) while stirring and cooling the flask with water 265 g (4.0 mol) of cyclopentadiene obtained in (1) was added dropwise with care so that the temperature in the flask was maintained at 30 to 40 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted for 6 hours while maintaining the reaction temperature, and analyzed by gas chromatography. As a result, methyl acrylate and cyclopentadiene as raw materials disappeared completely, and the selectivity for methyl norbornenecarboxylate was 99.6%. To obtain 0.4% of dicyclopentadiene. The composition ratio (molar ratio) of this methyl norbornenecarboxylate was exo / endo = 25/75.
(ノルボルナンジカルボン酸メチルの合成) (Synthesis of methyl norbornane dicarboxylate)
室温下、内容積500mlのステンレス製加圧反応装置内で、ルテニウム化合物として[Ru(CO)3Cl2]2を0.25mmol、コバルト化合物としてCo2(CO)8を0.25mmol、ハロゲン化物塩としてトリオクチルメチルアンモニウムクロリド5mmol、塩基性化合物としてトリエチルアミンを20mmol混合した触媒系に、上記(ノルボルネンカルボン酸メチルの合成)で得られたノルボルネンカルボン酸メチル(未精製)を100mmol、ギ酸メチルを50mL加えたのち、窒素ガス0.5MPaで反応容器をパージし、120℃で8時間保持した。その後反応装置を室温まで冷却し、放圧し、残存有機層の一部を抜き取り、ガスクロマトグラフを用いて分析した。 In a stainless steel pressure reactor having an internal volume of 500 ml at room temperature, [Ru (CO) 3 Cl 2 ] 2 is 0.25 mmol as a ruthenium compound, Co 2 (CO) 8 is 0.25 mmol as a cobalt compound, halide In a catalyst system in which 5 mmol of trioctylmethylammonium chloride as a salt and 20 mmol of triethylamine as a basic compound were mixed, 100 mmol of methyl norbornenecarboxylate (unpurified) obtained in the above (synthesis of methyl norbornenecarboxylate) and 50 mL of methyl formate After the addition, the reaction vessel was purged with 0.5 MPa of nitrogen gas and held at 120 ° C. for 8 hours. Thereafter, the reaction apparatus was cooled to room temperature, released, and a part of the remaining organic layer was extracted and analyzed using a gas chromatograph.
分析結果によれば、反応によって生成したノルボルナンジカルボン酸メチルは94.3mmol(ノルボルナンジカルボン酸メチル基準で収率94.3%)であり、エキソ/エンド体の組成比(モル比)は43/57であった。得られたノルボルナンジカルボン酸メチル(エキソ体/エンド体混合物)を減圧蒸留で単離した。 According to the analysis results, methyl norbornane dicarboxylate produced by the reaction was 94.3 mmol (yield 94.3% based on methyl norbornane dicarboxylate), and the composition ratio (molar ratio) of exo / endo isomer was 43/57. Met. The obtained methyl norbornane dicarboxylate (exo / endo mixture) was isolated by distillation under reduced pressure.
[ノルボルネンジカルボン酸の合成]
上記合成例1の[ノルボルネンジカルボン酸の合成]において、上記(ノルボルナンジカルボン酸メチルの合成)で得られたノルボルナンジカルボン酸ジメチル(エキソ/エンド体の組成比:43/57)にした以外は、上記合成例1の[ノルボルネンジカルボン酸の合成]と全く同様の操作を実施し、ノルボルナンジカルボン酸(NBDA−2)24gを得た。
[Synthesis of norbornene dicarboxylic acid]
In the above Synthesis Example 1 [Synthesis of norbornene dicarboxylic acid], except that the dimethyl norbornane dicarboxylate obtained in the above (synthesis of methyl norbornane dicarboxylate) (composition ratio of exo / endo compound: 43/57) was used. The same operation as [Synthesis of norbornene dicarboxylic acid] in Synthesis Example 1 was performed to obtain 24 g of norbornane dicarboxylic acid (NBDA-2).
(合成例3)
[ノルボルナンジカルボン酸ジメチルの合成]
(Synthesis Example 3)
[Synthesis of dimethyl norbornane dicarboxylate]
室温下、内容積50mlのステンレス製加圧反応装置内に、ルテニウム化合物として[Ru(CO)3Cl2]2を0.05mmol、コバルト化合物としてCo2(CO)8を0.05mmol、ハロゲン化物塩としてブチルメチルピロリジニウムクロリドを0.25mmol、加え、混合して触媒系を得た。この触媒系に、ノルボルナジエンを2.5mmol、ギ酸メチルを5.0mL加え、次いで窒素ガス0.5MPaで反応装置内をパージし、120℃で15時間保持した。
その後、反応装置を室温まで冷却し、放圧し、残存有機相の一部を抜き取り、ガスクロマトグラフを用いて、反応混合物の成分を分析した。
In a stainless steel pressure reactor having an internal volume of 50 ml at room temperature, 0.05 mmol of [Ru (CO) 3 Cl 2 ] 2 as a ruthenium compound, 0.05 mmol of Co 2 (CO) 8 as a cobalt compound, halide 0.25 mmol of butylmethylpyrrolidinium chloride as a salt was added and mixed to obtain a catalyst system. To this catalyst system, 2.5 mmol of norbornadiene and 5.0 mL of methyl formate were added, and then the inside of the reactor was purged with nitrogen gas at 0.5 MPa and maintained at 120 ° C. for 15 hours.
Thereafter, the reaction apparatus was cooled to room temperature, released, a part of the remaining organic phase was extracted, and the components of the reaction mixture were analyzed using a gas chromatograph.
分析結果によれば、反応によって生成したノルボルナンジカルボン酸メチルは痕跡量であった。 According to the analysis results, the amount of methyl norbornane dicarboxylate produced by the reaction was trace.
<2>ノルボルナン骨格含有ポリアミドの合成
(実施例1)[エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−1)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例1で得られたノルボルナンジカルボン酸74.20g(0.350モル)、ヘキサメチレンジイソシアネート59.98g(0.357モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン202.84gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が85,000のノルボルナン骨格を持つポリアミド(PA−1)を得た。
なお、得られたポリアミドのエキソ体比率は、原料で用いたノルボルナンジカルボン酸の比率と同じである。
<2> Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (Example 1) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-1) having a high exo-form ratio]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen introduction tube and cooling tube, 74.20 g (0.350 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 1 and 59.98 g (0.357 mol) of hexamethylene diisocyanate were obtained. (Dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 202.84 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C. and reacted for 3 hours to give a number average molecular weight of 85,000. A polyamide having a norbornane skeleton (PA-1) was obtained.
In addition, the exo-form ratio of the obtained polyamide is the same as the ratio of norbornane dicarboxylic acid used as a raw material.
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−1)をテフロン(登録商標)基板上に塗布し、250℃で加熱して、有機溶媒を乾燥させて、膜厚30μmの塗膜を形成した。この塗膜のガラス転移温度(Tg)及び熱分解開始温度(5%質量減少温度、Td5)を下記条件で測定した。結果を表1に示す。 The obtained polyamide (PA-1) having a norbornane skeleton was applied onto a Teflon (registered trademark) substrate, heated at 250 ° C., and the organic solvent was dried to form a coating film having a thickness of 30 μm. The glass transition temperature (Tg) and thermal decomposition start temperature (5% mass reduction temperature, Td 5 ) of this coating film were measured under the following conditions. The results are shown in Table 1.
(1)ガラス転移温度(Tg)
熱機械分析装置(セイコー電子(株)製、5200型 TMA)で測定した。
測定モード:エクステンション
測定スパン:10mm
荷重:10g
昇温速度:5℃/min
雰囲気:空気
(1) Glass transition temperature (Tg)
It was measured with a thermomechanical analyzer (Seiko Electronics Co., Ltd., 5200 type TMA).
Measurement mode: Extension measurement span: 10 mm
Load: 10g
Temperature increase rate: 5 ° C / min
Atmosphere: Air
(2)熱分解開始温度(5%質量減少温度、Td5)
示差熱天秤(セイコー電子(株)製、5200型 TG−DTA)で測定した。
昇温速度:5℃/min
雰囲気:空気
(2) Thermal decomposition start temperature (5% mass reduction temperature, Td 5 )
It measured with the differential thermal balance (the Seiko Electronics Co., Ltd. make, 5200 type TG-DTA).
Temperature increase rate: 5 ° C / min
Atmosphere: Air
(3)光線透過率
また、得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−1)の各波長における光線透過率を、日本分光(株)製、V−570型UV/VISスペクトロフォトメーターで測定した。評価結果をまとめて表1に示す。
(3) Light transmittance The light transmittance at each wavelength of the obtained polyamide (PA-1) having a norbornane skeleton was measured with a V-570 type UV / VIS spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation. . The evaluation results are summarized in Table 1.
(実施例2)[エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−2)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例1で得られたノルボルナンジカルボン酸53.00g(0.250モル)、4,4’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート66.81g(0.255モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン179.72gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が90,000のノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−2)を得た。
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−2)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
(Example 2) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-2) with a high exo-isomer ratio]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen introduction tube and cooling tube, 53.00 g (0.250 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 1 and 66.81 g of 4,4′-cyclohexylmethane diisocyanate ( 0.255 mol) (dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 179.72 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C., reacted for 3 hours, and number averaged A polyamide (PA-2) having a norbornane skeleton having a molecular weight of 90,000 was obtained.
The properties of the obtained polyamide (PA-2) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
(実施例3)[エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−3)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例1で得られたノルボルナンジカルボン酸57.24g(0.270モル)、イソホロンジイソシアネート61.14(0.275モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン177.57gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が85,000のノルボルナン骨格を持つポリアミド(PA−3)を得た。
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−3)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
Example 3 [Synthesis of Norbornane Skeleton-Containing Polyamide (PA-3) with High Exo Ratio]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen introduction tube and a cooling tube, 57.24 g (0.270 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 1 and 61.14 (0.275 mol) of isophorone diisocyanate ( Dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 177.57 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C. and reacted for 3 hours to obtain a number average molecular weight of 85,000. A polyamide (PA-3) having a norbornane skeleton was obtained.
The properties of the obtained polyamide (PA-3) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
(実施例4)[エキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−4)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例1で得られたノルボルナンジカルボン酸55.12g(0.260モル)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート66.30g(0.265モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン182.91gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が80,000のノルボルナン骨格を持つポリアミド(PA−4)を得た。
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−4)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
(Example 4) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-4) having a high exo ratio]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen introduction tube and a cooling tube, 55.12 g (0.260 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 1 and 66.30 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (0 .265 mol) (dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 182.91 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C. and reacted for 3 hours to obtain a number average molecular weight. Obtained polyamide (PA-4) having a norbornane skeleton of 80,000.
The properties of the obtained polyamide (PA-4) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
(比較例1)[ノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−5)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例2で得られたノルボルナンジカルボン酸74.20g(0.350モル)、ヘキサメチレンジイソシアネート59.98g(0.357モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン202.84gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が45,000のノルボルナン骨格を持つポリアミド(PA−5)を得た。
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−5)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
なお、得られたポリアミドのエキソ体比率は、原料で用いたノルボルナンジカルボン酸の比率と同じである。
(Comparative Example 1) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-5)]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen introduction tube and cooling tube, 74.20 g (0.350 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 2 and 59.98 g (0.357 mol) of hexamethylene diisocyanate were obtained. (Dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 202.84 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C. and reacted for 3 hours to give a number average molecular weight of 45,000. A polyamide having a norbornane skeleton (PA-5) was obtained.
The properties of the obtained polyamide (PA-5) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
In addition, the exo-form ratio of the obtained polyamide is the same as the ratio of norbornane dicarboxylic acid used as a raw material.
(比較例2)[ノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−6)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例2で得られたノルボルナンジカルボン酸 53.00g(0.250モル)、4,4’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート 66.81g(0.255モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン 179.72gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が55,000のノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−6)を得た。
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−6)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
(Comparative Example 2) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-6)]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen introduction tube and a cooling tube, 53.00 g (0.250 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 2 and 66.81 g of 4,4′-cyclohexylmethane diisocyanate ( 0.255 mol) (dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 179.72 g of N-methylpyrrolidone, heated to 160 ° C., reacted for 3 hours, number average A polyamide (PA-6) having a norbornane skeleton having a molecular weight of 55,000 was obtained.
The properties of the obtained polyamide (PA-6) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
(比較例3)[ノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−7)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例2で得られたノルボルナンジカルボン酸57.24g(0.270モル)、イソホロンジイソシアネート61.14(0.275モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン177.57gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が42,000のノルボルナン骨格を持つポリアミド(PA−7)を得た。
得られノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−7)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
(Comparative Example 3) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-7)]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen introduction tube and cooling tube, 57.24 g (0.270 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 2 and 61.14 (0.275 mol) of isophorone diisocyanate ( Dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 177.57 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C. and reacted for 3 hours to obtain a number average molecular weight of 42,000. A polyamide (PA-7) having a norbornane skeleton was obtained.
The properties of the obtained polyamide (PA-7) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
(比較例4)[ノルボルナン骨格含有ポリアミド(PA−8)の合成]
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた500mlフラスコに、合成例2で得られたノルボルナンジカルボン酸55.12g(0.260モル)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート66.30g(0.265モル)(ジカルボン酸/ジイソシアネート(モル比)=1.00/1.02)及びN−メチルピロリドン182.91gを仕込み、160℃まで昇温した後、3時間反応させて、数平均分子量が42,000のノルボルナン骨格を持つポリアミド(PA−8)を得た。
得られたノルボルナン骨格を有するポリアミド(PA−8)の特性を実施例1と同様に評価した。結果をまとめて表1に示す。
(Comparative Example 4) [Synthesis of norbornane skeleton-containing polyamide (PA-8)]
In a 500 ml flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen introduction tube and a cooling tube, 55.12 g (0.260 mol) of norbornane dicarboxylic acid obtained in Synthesis Example 2 and 66.30 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (0 .265 mol) (dicarboxylic acid / diisocyanate (molar ratio) = 1.00 / 1.02) and 182.91 g of N-methylpyrrolidone were heated to 160 ° C. and reacted for 3 hours to obtain a number average molecular weight. Obtained a polyamide (PA-8) having a norbornane skeleton of 42,000.
The properties of the obtained polyamide (PA-8) having a norbornane skeleton were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 1.
本発明の製造方法により、耐熱性、絶縁性、耐光性、機械的特性に優れるエキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドが得られる。そのため、本発明のエキソ体比率の高いノルボルナン骨格含有ポリアミドは、半導体・液晶に用いられる電子部品、光ファイバー、光学レンズ等に代表される光学材料、さらには、ディスプレイ関連材料、医療用材料として使用することができる。 By the production method of the present invention, a norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo-isomer ratio, which is excellent in heat resistance, insulation, light resistance and mechanical properties, can be obtained. Therefore, the norbornane skeleton-containing polyamide having a high exo isomer ratio according to the present invention is used as an electronic material used for semiconductors and liquid crystals, an optical material represented by an optical fiber, an optical lens, and the like, as well as a display-related material and a medical material. be able to.
Claims (9)
を極性溶媒中で反応させるノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法であって、
前記ノルボルナンジカルボン酸化合物総量の60モル%以上が、下記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸であることを特徴とする、エキソ体骨格を60モル%以上含有する下記一般式(IV)で表されるノルボルナン骨格含有ポリアミドの製造方法。
A process for producing a norbornane skeleton-containing polyamide in which the reaction is carried out in a polar solvent,
60 mol% or more of the total amount of the norbornane dicarboxylic acid compound is an exo norbornane dicarboxylic acid represented by the following formula (III), and contains the following general formula (IV) containing 60 mol% or more of an exo skeleton. The method for producing a norbornane skeleton-containing polyamide represented by:
(1)工程:下記式(VII)で表されるノルボルナジエンと下記一般式(VIII)で表されるギ酸エステルとを、
ルテニウム化合物と、コバルト化合物と、ハロゲン化物塩と、塩基性化合物と、を含む触媒系の存在下で反応させて、下記一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体とする。
(2)工程:前記一般式(IX)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸誘導体を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸誘導体のアルコキシカルボニル基を加水分解して、前記式(III)で表されるエキソ体ノルボルナンジカルボン酸を60モル%以上含むエキソ体/エンド体混合ノルボルナンジカルボン酸化合物を得る。 An exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid containing 60 mol% or more of an exo norbornane dicarboxylic acid represented by the formula (III) is obtained by a method including the steps (1) to (2). method for producing norbornane skeleton-containing polyamide as claimed in any one of claims 1 to 3.
(1) Step: Norbornadiene represented by the following formula (VII) and formate represented by the following general formula (VIII),
The reaction is carried out in the presence of a catalyst system containing a ruthenium compound, a cobalt compound, a halide salt, and a basic compound, and 60 mol% of an exo norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the following general formula (IX) is obtained. It is set as the exo body / endo body mixed norbornane dicarboxylic acid derivative containing the above.
(2) Step: Hydrolyzing the alkoxycarbonyl group of the exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid derivative containing 60 mol% or more of the exo norbornane dicarboxylic acid derivative represented by the general formula (IX), An exo / endo mixed norbornane dicarboxylic acid compound containing 60 mol% or more of the exo norbornane dicarboxylic acid represented by III) is obtained.
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