JP7093008B2 - Method for Producing Fluorine-Containing Aromatic Diamine - Google Patents
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Description
本発明は、含フッ素芳香族ジアミンの製造方法、含フッ素芳香族ポリイミドの製造方法および含フッ素芳香族ポリアミドの製造方法に関する。含フッ素芳香族ジアミンは、耐熱性等の物性に優れたエンジニアリングプラスチックとして知られるポリイミドの原料であり、これらポリイミドは種々の産業分野において使用される。 The present invention relates to a method for producing a fluorinated aromatic diamine, a method for producing a fluorinated aromatic polyimide, and a method for producing a fluorinated aromatic polyamide. Fluoro-containing aromatic diamines are raw materials for polyimides known as engineering plastics having excellent physical properties such as heat resistance, and these polyimides are used in various industrial fields.
ポリイミドは、電子デバイスの材料、燃料電池の材料、医療材料、気体分離膜、自動車部品、航空機部品および宇宙機器部品等の素材として、多くの産業分野で使用されている。 Polyimide is used in many industrial fields as a material for electronic devices, fuel cell materials, medical materials, gas separation membranes, automobile parts, aircraft parts, space equipment parts, and the like.
ポリイミドは、通常、ジアミンとテトラカルボン酸2無水物を用いてポリアミック酸を合成した後、前駆体であるポリアミック酸を加熱等により脱水閉環させることで合成される(以後、イミド化と呼ぶことがある)。 Polyimide is usually synthesized by synthesizing a polyamic acid using a diamine and a tetracarboxylic dianhydride, and then dehydrating and closing the ring of the precursor polyamic acid by heating or the like (hereinafter, referred to as imidization). be).
通常、イミド化された後の状態であるポリイミドは、有機溶剤に不溶である。そのため、ポリイミド成形体を得るには、イミド化前のポリアミック酸を有機溶剤に溶解させた液(以後、ワニスと呼ぶことがある)の状態で基体に塗布し成形した後でイミド化し、ポリイミド成形体とすることが行われている。しかしながら、ワニスを基体に塗布し膜に成形した後、ワニス中のポリアミック酸をイミド化してポリイミド膜を得る方法は、加熱または化学反応等により塗布後にイミド化を行う必要があり、工程が煩雑となるという問題がある。また、ワニスの保存においても、ワニス中のポリアミック酸は、常温で変性し易く保存安定性に欠け、冷凍庫内に冷却保存し変性を防止しなければならないという問題がある。 Polyimide, which is usually in a state after imidization, is insoluble in organic solvents. Therefore, in order to obtain a polyimide molded product, a polyamic acid before imidization is dissolved in an organic solvent (hereinafter, may be referred to as varnish), applied to a substrate, molded, and then imidized to form a polyimide. The body is being done. However, the method of applying the varnish to the substrate, forming the film, and then imidizing the polyamic acid in the varnish to obtain the polyimide film requires imidization after the application by heating or a chemical reaction, which complicates the process. There is a problem of becoming. Further, also in the storage of varnish, there is a problem that the polyamic acid in the varnish is easily denatured at room temperature and lacks storage stability, and must be stored in a freezer by cooling to prevent denaturation.
そのため、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を有機溶剤に溶解させるのではなく、ポリイミドの状態で有機溶剤に溶解可能としたポリイミドが求められている。 Therefore, there is a demand for a polyimide that can be dissolved in an organic solvent in the state of polyimide, instead of dissolving polyamic acid, which is a precursor of polyimide, in an organic solvent.
ポリイミドの状態で有機溶剤に溶解可能とする手段として、芳香族ポリイミドにおいては、有機溶媒との親和性を向上させるために、その構造中の芳香環にヘキサフルオロイソプロパノール基(-C(CF3)2OH、以後、HFIP基と呼ぶことがある)を結合させ導入することが知られている。以後、構造中の芳香環にHFIP基を結合させてなる含フッ素芳香族ポリイミドを、HFIP基含有ポリイミドと呼ぶことがある。 As a means for making it soluble in an organic solvent in the state of polyimide, in aromatic polyimides, a hexafluoroisopropanol group (-C (CF 3 )) is attached to the aromatic ring in the structure in order to improve the affinity with the organic solvent. It is known that 2 OH (hereinafter sometimes referred to as HFIP group) is bonded and introduced. Hereinafter, a fluorine-containing aromatic polyimide obtained by binding an HFIP group to an aromatic ring in the structure may be referred to as an HFIP group-containing polyimide.
例えば、特許文献1~4には、2個以上の芳香環を含む芳香族多環化合物であるジアミンを原料とし、HFIP基が各々の芳香環に結合した構造を有するHFIP基含有ポリイミドを用いてなる気体分離膜が開示されている。特許文献1~4には、HFIP基含有ポリイミドは、構造中にHFIP基を導入したことで有機溶媒に可溶となり、その後、基体に塗布することで膜状に成形可能となることが記載されている。 For example, Patent Documents 1 to 4 use HFIP group-containing polyimides having a structure in which diamine, which is an aromatic polycyclic compound containing two or more aromatic rings, is used as a raw material and HFIP groups are bonded to each aromatic ring. The gas separation membrane is disclosed. Patent Documents 1 to 4 describe that the HFIP group-containing polyimide becomes soluble in an organic solvent by introducing an HFIP group into the structure, and then can be formed into a film by being applied to a substrate. ing.
また、特許文献5には、芳香族多環化合物であるジアミンを原料とし、各々の芳香環にHFIP基とアルキル基またはハロゲン基を結合させてなる、蛍光特性を有するHFIP基含有ポリイミドが開示されている。特許文献5には、本HFIP基含有ポリイミドは、構造中にHFIP基を導入したことで、有機溶剤に可溶となりポリイミド溶液の流延により成膜することができると記載されている。 Further, Patent Document 5 discloses an HFIP group-containing polyimide having a fluorescent property, which is obtained by bonding an HFIP group and an alkyl group or a halogen group to each aromatic ring using diamine, which is an aromatic polycyclic compound, as a raw material. ing. Patent Document 5 describes that the HFIP group-containing polyimide becomes soluble in an organic solvent by introducing an HFIP group into the structure and can be formed into a film by casting a polyimide solution.
特許文献1~5に記載のHFIP基含有ポリイミドは、HFIP基が各々の芳香環に結合した芳香族多環化合物であるジアミンを原料とし、テトラカルボン酸2無水物とを反応させ、ポリアミック酸を得た後、イミド化することで合成される。以後、構造中の芳香環にHFIPを結合させてなる含フッ素芳香族ジアミンを、HFIP基含有ジアミンと呼ぶことがある。 The HFIP group-containing polyimides described in Patent Documents 1 to 5 use diamine, which is an aromatic polycyclic compound in which an HFIP group is bonded to each aromatic ring, as a raw material and react with a tetracarboxylic acid dianhydride to obtain a polyamic acid. After being obtained, it is synthesized by imidization. Hereinafter, the fluorine-containing aromatic diamine obtained by binding HFIP to the aromatic ring in the structure may be referred to as an HFIP group-containing diamine.
特許文献5~7には、HFIP基含有ジアミンおよびその製造法が開示されている。特許文献5~7には芳香族ジアミンと、ヘキサフルオロアセトン3水和物(以後、HFA3水和物と呼ぶことがある)またはヘキサフルオロアセトン(以後、HFAと呼ぶことがある)を反応させ、芳香族ジアミンが有する芳香環に結合する水素原子をHFIP基と置換することで、HFIP基含有ジアミンが得られることが記載されている。 Patent Documents 5 to 7 disclose HFIP group-containing diamines and methods for producing the same. In Patent Documents 5 to 7, aromatic diamine is reacted with hexafluoroacetone trihydrate (hereinafter, may be referred to as HFA trihydrate) or hexafluoroacetone (hereinafter, may be referred to as HFA). It is described that an HFIP group-containing diamine can be obtained by substituting a hydrogen atom bonded to an aromatic ring of an aromatic diamine with an HFIP group.
特許文献5および6には、芳香族多環化合物であるジアミンとHFAまたはHFA3水和物より、HFIP基含有ジアミンを得る以下の反応が記載されている。
、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、またはハロゲン原子であり、aとbはそれぞれ独立に0~2の整数を表し、1≦ a+b≦4である。)
Patent Documents 5 and 6 describe the following reactions for obtaining an HFIP group-containing diamine from a diamine which is an aromatic polycyclic compound and HFA or HFA trihydrate.
特許文献5には、上記芳香族多環化合物であるHFIP基含有ジアミンから、HFIP含有ポリアミック酸を経て、HFIP基含有ポリイミドを得る方法が開示されている。 Patent Document 5 discloses a method for obtaining an HFIP group-containing polyimide from the HFIP group-containing diamine, which is the aromatic polycyclic compound, via an HFIP-containing polyamic acid.
また、特許文献6には、上記HFIP基含有ジアミンから、HFIP含有ポリアミドを得る方法、さらにHFIP含有ポリアミドを環化縮合させる方法が開示されている。 Further, Patent Document 6 discloses a method for obtaining an HFIP-containing polyamide from the above-mentioned HFIP group-containing diamine, and a method for cyclizing and condensing the HFIP-containing polyamide.
特許文献7には、芳香族単環化合物であるジアミンとHFAまたはHFA3水和物より、HFIP基含有ジアミンを得る以下の反応が記載されている。
特許文献7には、上記芳香族単環化合物であるHFIP基含有ジアミンから、HFIP含有ポリアミック酸を経て、HFIP基含有ポリイミドを得る方法が開示されている。また、上記芳香族単環化合物であるHFIP基含有ジアミンから、HFIP含有ポリアミドを得る方法、さらにHFIP含有ポリアミドを環化縮合させる方法が開示されている。 Patent Document 7 discloses a method for obtaining an HFIP group-containing polyimide from the HFIP group-containing diamine, which is the aromatic monocyclic compound, via an HFIP-containing polyamic acid. Further, a method for obtaining an HFIP-containing polyamide from the HFIP group-containing diamine which is the aromatic monocyclic compound, and a method for cyclizing and condensing the HFIP-containing polyamide are disclosed.
特許文献5~7には、上記HFIP含有ジアミンを得る反応の反応溶媒については、溶媒を使用せずに反応を行うことができるが、溶媒を使用することもできると記載されている。使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ニトロベンゼンまたはベンゾニトリルが例示されている。 Patent Documents 5 to 7 describe that the reaction solvent for the reaction for obtaining the HFIP-containing diamine can be carried out without using a solvent, but a solvent can also be used. Examples of the solvent used are benzene, toluene, xylene, nitrobenzene or benzonitrile.
また、特許文献5~7には、芳香族ジアミンと、HFAまたはHFA3水和物を反応させ、HFIP基含有ジアミンを得る際、触媒はなくてもよいが、酸触媒を用いることで反応を促進させることが好ましいことが記載されている。使用される酸触媒としては、塩化アルミニウム、塩化鉄(III)、フッ化硼素、ベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸(CAS)、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸(p-TsOH)、パラトルエンスルホン酸1水和物(p-TsOH・H2O)またはピリジニウムパラトルエンスルホン酸(PPTS)が例示されている。 Further, in Patent Documents 5 to 7, when an aromatic diamine is reacted with HFA or HFA trihydrate to obtain an HFIP group-containing diamine, a catalyst may not be used, but the reaction is promoted by using an acid catalyst. It is stated that it is preferable to let it. Acid catalysts used include aluminum chloride, iron (III) chloride, boron fluoride, benzenesulfonic acid, camphorsulfonic acid (CAS), methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid (p-TsOH), paratoluenesulfonic acid. Monohydrate (p-TsOH · H2O ) or pyridinium paratoluenesulfonic acid (PPTS) is exemplified.
特許文献1~7の実施例においては、芳香族ジアミンと、HFAまたはHFA3水和物を反応させてHFIP基含有ジアミンを得る際、反応溶媒は無溶剤、トルエンまたはキシレンが使用され、触媒はパラトルエンスルホン酸1水和物(p-TsOH・H2O)が使用されている。 In the examples of Patent Documents 1 to 7, when the aromatic diamine is reacted with HFA or HFA trihydrate to obtain an HFIP group-containing diamine, a solvent-free reaction solvent, toluene or xylene is used as the reaction solvent, and the catalyst is para. Toluenesulfonic acid monohydrate (p-TsOH · H2O ) is used.
また、特許文献8には、特許文献5~7と同様にして、原料としての以下の非対称芳香族ジアミンとHFA3水和物を反応させて、相当するHFIP基含有ジアミンを合成することが記載されている。
は-C(CF3)2OH基を表す。)
Further, Patent Document 8 describes that the following asymmetric aromatic diamine as a raw material is reacted with HFA3 hydrate to synthesize a corresponding HFIP group-containing diamine in the same manner as in Patent Documents 5 to 7. ing.
Represents a -C (CF 3 ) 2 OH group. )
特許文献9には、特許文献5~7と同様にして、原料としての以下のフルオレン骨格を有する芳香族ジアミンとHFA3水和物を反応させて、相当するHFIP基含有ジアミンを合成することが記載されている。
特許文献10には、特許文献5~7と同様にして、原料として対応する芳香族ジアミンとHFA3水和物を反応させて、以下のHFIP基含有ジアミンを合成することが記載されている。
また、式中、次式で表される部分
特許文献5~7には、芳香族ジアミンとHFAから、HFIP基含有ジアミンを得る反応において、芳香族ジアミンのアミノ基、または生成したHFIP基含有ジアミンのアミノ基は、以下の反応式に示す様にHFAと反応して、イミン類を副生することが記載されている。また、特許文献5~7の実施例において、HFIP基含有ジアミンの収率が33~73%であったことが記載されている。
本発明はかかる問題を解決し、イミン類の副生を抑制し、選択率および収率よくHFIP基含有ジアミンを製造することのできる、HFIP基含有ジアミンの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing an HFIP group-containing diamine, which can solve such a problem, suppress by-production of imines, and produce an HFIP group-containing diamine with good selectivity and yield. ..
さらに、上記HFIP基含有ジアミンの製造方法を用いた、HFIP基含有ポリイミドの製造方法、およびHFIP基含有ポリアミドの製造方法を提供することを目的とする。 Further, it is an object of the present invention to provide a method for producing an HFIP group-containing polyimide and a method for producing an HFIP group-containing polyamide using the above method for producing an HFIP group-containing diamine.
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、芳香族ジアミンにHFAを反応させる際に、反応溶媒として1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(HC(CF3)2OH、以降、HFIPと略すことがある)を用いることで、意外なことに、イミン類の副生を抑制し、HFIP基含有ポリイミドを選択率および収率よく製造できることを見出し、本発明を完成するに至った([実施例]の実施例1~8参照)。 As a result of diligent studies, the present inventors have conducted 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol (HC (CF 3 )) as a reaction solvent when reacting HFA with aromatic diamines. By using 2 OH (hereinafter sometimes abbreviated as HFIP), it was surprisingly found that by-production of imines can be suppressed and an HFIP group-containing polyimide can be produced with high selectivity and yield. It was completed (see Examples 1 to 8 in [Example]).
HFIPは原料である芳香族ジアミンを溶解できることに加え、弱酸性であるので酸触媒としての効果もあり、従来技術よりも温和な反応条件で速やかに反応を進行させることができたと推測される。さらに、反応が速やかに進行することにより、原料またはHFIP基含有ジアミンのアミノ基と反応する余剰のHFAが減少したことにより、イミン類の副生を抑制する効果も得ることができたと推測される。 In addition to being able to dissolve aromatic diamine, which is a raw material, HFIP also has an effect as an acid catalyst because it is weakly acidic, and it is presumed that the reaction could proceed rapidly under milder reaction conditions than in the prior art. Furthermore, it is presumed that the rapid progress of the reaction reduced the excess HFA that reacts with the amino group of the raw material or the HFIP group-containing diamine, thereby obtaining the effect of suppressing the by-product of imines. ..
尚、本明細書において、単にジアミンまたは芳香族ジアミンという場合は、HFIP基を有さないものを指す。 In the present specification, the term diamine or aromatic diamine simply refers to those having no HFIP group.
すなわち、本発明は、発明1~13を含む。
[発明1]
芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF3)2OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
That is, the present invention includes inventions 1 to 13.
[Invention 1]
Aromatic diamine and
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
A step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine in which a -C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
A method for producing a fluorine-containing aromatic diamine.
[発明2]
式(1)
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(2)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
発明1の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 2]
Equation (1)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone was reacted in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (2)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the first invention.
[発明3]
式(3)
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、式(4)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
発明2の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 3]
Equation (3)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone was reacted in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol to formula (4).
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the second invention.
[発明4]
式(5)
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(6)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
発明2または発明3の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 4]
Equation (5)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone was reacted in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (6)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the second invention or the third invention.
[発明5]
式(7)
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(8)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
発明2または発明3の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 5]
Equation (7)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (8)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the second invention or the third invention.
[発明6]
式(9)
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(10)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
発明1の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 6]
Equation (9)
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (10)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the first invention.
[発明7]
パラフェニレンジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(11)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
発明6の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 7]
With para-phenylenediamine,
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (11)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the invention 6.
[発明8]
式(11)で表される含フッ素芳香族ジアミンが
発明7の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 8]
The fluorine-containing aromatic diamine represented by the formula (11)
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the invention 7.
[発明9]
メタフェニレンジアミンと、ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(12)
で表される含フッ素芳香族ジアミン化合物を得る工程を含む、
発明6の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[Invention 9]
Metaphenylenediamine and hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (12)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine compound represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the invention 6.
[発明10]
式(12)で表される含フッ素芳香族ジアミンが
The fluorine-containing aromatic diamine represented by the formula (12)
[発明11]
酸の存在下で反応させる、発明1~10の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。
[発明12]
芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF3)2OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンを得る第1の工程と、
前記含フッ素芳香族ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を反応させて、含フッ素芳香族ポリアミック酸を得る第2の工程と、
前記含フッ素芳香族ポリアミック酸を脱水閉環させて、含フッ素芳香族ポリイミドを得る第3の工程とを含む、
含フッ素芳香族ポリイミドの製造方法。
[Invention 11]
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to the inventions 1 to 10, which is reacted in the presence of an acid.
[Invention 12]
Aromatic diamine and
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine in which a -C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
The second step of reacting the fluorine-containing aromatic diamine with the tetracarboxylic acid dianhydride to obtain a fluorine-containing aromatic polyamic acid, and
A third step of dehydrating and ring-closing the fluorinated aromatic polyamic acid to obtain a fluorinated aromatic polyimide is included.
A method for producing a fluorine-containing aromatic polyimide.
[発明13]
芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF3)2OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンを得る第1の工程と、
前記含フッ素芳香族ジアミンと、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドを反応させて、含フッ素芳香族ポリアミドを得る第2の工程とを含む、
含フッ素芳香族ポリアミドの製造方法。
[Invention 13]
Aromatic diamine and
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine in which a -C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
A second step of reacting the fluorine-containing aromatic diamine with a dicarboxylic acid or a derivative thereof, or a dicarboxylic acid dihalide to obtain a fluorine-containing aromatic polyamide.
A method for producing a fluorine-containing aromatic polyamide.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法は、イミンの副生を抑制できることから、HFIP基含有ジアミンを選択率および収率よく製造することができる。本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法、およびHFIP基含有ジアミンの製造方法を用いたHFIP基含有ポリイミドの製造方法、もしくはHFIP基含有ポリイミドの製造方法は、工業的規模の製造において有利である。 Since the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention can suppress the by-product of imine, the HFIP group-containing diamine can be produced with high selectivity and yield. The method for producing an HFIP group-containing diamine, the method for producing an HFIP group-containing polyimide using the method for producing an HFIP group-containing diamine, or the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention is advantageous in industrial scale production.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments, and is appropriately carried out based on ordinary knowledge of those skilled in the art to the extent that the gist of the present invention is not impaired. can do.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法は、芳香族ジアミンとHFAを、HFIP中で反応させ、HFIP基含有ジアミンを得る方法である。 The method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention is a method of reacting an aromatic diamine with HFA in HFIP to obtain an HFIP group-containing diamine.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法における、芳香族ジアミンおよびHFIP基含有ジアミンは、以下に示す様に、2個以上の芳香環を含む芳香族多環化合物である場合と、1個の芳香環のみを含む芳香族単環化合物である場合がある。 In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the aromatic diamine and the HFIP group-containing diamine are, as shown below, an aromatic polycyclic compound containing two or more aromatic rings, and one aromatic. It may be an aromatic monocyclic compound containing only a ring.
1.芳香族多環化合物であるHFIP基含有ジアミンの製造
[式(2)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造]
本発明は、式(1)
で表される芳香族多環化合物である芳香族ジアミンと、
HFAを
HFIP中で反応させ、
式(2)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
HFIP基含有ジアミンの製造方法である。
1. 1. Production of HFIP group-containing diamine, which is an aromatic polycyclic compound [Production of HFIP group-containing diamine represented by the formula (2)]
The present invention has the formula (1).
Aromatic diamine, which is an aromatic polycyclic compound represented by
React HFA in HFIP and
Equation (2)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
This is a method for producing a diamine containing an HFIP group.
尚、本発明において、ハロゲン原子とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子のいずれかである。 In the present invention, the halogen atom is any one of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
[式(4)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造]
さらに、本発明は、
式(3)
で表される芳香族多環化合物である芳香族ジアミンと、
HFAを
HFIP中で反応させ、
式(4)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
式(4)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造方法である。
[Production of HFIP group-containing diamine represented by the formula (4)]
Further, the present invention
Equation (3)
Aromatic diamine, which is an aromatic polycyclic compound represented by
React HFA in HFIP and
Equation (4)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
It is a method for producing an HFIP group-containing diamine represented by the formula (4).
式(1)で表される芳香族多環化合物である芳香族ジアミンとして、NH2基がAに対してパラ位にある式(3)で表される芳香族ジアミンを挙げることができる。また、HFIP基はAに対してメタ位に導入されることより、式(2)で表されるHFIP基含有ジアミンは式(4)で表されるHFIP基含有ジアミンであることが好ましい。 As the aromatic diamine which is an aromatic polycyclic compound represented by the formula (1), an aromatic diamine represented by the formula (3) in which two NH groups are in the para position with respect to A can be mentioned. Further, since the HFIP group is introduced at the meta position with respect to A, the HFIP group-containing diamine represented by the formula (2) is preferably the HFIP group-containing diamine represented by the formula (4).
式(4)で表されるHFIP基含有ジアミンの中でR1が水素原子であるジアミンを、以下に例示することができ、東京化成または和光純薬より市販され入手可能である。
[式(6)または式(8)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造]
また、本発明は、式(5)
で表される芳香族多環化合物である芳香族ジアミンと、
HFAを
HFIP中で反応させ、
式(6)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
式(6)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造方法である。
[Production of HFIP group-containing diamine represented by formula (6) or formula (8)]
Further, the present invention has the formula (5).
Aromatic diamine, which is an aromatic polycyclic compound represented by
React HFA in HFIP and
Equation (6)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
It is a method for producing an HFIP group-containing diamine represented by the formula (6).
また、本発明は、式(7)
で表される芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
式(8)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
式(8)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造方法である。
Further, the present invention has the formula (7).
Aromatic diamine represented by
HFA,
React in HFIP,
Equation (8)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
It is a method for producing an HFIP group-containing diamine represented by the formula (8).
式(6)で表されるHFIP基含有ジアミンとして、R1が炭素数1~4のアルキル基またはハロゲン原子であるものを以下に例示することができる。
式(8)で表されるHFIP基含有ジアミンとして、R1が炭素数1~4のアルキル基及びハロゲン原子であるものを以下に例示することができる。
2.芳香族単環化合物であるHFIP基含有ジアミンの製造
[式(10)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造]
本発明は、式(9)
HFAを、
HFIP中で反応させ、
式(10)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
式(10)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造方法である。
2. 2. Production of HFIP group-containing diamine, which is an aromatic monocyclic compound [Production of HFIP group-containing diamine represented by the formula (10)]
The present invention has the formula (9).
HFA,
React in HFIP,
Equation (10)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
It is a method for producing an HFIP group-containing diamine represented by the formula (10).
[式(11)または式(12)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造]
本発明の芳香族単環化合物であるHFIP基含有ジアミンの製造法において、式(9)で表される芳香族単環化合物である芳香族ジアミンには、入手し易いことよりパラフェニレンジアミンまたはメタフェニレンジアミンを用いることが好ましい。
[Manufacturing of HFIP group-containing diamine represented by formula (11) or formula (12)]
In the method for producing an HFIP group-containing diamine, which is an aromatic monocyclic compound of the present invention, the aromatic diamine, which is an aromatic monocyclic compound represented by the formula (9), is a para-phenylenediamine or a meta because it is easily available. It is preferable to use phenylenediamine.
本発明は、パラフェニレンジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
式(11)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
式(11)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造方法である。
The present invention comprises para-phenylenediamine and
HFA,
React in HFIP,
Equation (11)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
It is a method for producing an HFIP group-containing diamine represented by the formula (11).
また、本発明は、メタフェニレンジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
式(12)
で表されるHFIP基含有ジアミンを得る工程を含む、
式(12)で表されるHFIP基含有ジアミンの製造方法である。
Further, the present invention comprises meta-phenylenediamine and
HFA,
React in HFIP,
Equation (12)
Including the step of obtaining the HFIP group-containing diamine represented by.
It is a method for producing an HFIP group-containing diamine represented by the formula (12).
<式(11)で表されるHFIP基含有ジアミン>
式(11)で表されるHFIP基含有ジアミンとして、以下に例示することができる。
The HFIP group-containing diamine represented by the formula (11) can be exemplified below.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、式(11)で表されるHFIP基含有ジアミンは、以下のHFIP基含有ジアミンであることが好ましい。
<式(12)で表されるHFIP基含有ジアミン>
式(12)で表されるHFIP基含有ジアミンとして、以下に例示することができる。
The HFIP group-containing diamine represented by the formula (12) can be exemplified below.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、式(12)で表されるHFIP基含有ジアミンは、以下のHFIP基含有ジアミンであることが好ましい。
3.芳香族ジアミンとHFAの反応 3. 3. Reaction of aromatic diamines and HFA
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、芳香族ジアミンとHFAを反応させる操作の手順は限定されるものではないが、好ましい態様の一例につき、以下に詳細を述べる。 In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the procedure for reacting the aromatic diamine with HFA is not limited, but an example of a preferred embodiment will be described in detail below.
[反応器]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法に使用する反応器は、HFAの沸点が-28℃であることから、HFAの反応系外への流出を防ぐ冷却還流器付き反応器、または密封型の反応器を用いることができ、取り扱いが簡便であることより、好ましくは密封型の反応器である。
[Reactor]
Since the reactor used in the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention has a boiling point of -28 ° C., it is a reactor with a cooling reflux device that prevents the outflow of HFA to the outside of the reaction system, or a sealed reactor. A sealed reactor is preferable because a reactor can be used and it is easy to handle.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、芳香族ジアミンとHFAを反応させる際は、好ましくはオートクレーブ等の密封反応容器を用い、芳香族ジアミンとHFIP、必要に応じて酸触媒を秤とり、室温以下に冷却した密閉反応容器内に仕込む。次いで、密閉反応容器の内圧が0.5MPaを超えないように所定の反応温度まで昇温し、HFAを添加する。 In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, when the aromatic diamine and HFA are reacted, preferably a sealed reaction vessel such as an autoclave is used, and the aromatic diamine and the HFIP, and if necessary, an acid catalyst are weighed. Place in a closed reaction vessel cooled to room temperature or below. Next, the temperature is raised to a predetermined reaction temperature so that the internal pressure of the closed reaction vessel does not exceed 0.5 MPa, and HFA is added.
[HFA]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、原料である芳香族ジアミンとの反応に使用するHFAの量は、目的とするHFIP基含有ジアミンによって、導入するHFIP基の数が異なるため、HFAの必要量も異なる。
[HFA]
In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the amount of HFA used for the reaction with the aromatic diamine as a raw material differs depending on the target HFIP group-containing diamine, and therefore the number of HFIP groups to be introduced differs. The required amount is also different.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法におけるHFAの量は、原料である芳香族ジアミンとの反応に必要な化学量論量に対して、1当量以上、3当量以下であり、好ましくは1当量以上、1.5当量以下である。HFAの当量数が1より少ないと、導入されるHFIP基の数が少なくなり、目的物であるHFIP基含有ジアミンの収率が低くなる。3当量より多くHFAを使用しても反応は進行するが、原料である芳香族ジアミンおよび目的物であるHFIP基含有ジアミンのアミノ基とHFAとが反応し、イミン類の副生が増加し、目的物であるHFIP基含有ジアミンの収率が低下する。 The amount of HFA in the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention is 1 equivalent or more and 3 equivalents or less, preferably 1 equivalent, with respect to the stoichiometric amount required for the reaction with the aromatic diamine as a raw material. The above is 1.5 equivalents or less. When the equivalent number of HFA is less than 1, the number of HFIP groups introduced is small, and the yield of the target HFIP group-containing diamine is low. Although the reaction proceeds even if more than 3 equivalents of HFA is used, the amino group of the raw material aromatic diamine and the target HFIP group-containing diamine react with the HFA, and the by-product of imines increases. The yield of the target HFIP group-containing diamine is lowered.
[反応溶媒]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法に係る反応において、反応溶媒にHFIPを使用する。HFIPは極性が高いので芳香族ジアミンを溶解し易く、且つ弱酸性なので酸触媒の効果もあるため、過剰量のHFAを用いることなく、反応を速やかに進行させることができる。また、余剰のHFAが削減できることにより、原料またはHFIP基含有ジアミンのアミノ基と反応して副生するイミン類を抑制できるため、高い選択率且つ収率でHFIP基含有ジアミンを得ることができる。
[Reaction solvent]
In the reaction according to the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, HFIP is used as a reaction solvent. Since HFIP has a high polarity, it easily dissolves aromatic diamines, and since it is weakly acidic, it also has the effect of an acid catalyst, so that the reaction can proceed rapidly without using an excessive amount of HFA. Further, since the surplus HFA can be reduced, imines that react with the raw material or the amino group of the HFIP group-containing diamine to be produced as a by-product can be suppressed, so that the HFIP group-containing diamine can be obtained with high selectivity and yield.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、使用するHFIPの量は、原料である芳香族ジアミンに対する質量比で表して、芳香族ジアミン:HFIP=1:0.1~100であり、好ましくは、芳香族ジアミン:HFIP=1:0.5~50であり、特に好ましくは、芳香族ジアミン:HFIP=1:1~20である。芳香族ジアミンの量1に対するHFIPの量が100を超えて使う必要はなく、経済的にも好ましくない。 In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the amount of HFIP used is expressed as a mass ratio to the aromatic diamine as a raw material, and is preferably aromatic diamine: HFIP = 1: 0.1 to 100. , Aromatic diamine: HFIP = 1: 0.5 to 50, and particularly preferably aromatic diamine: HFIP = 1: 1 to 20. It is not necessary to use more than 100 HFIPs for 1 amount of aromatic diamines, which is economically unfavorable.
芳香族ジアミンの量1に対するHFIPの量が0.1未満では、HFIPが芳香族ジアミンを十分溶解できずスラリー濃度が高くなり、反応において撹拌が困難になる等、好ましくない。 If the amount of HFIP with respect to the amount of aromatic diamine 1 is less than 0.1, HFIP cannot sufficiently dissolve the aromatic diamine, the slurry concentration becomes high, and stirring becomes difficult in the reaction, which is not preferable.
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、反応溶媒としてはHFIP単独であることが好ましい。反応を阻害しないもの(本段落で「他の溶媒」という)であれば、適宜混合して使用できる。全溶媒量に対し他の溶媒は20質量%の範囲内とすることが好ましい。反応を阻害しない「他の溶媒」として芳香族炭化水素系溶剤を挙げることができる。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンまたはメシチレンを例示することができる。好ましくはトルエンもしくはキシレンである。 In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, it is preferable that HFIP alone is used as the reaction solvent. Any solvent that does not inhibit the reaction (referred to as "other solvent" in this paragraph) can be appropriately mixed and used. The amount of the other solvent is preferably in the range of 20% by mass with respect to the total amount of the solvent. As an "other solvent" that does not inhibit the reaction, an aromatic hydrocarbon solvent can be mentioned. For example, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene or mesitylene can be exemplified. Toluene or xylene is preferred.
[触媒]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、触媒を用いるか否かは、原料である芳香族ジアミンの種類による。
[catalyst]
Whether or not a catalyst is used in the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention depends on the type of aromatic diamine as a raw material.
触媒としては、ブレンステッド酸またはルイス酸が特に制限なく使用でき、常温(20℃)で液体であっても、固体であってもよい。このような酸触媒としては、液体である硫酸、塩酸、パラトルエンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸1水和物もしくはトリフルオロメタンスルホン酸、または固体である酸性のイオン交換樹脂、酸性白土もしくはヘテロポリ酸を例示することができる。これら酸触媒の中でも、入手し易いこと、および取り扱いし易いことから、パラトルエンスルホン酸1水和物またはトリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。 As the catalyst, Bronsted acid or Lewis acid can be used without particular limitation, and may be a liquid or a solid at room temperature (20 ° C.). Examples of such an acid catalyst include liquid sulfuric acid, hydrochloric acid, paratoluene sulfonic acid, paratoluene sulfonic acid monohydrate or trifluoromethanesulfonic acid, or solid acidic ion exchange resin, acidic clay or heteropolyacid. It can be exemplified. Among these acid catalysts, p-toluenesulfonic acid monohydrate or trifluoromethanesulfonic acid is preferable because it is easily available and easy to handle.
酸触媒の使用量は、芳香族ジアミンに対するモル比で表して、芳香族ジアミン:酸触媒=1:0~0.5であり、好ましくは、1:0.005~0.2であり、さらに好ましく
は1:0.01~0.1である。酸触媒の量が少ないと、反応速度向上の効果は少なく、0.5よりも多いと経済的に好ましくない。
The amount of the acid catalyst used is expressed as a molar ratio to the aromatic diamine, and the aromatic diamine: acid catalyst = 1: 0 to 0.5, preferably 1: 0.005 to 0.2, and further. It is preferably 1: 0.01 to 0.1. If the amount of the acid catalyst is small, the effect of improving the reaction rate is small, and if it is more than 0.5, it is economically unfavorable.
[反応温度]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、芳香族ジアミンとHFAを反応させてHFIP基含有ジアミンを得る際の反応温度は、20℃以上、160℃以下であり、好ましくは、50℃以上、140℃以下であり、さらに好ましくは、60℃以上、120℃以下である。20℃未満では反応速度が極めて遅く、実用的な製造方法とはならない。また、160℃を超えると、HFAと、原料である芳香族ジアミンのアミノ基または目的物であるHFIP基含有ジアミンのアミノ基が反応し、イミン類の副生が増加し、HFIP基含有ジアミンの収率が低下する。
[Reaction temperature]
In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the reaction temperature for reacting an aromatic diamine with HFA to obtain an HFIP group-containing diamine is 20 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or higher. It is 140 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. If the temperature is lower than 20 ° C., the reaction rate is extremely slow, which is not a practical manufacturing method. Further, when the temperature exceeds 160 ° C., the HFA reacts with the amino group of the aromatic diamine which is the raw material or the amino group of the HFIP group-containing diamine which is the target substance, the by-product of imines increases, and the HFIP group-containing diamine The yield decreases.
[反応時間]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、芳香族ジアミンとHFAを反応させてHFIP基含有ジアミンを得る際の反応時間は、反応温度または反応溶媒としてのHFIPの量に依存する。反応終了は、原料である芳香族ジアミンの消費をモニタリングすることで、確認することができる。
[Reaction time]
In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the reaction time for reacting an aromatic diamine with HFA to obtain an HFIP group-containing diamine depends on the reaction temperature or the amount of HFIP as a reaction solvent. Completion of the reaction can be confirmed by monitoring the consumption of the raw material aromatic diamine.
[反応物の精製]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、HFIP基含有ジアミンは反応物を公知の方法で精製して得ることができる。精製方法としては、抽出、蒸留、晶析等の定法を適宜組合せて行うことができる。例えば、反応物より、HFIP等を留去した後、晶析により精製し、HFIP基含有ジアミンを得ることができる。また、必要に応じて、カラムクロマトグラフィーまたは再結晶により、さらにHFIP基含有ジアミンを高純度化することができる。
[Purification of reactants]
In the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention, the HFIP group-containing diamine can be obtained by purifying a reaction product by a known method. As the purification method, routine methods such as extraction, distillation, and crystallization can be appropriately combined. For example, HFIP and the like can be distilled off from the reaction product and then purified by crystallization to obtain an HFIP group-containing diamine. Further, if necessary, the HFIP group-containing diamine can be further purified by column chromatography or recrystallization.
[HFIPの再利用]
反応終了後に残っているHFIPは、蒸留によって反応物中から分離回収することができる。回収したHFIPは、本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法における芳香族ジアミンとHFAを反応させる際の反応溶媒として再利用することができる。必要に応じて、回収したHFIPに脱水処理を施して水分を除去して、反応溶媒として再利用してもよい。
[Reuse of HFIP]
The HFIP remaining after the reaction is completed can be separated and recovered from the reaction product by distillation. The recovered HFIP can be reused as a reaction solvent when reacting the aromatic diamine with HFA in the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention. If necessary, the recovered HFIP may be dehydrated to remove water and reused as a reaction solvent.
[HFIP基含有ジアミンの利用]
本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、得られた含フッ素芳香族ジアミンは、ジカルボン酸またはテトラカルボン酸2無水物と反応させることで、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリイミドなどの高分子量体の合成に利用することができる。
[Use of HFIP group-containing diamine]
In the method for producing a HFIP group-containing diamine of the present invention, the obtained fluorine-containing aromatic diamine is reacted with a dicarboxylic acid or a tetracarboxylic acid dianhydride to synthesize high molecular weight substances such as polyamide, polyamic acid and polyimide. Can be used for.
4.含フッ素芳香族ポリイミドの製造方法
本発明の含フッ素芳香族ポリイミド(以下、HFIP基含有ポリイミドと呼ぶことがある)の製造方法は、
芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した含フッ素芳香族ジアミン(HFIP基含有ジアミン)を得る第1の工程と、
前記HFIP基含有ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を反応させて、含フッ素芳香族ポリアミック酸(以下、HFIP基含有ポリアミック酸と呼ぶことがある)を得る第2の工程と、
前記HFIP基含有ポリアミック酸を脱水閉環させて、含フッ素芳香族ポリイミド(以下、HFIP基含有ポリイミドと呼ぶことがある)を得る第3の工程とを含む。
4. Method for Producing Fluorine-Containing Aromatic Polyimide The method for producing a fluorine-containing aromatic polyimide of the present invention (hereinafter, may be referred to as HFIP group-containing polyimide) is as follows.
Aromatic diamine and
HFA,
React in HFIP,
The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine (HFIP group-containing diamine) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
The second step of reacting the HFIP group-containing diamine with the tetracarboxylic acid dianhydride to obtain a fluorine-containing aromatic polyamic acid (hereinafter, may be referred to as HFIP group-containing polyamic acid).
The present invention comprises a third step of dehydrating and closing the HFIP group-containing polyamic acid to obtain a fluorine-containing aromatic polyimide (hereinafter, may be referred to as HFIP group-containing polyimide).
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法において、使用するHFIP基含有ジアミンは、以下に示す様に、2個以上の芳香環を含む場合と、1個の芳香環のみを含む場合がある。 In the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention, the HFIP group-containing diamine used may contain two or more aromatic rings or only one aromatic ring, as shown below.
4-1.2個以上の芳香環を含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリイミドの製造方法
本発明の、2個以上の芳香環を含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリイミドの製造方法は、
以下の式(1)で表される芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である式(1)で表される芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した式(2)で表されるHFIP基含有ジアミンを得る第1の工程と、
前記式(2)で表されるHFIP基含有ジアミンと、以下の式(13)で表されるテトラカルボン酸二無水物を反応させて、式(14)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリアミック酸を得る第2の工程と、
前記、式(14)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリアミック酸を脱水閉環させて、式(15)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリイミドを得る第3の工程とを含む。
式(1)、式(2)
式(13)
式(14)
式(15)
The aromatic diamine represented by the following formula (1) and
HFA,
React in HFIP,
The first step of obtaining an HFIP group-containing diamine represented by the formula (2) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in the aromatic diamine represented by the formula (1) as a starting material.
The HFIP group-containing diamine represented by the formula (2) is reacted with the tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following formula (13) to contain a repeating unit represented by the formula (14). The second step of obtaining the contained polyamic acid and
The third step of dehydrating and ring-closing the HFIP group-containing polyamic acid containing the repeating unit represented by the formula (14) to obtain the HFIP group-containing polyimide containing the repeating unit represented by the formula (15) is included. ..
Equation (1), Equation (2)
Equation (13)
Equation (14)
Equation (15)
4-2.単環の芳香環のみを含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリイミドの製造方法
本発明の、単環の芳香環のみを含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリイミドの製造方法は、
以下の式(9)で表される芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である式(9)で表される芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した式(10)で表されるHFIP基含有ジアミンを得る第1の工程と、
前記式(10)で表されるHFIP基含有ジアミンと、以下の式(13)で表されるテトラカルボン酸二無水物を反応させて、式(16)で表される繰り返し単位を含むHFIP含有ポリアミック酸を得る第2の工程と、
前記、式(16)で表されるHFIP基含有ポリアミック酸を脱水閉環させて、式(17)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリイミドを得る第3の工程と、を含む。
式(9)、式(10)
式(13)
式(16)
式(17)
The aromatic diamine represented by the following formula (9) and
HFA,
React in HFIP,
The first step of obtaining an HFIP group-containing diamine represented by the formula (10) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in the aromatic diamine represented by the formula (9) as a starting material.
The HFIP group-containing diamine represented by the formula (10) is reacted with the tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following formula (13) to contain HFIP containing a repeating unit represented by the formula (16). The second step of obtaining polyamic acid and
The third step of dehydrating and ring-closing the HFIP group-containing polyamic acid represented by the formula (16) to obtain an HFIP group-containing polyimide containing a repeating unit represented by the formula (17) is included.
Equation (9), Equation (10)
Equation (13)
Equation (16)
Equation (17)
4-3.式(13)で表わされるテトラカルボン酸二無水物
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法において使用する、テトラカルボン酸二無水物は、ポリアミック酸またはポリイミドの原料化合物として一般的に知られている物であれば、特に制限なく使用することができる。
4-3. Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (13) The tetracarboxylic acid dianhydride used in the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention is generally known as a polyamic acid or a raw material compound for polyimide. If it is a thing, it can be used without any particular limitation.
このようなテトラカルボン酸二無水物としては、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物(ピロメリット酸二無水物)(以下、PMDAと呼ぶことがある)、トリフルオロメチルベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ビストリフルオロメチルベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ジフルオロベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水化物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAと呼ぶことがある)、ターフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ケトン酸二無水物(以下、BTDAと呼ぶことがある)、オキシジフタル酸二無水物(以下、ODPAと略する)、ビシクロ(2,2,2)オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物(以下、6FDAとと呼ぶことがある)、2,3,4,5-チオフェンテトラカルボン酸二無水化物、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロ-3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水化物(以下、DSDAと呼ぶことがある)または3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水化物を例示することができる。これらテトラカルボン酸二無水物の中から2種以上併用してもよい。 Examples of such tetracarboxylic acid dianhydride include benzenetetracarboxylic acid dianhydride (pyromellitic acid dianhydride) (hereinafter, may be referred to as PMDA), trifluoromethylbenzenetetracarboxylic acid dianhydride, and bistri. Fluoromethylbenzenetetracarboxylic acid dianhydride, difluorobenzenetetracarboxylic acid dianhydride, naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride, biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (hereinafter, may be referred to as BPDA), terphenyltetracarboxylic acid. Dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ketone acid dianhydride (hereinafter, may be referred to as BTDA), oxydiphthalic acid dianhydride (hereinafter, abbreviated as ODPA), bicyclo (hereinafter, abbreviated as ODPA). 2,2,2) Oct-7-en-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropaneic acid dianhydride (hereinafter) , 6FDA), 2,3,4,5-thiophenetetracarboxylic hydride, 2,2', 5,5', 6,6'-hexafluoro-3,3', 4 , 4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfonic acid dianhydride (hereinafter sometimes referred to as DSDA) or 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid. (2) Anhydride can be exemplified. Two or more of these tetracarboxylic acid dianhydrides may be used in combination.
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法において、入手が容易であること、耐熱性に優れること、溶剤に易溶であることから、特に、PMDA、BPDA、6FDA、BTDA、ODPA、DSDAを用いることが好ましい。 In the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention, PMDA, BPDA, 6FDA, BTDA, ODPA, and DSDA are particularly used because they are easily available, have excellent heat resistance, and are easily soluble in a solvent. Is preferable.
4-4.本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第1の工程
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第1の工程は、
芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した含フッ素芳香族ジアミン(HFIP基含有ジアミン)を得る工程である。
本工程は、前述の本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法と同様に行うことができる。
4-4. The first step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention The first step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention is
Aromatic diamine and
HFA,
React in HFIP,
This is a step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine (HFIP group-containing diamine) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
This step can be performed in the same manner as the above-mentioned method for producing a HFIP group-containing diamine of the present invention.
4-5.本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第2の工程
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第2の工程は、前記第1の工程で得たHFIP基含有ジアミンと、テトラカルボン酸二無水物を反応させて、HFIP基含有ポリアミック酸を得る工程である。第2の工程は、特許文献5~7に記載の方法に基づいて行うことができる。
4-5. The second step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention In the second step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention, the HFIP group-containing diamine obtained in the first step and the tetracarboxylic acid di This is a step of reacting an anhydride to obtain an HFIP group-containing polyamic acid. The second step can be performed based on the method described in Patent Documents 5 to 7.
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第2の工程において、テトラカルボン酸二無水物とHFIP基含有ジアミンとの使用割合は、テトラカルボン酸二無水物1モルに対して0.9モル以上、1.1モル以下であり、好ましくは0.95モル以上、1.05モル以下、さらに好ましくは0.98モル以上、1.03モル以下である。この範囲を外れると、得られるHFIP基含有ポリイミドの物性が低下する虞がある。 In the second step in the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention, the ratio of the tetracarboxylic acid dianhydride to the HFIP group-containing diamine used is 0.9 mol or more with respect to 1 mol of the tetracarboxylic acid dianhydride. , 1.1 mol or less, preferably 0.95 mol or more and 1.05 mol or less, more preferably 0.98 mol or more and 1.03 mol or less. If it is out of this range, the physical properties of the obtained HFIP group-containing polyimide may deteriorate.
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法の前記第2の工程における、HFIP基含有ポリアミック酸を得る重合反応の方法、反応条件については特に制限されない。例えば、HFIP基含有ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を150℃以上250℃未満で相互に溶融(融解)させて無溶媒で反応させる方法、また有機溶媒中高温(好ましくは150℃以上)で反応させる方法、-20℃~80℃の有機溶媒中で反応させる方法を挙げることができる。 The method and reaction conditions of the polymerization reaction for obtaining the HFIP group-containing polyamic acid in the second step of the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention are not particularly limited. For example, a method in which an HFIP group-containing diamine and a tetracarboxylic acid dianhydride are mutually melted (melted) at 150 ° C. or higher and lower than 250 ° C. and reacted without a solvent, or at a high temperature (preferably 150 ° C. or higher) in an organic solvent. Examples thereof include a method of reacting in an organic solvent at −20 ° C. to 80 ° C. and a method of reacting in an organic solvent.
前記有機溶媒中高温(好ましくは150℃以上)で反応させる方法、-20℃~80℃の有機溶媒中で反応させる方法において使用する有機溶媒としては、前記HFIP基含有ジアミンとテトラカルボン酸二無水物が溶解すればよく、アミド系溶媒、芳香族系溶媒、ハロゲン系溶媒、ラクトン系溶媒を挙げることができる。上記のアミド系溶媒とともに、酸受容体、例えば、ピリジンまたはトリエチルアミン等を共存させて反応を行えば、高重合度のポリアミック酸を得ることができる。 Examples of the organic solvent used in the method of reacting in the organic solvent at a high temperature (preferably 150 ° C. or higher) and the method of reacting in the organic solvent of −20 ° C. to 80 ° C. include the HFIP group-containing diamine and tetracarboxylic acid dianhydride. It suffices if the substance is dissolved, and examples thereof include an amide solvent, an aromatic solvent, a halogen solvent, and a lactone solvent. A polyamic acid having a high degree of polymerization can be obtained by carrying out the reaction in the coexistence of an acid receptor such as pyridine or triethylamine together with the above-mentioned amide solvent.
このようなアミド系溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、またはN-メチル-2-ピロリドン等を例示することができる。 Examples of such an amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric acid triamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. can.
芳香族性溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール、ジフェニルエーテル、ニトロベンゼンまたはベンゾニトリルを例示することができる。
ハロゲン系溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、または1,1,2,2-テトラクロロエタンを例示することができる。
Examples of the aromatic solvent include benzene, toluene, xylene, anisole, diphenyl ether, nitrobenzene and benzonitrile.
Examples of the halogen-based solvent include chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, and 1,1,2,2-tetrachloroethane.
ラクトン系溶媒としては、γ-ブチルラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロ
ラクトン、ε-カプロラクトンまたはα-メチル-γ-ブチルラクトン等を例示すること
ができる。
Examples of the lactone-based solvent include γ-butyl lactone, γ-valero lactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyl lactone and the like.
また、これら有機溶媒の中から2種以上併用してもよい。 Further, two or more of these organic solvents may be used in combination.
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第2の工程において、第1の工程で得られたHFIP基含有ジアミン以外に、HFIP基を有さないジアミン、またはジヒドロキシアミンを併用したポリアミド酸等の他のジアミンを加え、テトラカルボン酸二無水物はと反応させて、HFIP基含有ポリアミックを得てもよい。 In the second step of the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention, in addition to the HFIP group-containing diamine obtained in the first step, a diamine having no HFIP group, a polyamic acid using a dihydroxyamine in combination, or the like Other diamines may be added and reacted with the tetracarboxylic acid dianhydride to give an HFIP group-containing polyamic.
他のジアミンとしては、3,5-ジアミノベンゾトリフルオリド、2,5-ジアミノベンゾトリフルオリド、3,3’-ビストリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビストリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ビストリフルオロメチル-5,5’-ジアミノビフェニル、ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、ビス(フッ素化アルキル)-4,4’-ジアミノビフェニル、ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、ジブロモ-4,4’-ジアミノビフェニル、ビス(フッ素化アルコキシ)-4,4’-ジアミノビフェニル、ジフェニル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノテトラフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノテトラフルオロフェノキシ)オクタフルオロビフェニル、4,4’-ビナフチルアミン、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、2,5-ジアミノトルエン、2,4-ジアミノキシレン、2,4-ジアミノジュレン、1,4-キシリレンジアミン、ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、ジアルキル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、ジエトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチルージアミノジフェニルメタン、3,3’-ジエチルージアミノジフェニルメタン、9、9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4-(3-アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-(3-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(3-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)オクタフルオロビフェニルまたは4,4’-ジアミノベンズアニリドを例示することができる。これらHFIP基を有さないジアミンを2種以上併用してもよい。 Other diamines include 3,5-diaminobenzotrifluoride, 2,5-diaminobenzotrifluoride, 3,3'-bistrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bistrifluoromethyl-. 4,4'-Diaminobiphenyl, 3,3'-bistrifluoromethyl-5,5'-diaminobiphenyl, bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, bis (alkyl fluorinated) -4,4 '-Diaminobiphenyl, dichloro-4,4'-diaminobiphenyl, dibromo-4,4'-diaminobiphenyl, bis (fluorinated alkoxy) -4,4'-diaminobiphenyl, diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-bis (4-aminotetrafluorophenoxy) tetrafluorobenzene, 4,4'-bis (4-aminotetrafluorophenoxy) octafluorobiphenyl, 4,4'-binaphthylamine, o-phenylenediamine, m -Phenylenediamine, p-Phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2,4-diaminojurene, 1,4-xylylenediamine, dimethyl-4, 4'-diaminobiphenyl, dialkyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, dimethoxy-4, 4'-diaminobiphenyl, diethoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 2,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diethyl-diaminodiphenylmethane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4 '-Diaminodiphenylsulfide, 3,4'-diaminodiphenylsulfide, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 1 , 3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) Biphenyl Enyl, bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) sulfone, bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) sulfone, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane, 2, 2-Bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (3-aminophenoxy)) Phenyl) Hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) phenyl) Hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (3-amino-5-trifluoromethyl) Phenoxy) Phenyl) Hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-) Hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) octafluorobiphenyl or 4,4'-diaminobenzanilide Can be exemplified. Two or more kinds of diamines having no HFIP group may be used in combination.
4-5.本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第3の工程
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第3の工程は、前記第2の工程で得られたHFIP基含有ポリアミック酸を脱水閉環させて、含フッ素芳香族ポリイミドを得る工程である。第3の工程は、特許文献5~7に記載の方法に基づいて行うことができる。
4-5. The third step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention In the third step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention, the HFIP group-containing polyamic acid obtained in the second step is dehydrated and closed. This is a step of obtaining a fluorine-containing aromatic polyimide. The third step can be performed based on the method described in Patent Documents 5 to 7.
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第3の工程において、第2の工程で得られたHFIP基含有ポリアミック酸は、加熱または脱水試薬との反応によって、脱水閉環しイミド環を形成し、HFIP基含有ポリイミドを得ることができる。 In the third step of the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention, the HFIP group-containing polyamic acid obtained in the second step is dehydrated and closed to form an imide ring by heating or reaction with a dehydration reagent. An HFIP group-containing polyimide can be obtained.
なお、本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法において、第2の工程である、加熱により前述の前記HFIP基含有ジアミンと前記テトラカルボン酸二無水物を反応させてHFIP基含有ポリアミック酸を得る工程と、第3の工程である、加熱によりHFIP基含有ポリアミック酸化合物内で脱水閉環させて、HFIP基含有ポリイミドを得る工程は、同時実施してもよい。 In the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention, a second step, a step of reacting the above-mentioned HFIP group-containing diamine with the tetracarboxylic acid dianhydride by heating to obtain an HFIP group-containing polyamic acid. The third step, that is, the step of dehydrating and closing the ring in the HFIP group-containing polyamic acid compound by heating to obtain the HFIP group-containing polyimide may be carried out at the same time.
[加熱脱水閉環によるイミド化]
加熱によりHFIP基含有ポリアミック酸化合物内で脱水閉環してイミド化を行う場合、温度80℃以上、350℃以下でイミド環が形成され、HFIP基含有ポリイミドを得ることができる。好ましくは150℃以上、さらに好ましくは200℃以上である。温度が80℃未満の場合は、脱水閉環が完全に進行せずイミド化率が不十分であり、前記HFIP基含有ポリイミドをコーティング膜にした際に膜強度が損なわれる、または吸水性が高くなる虞がある。一方、温度が350℃を超える場合はポリイミドの一部が熱分解する等して、前記ポリイミドをコーティング膜にした際に膜強度が損なわれる、または着色する虞がある。
[Imidization by heat dehydration ring closure]
When the HFIP group-containing polyamic acid compound is dehydrated and closed by heating to perform imidization, an imide ring is formed at a temperature of 80 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and an HFIP group-containing polyimide can be obtained. It is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher. When the temperature is less than 80 ° C., dehydration ring closure does not proceed completely and the imidization rate is insufficient, and when the HFIP group-containing polyimide is used as a coating film, the film strength is impaired or the water absorption becomes high. There is a risk. On the other hand, if the temperature exceeds 350 ° C., a part of the polyimide may be thermally decomposed, and the film strength may be impaired or colored when the polyimide is used as a coating film.
[脱水試薬を用いた脱水閉環によるイミド化]
脱水試薬を用いて前記HFIP基含有ポリアミック酸化合物内で脱水閉環してイミド化を行う場合、脱水試薬として無水酢酸、さらにピリジンまたはトリエチルアミン等の塩基を添加し、HFIP基含有ポリアミック酸化合物内で脱水することで、HFIP基含有ポリイミドを得ることも可能である。この際、HFIP基含有ポリアミック酸1モルに対し、脱水試薬の添加量は2モル以上、10モル以下、塩基の添加量は2モル以上、10モル以下であることが好ましい。
[Imidization by dehydration ring closure using dehydration reagent]
When dehydration ring closure is performed in the HFIP group-containing polyamic acid compound using a dehydration reagent, acetic anhydride and a base such as pyridine or triethylamine are added as the dehydration reagent, and dehydration is performed in the HFIP group-containing polyamic acid compound. By doing so, it is also possible to obtain an HFIP group-containing polyimide. At this time, the amount of the dehydration reagent added is preferably 2 mol or more and 10 mol or less, and the amount of the base added is preferably 2 mol or more and 10 mol or less with respect to 1 mol of the HFIP group-containing polyamic acid.
4-6.HFIP基含有ポリイミド
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法で得られた式(15)または式(17)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリイミドは、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)が10000以上、500000以下であることが好ましい。Mwが10000より小さいと、HFIP基含有ポリイミドの強度が低く自立膜ができにくく、500000より大きいとHFIP基含有ポリイミドは有機溶剤に対する溶解性が低い。特に好ましくは、50000以上、150000以下である。
4-6. HFIP group-containing polyimide The HFIP group-containing polyimide containing the repeating unit represented by the formula (15) or the formula (17) obtained by the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention has a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene. Is preferably 10,000 or more and 500,000 or less. When Mw is less than 10000, the strength of the HFIP group-containing polyimide is low and it is difficult to form a self-standing film, and when it is larger than 500,000, the HFIP group-containing polyimide has low solubility in an organic solvent. Particularly preferably, it is 50,000 or more and 150,000 or less.
本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法で得られたHFIP基含有ポリイミドは、有機溶媒に溶解したワニス状態、粉末状態、フィルム状態、固体状態で使用に供することが可能である。その際、得られたHFIP基含有ポリイミド中には必要に応じて、酸化安定化剤、フィラー、シランカップリング剤、感光剤、光重合開始剤または増感剤等の添加剤を加えてもよい。ワニスで使用する場合は、ガラス、シリコンウェハー、金属、金属酸化物、セラミックスまたは樹脂等の上にスピンコート、スプレーコート、フローコート、含浸コート、ハケ塗り等の公知の方法で塗布することができる。 The HFIP group-containing polyimide obtained by the method for producing an HFIP group-containing polyimide of the present invention can be used in a varnish state, a powder state, a film state, and a solid state dissolved in an organic solvent. At that time, additives such as an oxidation stabilizer, a filler, a silane coupling agent, a photosensitive agent, a photopolymerization initiator or a sensitizer may be added to the obtained HFIP group-containing polyimide, if necessary. .. When used in varnish, it can be applied on glass, silicon wafers, metals, metal oxides, ceramics, resins, etc. by known methods such as spin coating, spray coating, flow coating, impregnation coating, and brush coating. ..
5.含フッ素芳香族ポリアミドの製造方法
本発明の含フッ素芳香族ポリアミド(以下、HFIP基含有ポリアミドと呼ぶことがある)の製造方法は、
芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した含フッ素芳香族ジアミン(HFIP基含有ジアミン)を得る第1の工程と、
前記HFIP基含有ジアミンと、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドを反応させて、HFIP含有ポリアミドを得る第2の工程とを含む。
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法において、使用するHFIP基含有ジアミンは、以下に示す様に2個以上の芳香環を含む場合と、1個の芳香環のみを含む場合がある。
5. Method for Producing Fluorine-Containing Aromatic Polyamide The method for producing a fluorine-containing aromatic polyamide (hereinafter, may be referred to as HFIP group-containing polyamide) of the present invention is as follows.
Aromatic diamine and
HFA,
React in HFIP,
The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine (HFIP group-containing diamine) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
The present invention comprises a second step of reacting the HFIP group-containing diamine with a dicarboxylic acid or a derivative thereof, or a dicarboxylic acid dihalide to obtain an HFIP-containing polyamide.
In the method for producing an HFIP group-containing polyamide of the present invention, the HFIP group-containing diamine used may contain two or more aromatic rings or only one aromatic ring as shown below.
5-1.2個以上の芳香環を含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリアミドの製造方法
本発明の、2個以上の芳香環を含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリアミドの製造方法は、
以下の式(1)で表される芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である式(1)で表される芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した式(2)で表されるHFIP基含有ジアミンを得る第1の工程と、
前記式(2)で表されるHFIP基含有ジアミンと、以下の式(18)で表されるジカルボン酸もしくはその誘導体、または式(19)で表されるジカルボン酸ハライドを反応させて、式(20)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリアミドを得る第2の工程とを含む。
式(1)、式(2)
式(18)
式(19)
式(20)
The aromatic diamine represented by the following formula (1) and
HFA,
React in HFIP,
The first step of obtaining an HFIP group-containing diamine represented by the formula (2) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in the aromatic diamine represented by the formula (1) as a starting material.
The HFIP group-containing diamine represented by the formula (2) is reacted with a dicarboxylic acid or a derivative thereof represented by the following formula (18) or a dicarboxylic acid halide represented by the formula (19) to react with the formula (1). A second step of obtaining an HFIP group-containing polyamide containing the repeating unit represented by 20) is included.
Equation (1), Equation (2)
Equation (18)
Equation (19)
Equation (20)
5-2.単環の芳香環のみを含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリアミドの製造方法
本発明の、単環の芳香環のみを含むHFIP基含有ジアミンを用いたHFIP基含有ポリアミドの製造方法は、
以下の式(9)で表される芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である式(9)で表される芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した式(10)で表されるHFIP基含有ジアミンを得る第1の工程と、
以下の式(18)で表されるジカルボン酸もしくはその誘導体、または式(19)で表されるジカルボン酸ハライドを反応させて、式(21)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリアミドを得る第2の工程とを含む。
式(9)、式(10)
式(18)
式(19)
式(21)
The aromatic diamine represented by the following formula (9) and
HFA,
React in HFIP,
The first step of obtaining an HFIP group-containing diamine represented by the formula (10) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in the aromatic diamine represented by the formula (9) as a starting material.
A dicarboxylic acid represented by the following formula (18) or a derivative thereof, or a dicarboxylic acid halide represented by the formula (19) is reacted to obtain an HFIP group-containing polyamide containing a repeating unit represented by the formula (21). Includes a second step of obtaining.
Equation (9), Equation (10)
Equation (18)
Equation (19)
Equation (21)
5-3.式(18)で表わされるジカルボン酸もしくはその誘導体
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法において使用する、式(18)で表わされるジカルボン酸もしくはその誘導体は、ポリアミドの原料化合物として一般的に知られている物であれば、特に制限なく使用することができる。
5-3. The dicarboxylic acid represented by the formula (18) or a derivative thereof The dicarboxylic acid represented by the formula (18) or a derivative thereof used in the method for producing a HFIP group-containing polyamide of the present invention is generally known as a raw material compound for a polyamide. It can be used without any particular restrictions as long as it is a product.
ジカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸、芳香族ジカルボン酸を挙げることができる。式(18)に示されるジカルボン酸誘導体は、これらカルボン酸のカルボキシル基を、水素原子を除くR4で保護したものである。 Examples of the dicarboxylic acid include an aliphatic carboxylic acid and an aromatic dicarboxylic acid. The dicarboxylic acid derivative represented by the formula (18) is obtained by protecting the carboxyl groups of these carboxylic acids with R4 excluding hydrogen atoms.
脂肪族カルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸を例示することができる。 Examples of the aliphatic carboxylic acid include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, and sebacic acid.
芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、4,4’-ジカルボキシビフェニル、3,3’-ジカルボキシビフェニル、3,3’-ジカルボキシルジフェニルエーテル、3,4’-ジカルボキシルジフェニルエーテル、4,4’-ジカルボキシルジフェニルエーテル、3,3’-ジカルボキシルジフェニルメタン、3,4’-ジカルボキシルジフェニルメタン、4,4’-ジカルボキシルジフェニルメタン、3,3’-ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、3,4’-ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、4,4’-ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、3,3’-ジカルボキシルジフェニルスルホン、3,4’-ジカルボキシルジフェニルスルホン、4,4’-ジカルボキシルジフェニルスルホン、3,3’-ジカルボキシルジフェニルスルフィド、3,4’-ジカルボキシルジフェニルスルフィド、4,4’-ジカルボキシルジフェニルスルフィド、3,3’-ジカルボキシルジフェニルケトン、3,4’-ジカルボキシルジフェニルケトン、4,4’-ジカルボキシルジフェニルケトン、2,2-ビス(3-カルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,4’-ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-カルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3,4’-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス(3-カルボキシフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-カルボキシフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-カルボキシフェノキシ)ベンゼン、3,3’-(1,4-フェニレンビス(1-メチルエチリデン))ビス安息香酸、3,4’-(1,4-フェニレンビス(1-メチルエチリデン))ビス安息香酸、4,4’-(1,4-フェニレンビス(1-メチルエチリデン))ビス安息香酸、2,2-ビス(4-(3-カルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(4-カルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(3-カルボキシフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-(4-カルボキシフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-(3-カルボキシフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4-(4-カルボキシフェノキシ)フェニル)スルフィド、ビス(4-(3-カルボキシフェノキシ)フェニル)スルホンまたはビス(4-(4-カルボキシフェノキシ)フェニル)スルホン、パーフルオロノネニルオキシ基含有のジカルボン酸である5-(パーフルオロノネニルオキシ)イソフタル酸、4-(パーフルオロノネニルオキシ)フタル酸、2-(パーフルオロノネニルオキシ)テレフタル酸または4-メトキシ-5-(パーフルオロノネニルオキシ)イソフタル酸、パーフルオロヘキセニルオキシ基含有のジカルボン酸である、5-(パーフルオロヘキセニルオキシ)イソフタル酸、4-(パーフルオロヘキセニルオキシ)フタル酸、2-(パーフルオロヘキセニルオキシ)テレフタル酸または4-メトキシ-5-(パーフルオロヘキセニルオキシ)イソフタル酸、2,2’-ジートリフルオロメチル-4,4’-ジカルボキシビフェニルを例示することができる。 Examples of aromatic dicarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 4,4'-dicarboxybiphenyl, 3,3'-dicarboxybiphenyl, 3,3'-dicarboxydiphenyl ether, and 3,4'-dicarboxyl. Diphenyl ether, 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, 3,3'-dicarboxydiphenylmethane, 3,4'-dicarboxydiphenylmethane, 4,4'-dicarboxydiphenylmethane, 3,3'-dicarboxydiphenyldifluoromethane, 3 , 4'-dicarboxydiphenyldifluoromethane, 4,4'-dicarboxydiphenyldifluoromethane, 3,3'-dicarboxydiphenylsulfone, 3,4'-dicarboxydiphenylsulfone, 4,4'-dicarboxydiphenylsulfone , 3,3'-dicarboxydiphenylsulfide, 3,4'-dicarboxydiphenylsulfide, 4,4'-dicarboxydiphenylsulfide, 3,3'-dicarboxydiphenylketone, 3,4'-dicarboxydiphenylketone , 4,4'-Dicarboxydiphenylketone, 2,2-bis (3-carboxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,4'-dicarboxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-carboxy) Phenyl) propane, 2,2-bis (3-carboxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3,4'-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) hexa Fluoropropane, 1,3-bis (3-carboxyphenoxy) benzene, 1,4-bis (3-carboxyphenoxy) benzene, 1,4-bis (4-carboxyphenoxy) benzene, 3,3'-(1, 4-Phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 3,4'-(1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 4,4'-(1,4-phenylenebis) (1-Methylethylidene)) bisbenzoic acid, 2,2-bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) propane, 2,2 -Bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl ) Sulfate, bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) sulfide, bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl) sulfone or bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) sulfone, perfluorononenyloxy Group-containing dicarboxylic acids 5- (perfluorononenyloxy) isophthalic acid, 4- (perfluorononenyloxy) phthalic acid, 2- (perfluorononenyloxy) terephthalic acid or 4-methoxy-5-( Perfluorononenyloxy) Isophthalic acid, a dicarboxylic acid containing a perfluorohexenyloxy group, 5- (perfluorohexenyloxy) isophthalic acid, 4- (perfluorohexenyloxy) phthalic acid, 2- (perfluorohexenyloxy) ) Telephthalic acid or 4-methoxy-5- (perfluorohexenyloxy) isophthalic acid, 2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-dicarboxybiphenyl can be exemplified.
5-4.式(19)で表わされるジカルボン酸ジハライド
式(19)で表わされるジカルボン酸ジハライドは、式(18)に示されるジカルボンにおいて、上記のカルボン酸のカルボキシル基を、ハロゲン原子で置換したものである。
ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子を挙げることができる。
5-4. Dicarboxylic acid dihalide represented by the formula (19) The dicarboxylic acid dihalide represented by the formula (19) is the dicarboxylic acid represented by the formula (18) in which the carboxyl group of the above carboxylic acid is replaced with a halogen atom.
Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
5-5.本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第1の工程
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第1の工程は、
芳香族ジアミンと、
HFAを、
HFIP中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環にHFIP基が結合した含フッ素芳香族ジアミン(HFIP基含有ジアミン)を得る工程である。
本工程は、前述の本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法と同様に行うことができる。
5-5. The first step in the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention The first step in the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention is
Aromatic diamine and
HFA,
React in HFIP,
This is a step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine (HFIP group-containing diamine) in which an HFIP group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
This step can be performed in the same manner as the above-mentioned method for producing a HFIP group-containing diamine of the present invention.
5-6.本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第2の工程
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第2の工程は、前記第1の工程で得たHFIP基含有ジアミンと、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドを反応させて、HFIP基含有ポリアミドを得る工程である。第2の工程は、特許文献5~7に記載の方法に基づいて行うことができる。
5-6. The second step in the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention The second step in the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention is the HFIP group-containing diamine obtained in the first step and a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid thereof. This is a step of reacting a derivative or a dicarboxylic acid dihalide to obtain an HFIP group-containing polyamide. The second step can be performed based on the method described in Patent Documents 5 to 7.
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第2の工程において、前記ジカルボン酸またはその誘導体とジアミン成分との使用割合は、ジカルボン酸もしくはその誘導体またはジカルボン酸ジハライド1モルに対して0.9~1.1モルであり、好ましくは0.95~1.05モルであり、さらに好ましくは0.98~1.03モルである。この範囲を外れると、得られるHFIP基含有ポリアミドの物性が低下する虞がある。 In the second step in the method for producing an HFIP group-containing polyamide of the present invention, the ratio of the dicarboxylic acid or its derivative to the diamine component is 0.9 to 1 mol with respect to 1 mol of the dicarboxylic acid or its derivative or the dicarboxylic acid dihalide. It is 1.1 mol, preferably 0.95 to 1.05 mol, and more preferably 0.98 to 1.03 mol. If it is out of this range, the physical properties of the obtained HFIP group-containing polyamide may deteriorate.
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法の前記第2の工程における、HFIP基含有ポリアミドを得る重合反応の方法、反応条件については特に制限されない。例えば、前記ジアミン成分と、前記ジカルボン酸またはその誘導体またはジカルボン酸ジハライドとを150℃以上250℃未満で相互に溶融(融解)させて無溶媒で反応させる方法、また-20℃~80℃の有機溶媒中で反応させる方法を例示することができる。 The method and reaction conditions of the polymerization reaction for obtaining the HFIP group-containing polyamide in the second step of the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention are not particularly limited. For example, a method in which the diamine component and the dicarboxylic acid or a derivative thereof or a dicarboxylic acid dihalide are mutually melted (melted) at 150 ° C. or higher and lower than 250 ° C. and reacted without a solvent, or an organic substance at −20 ° C. to 80 ° C. A method of reacting in a solvent can be exemplified.
前記有機溶媒中-20℃~80℃の有機溶媒中で反応させる方法において使用する有機溶媒としては、使用できる有機溶媒としては前記HFIP基含有ジアミンと、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドがともに溶解すればよく、アミド系溶媒、芳香族性溶媒、ハロゲン系溶媒、またはラクトン系溶媒を挙げることができる。 As the organic solvent used in the method of reacting in the organic solvent of −20 ° C. to 80 ° C. in the organic solvent, the HFIP group-containing diamine and the dicarboxylic acid or its derivative, or the dicarboxylic acid dihalide can be used as the organic solvent. Both may be dissolved, and examples thereof include an amide-based solvent, an aromatic solvent, a halogen-based solvent, and a lactone-based solvent.
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法の前記第2の工程における、HFIP基含有ポリアミドを得る際は、これらの有機溶媒とともに、酸受容体、例えば、ピリジン、トリエチルアミン等を共存させて、反応を行うことが好ましい。特にアミド系溶媒を用いるとこれらの溶媒自身が酸受容体となり高重合度のHFIP基含有ポリアミドを得ることができる。 When obtaining the HFIP group-containing polyamide in the second step of the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention, an acid acceptor such as pyridine or triethylamine is allowed to coexist with these organic solvents to carry out the reaction. It is preferable to do so. In particular, when an amide-based solvent is used, these solvents themselves become acid receptors, and a high-polymerization degree HFIP group-containing polyamide can be obtained.
このようなアミド系溶媒としては、N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミドまたはN-メチル-2-、ピロリドンを例示することができる。 Examples of such an amide-based solvent include N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylformamide, hexamethylphosphoric acid triamide or N-methyl-2-, and pyrrolidone.
芳香族性溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール、ジフェニルエーテル、ニトロベンゼン、またはベンゾニトリルを例示することができる。 Examples of the aromatic solvent include benzene, toluene, xylene, anisole, diphenyl ether, nitrobenzene, and benzonitrile.
ハロゲン系溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタンまたは1,1,2,2-テトラクロロエタンを例示することができる。
ラクトン系溶媒としては、γ-ブチルラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトンまたはα-メチル-γ-ブチルラクトン等を例示することができる。
Examples of the halogen-based solvent include chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane or 1,1,2,2-tetrachloroethane.
Examples of the lactone-based solvent include γ-butyl lactone, γ-valero lactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyl lactone and the like.
また、これら有機溶媒の中から2種以上併用してもよい。 Further, two or more of these organic solvents may be used in combination.
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第2の工程において、第1の工程で得られたHFIP基含有ジアミン以外に、HFIP基を有さないジアミン、またはジヒドロキシアミンを併用したポリアミド酸等の他のジアミンを加え、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドと反応させて、HFIP基含有ポリアミドを得てもよい。 In the second step in the method for producing an HFIP group-containing polyamide of the present invention, in addition to the HFIP group-containing diamine obtained in the first step, a diamine having no HFIP group, a polyamic acid in which a dihydroxyamine is used in combination, etc. Other diamines may be added and reacted with a dicarboxylic acid or a derivative thereof, or a dicarboxylic acid dihalide to obtain an HFIP group-containing polyamide.
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法における第2の工程において用いるジアミンとしては、本発明のHFIP基含有ポリイミドの製造方法における第2の工程において用いたのと同じジアミンを用いることができ、2種以上を併用できることも同様である。 As the diamine used in the second step in the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention, the same diamine used in the second step in the method for producing the HFIP group-containing polyimide of the present invention can be used. The same applies to the fact that more than seeds can be used together.
5-6.HFIP基含有ポリアミド
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法で得られた、式(20)または式(21)で表される繰り返し単位を含むHFIP基含有ポリアミドは、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)が10000以上、500000以下であることが好ましい。Mwが10000より小さいと、得られるHFIP基含有ポリアミドの強度が低く自立膜ができにくく、500000より大きいと得られるHFIP基含有ポリアミドは有機溶剤に対する溶解性が低い。。特に好ましくは、50000以上、150000以下である。
5-6. HFIP group-containing polyamide The HFIP group-containing polyamide obtained by the method for producing an HFIP group-containing polyamide of the present invention and containing a repeating unit represented by the formula (20) or the formula (21) has a weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene. ) Is preferably 10,000 or more and 500,000 or less. When Mw is less than 10,000, the strength of the obtained HFIP group-containing polyamide is low and it is difficult to form a self-supporting film, and when it is more than 500,000, the obtained HFIP group-containing polyamide has low solubility in an organic solvent. .. Particularly preferably, it is 50,000 or more and 150,000 or less.
6.HFIP基含有重合体およびその製造方法
本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法で得られた、以下に示す式(22)で表される繰り返し単位を含む含有ポリアミドを環化させることにより、式(23)で表される繰り返し単位を含む、HFIP基含有重合体を得ることができる。環化反応は、加熱して行うことができ、また酸触媒を加え加熱する等の脱水を促進する方法で行うことができる。
式(22)
式(23)
Equation (22)
Equation (23)
また、本発明のHFIP基含有ポリアミドの製造方法で得られた、以下に示す式(24)で表される繰り返し単位を含む含有ポリアミドを環化させることにより、式(25)で表される繰り返し単位を含む、HFIP基含有重合体をえることができる。環化反応は、加熱して行うことができ、また酸触媒を加え加熱する等の脱水を促進する方法で行うことができる。
式(24)
式(25)
(式中、R3は式(18)における意味と同義である。)
Further, by cyclizing the contained polyamide containing the repeating unit represented by the following formula (24) obtained by the method for producing the HFIP group-containing polyamide of the present invention, the repetition represented by the formula (25). An HFIP group-containing polymer containing a unit can be obtained. The cyclization reaction can be carried out by heating, or can be carried out by a method of promoting dehydration such as adding an acid catalyst and heating.
Equation (24)
Equation (25)
(In the formula, R 3 has the same meaning as in the formula (18).)
特許文献5~7に記載の様に、前記式(22)またはは式(24)で表される繰り返し単位を含む、HFIP基含有ポリアミドは加熱処理または脱水試薬との反応によって、化合物内で脱水が起こり、環構造が形成され、式(23)または式(25)で表される繰り返し単位を含む、HFIP基含有重合体を合成することができる。加熱処理により脱水して環化を行う場合、250℃以上、400℃以下の反応温度で環化され、式(23)もしくは式(25)で表される繰り返し単位を含む、HFIP基含有重合体を合成することができる。より好ましくは、300℃以上、380℃以下である。反応温度が250℃より低いと環化が十分に進行せず、前記HFIP基含有重合体をコーティング膜にした際に膜強度が損なわれる、または吸水性が高くなる虞がある。一方、反応温度が400℃を超えると、HFIP基含有重合体の一部が熱分解する等して、前記HFIP基含有重合体をコーティング膜にした際に膜強度が損なわれる、または着色する虞がある。また、脱水試薬を用いて脱水環化を行う場合、脱水試薬として無水酢酸を添加し、さらにピリジンまたはトリエチルアミン等の塩基を添加し、前記ポリアミドと反応させ、脱水環化して、前記HFIP基含有重合体を合成することも可能である。 As described in Patent Documents 5 to 7, the HFIP group-containing polyamide containing the repeating unit represented by the formula (22) or the formula (24) is dehydrated in the compound by heat treatment or reaction with a dehydration reagent. , A ring structure is formed, and an HFIP group-containing polymer containing a repeating unit represented by the formula (23) or the formula (25) can be synthesized. When dehydrated and cyclized by heat treatment, the HFIP group-containing polymer is cyclized at a reaction temperature of 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower and contains a repeating unit represented by the formula (23) or the formula (25). Can be synthesized. More preferably, it is 300 ° C. or higher and 380 ° C. or lower. If the reaction temperature is lower than 250 ° C., cyclization does not proceed sufficiently, and when the HFIP group-containing polymer is used as a coating film, the film strength may be impaired or the water absorption may be increased. On the other hand, if the reaction temperature exceeds 400 ° C., a part of the HFIP group-containing polymer may be thermally decomposed, and the film strength may be impaired or colored when the HFIP group-containing polymer is used as a coating film. There is. When performing dehydration cyclization using a dehydration reagent, acetic anhydride is added as the dehydration reagent, a base such as pyridine or triethylamine is further added, the polyamide is reacted with the polyamide, and dehydration cyclization is performed to obtain the HFIP group-containing weight. It is also possible to synthesize coalescence.
上記方法で得られた式(23)または式(25)で表される繰り返し単位を含む、HFIP基含有重合体は、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)が10000以上、500000以下であることが好ましい。Mwが10000より小さいと、HFIP基含有重合体の強度が低く自立膜ができにくく、500000より大きいとHFIP基含有重合体は有機溶剤に対する溶解性に劣る。特に好ましくは、50000以上、150000以下である。 The HFIP group-containing polymer containing the repeating unit represented by the formula (23) or the formula (25) obtained by the above method has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of 10,000 or more and 500,000 or less. preferable. When Mw is less than 10,000, the strength of the HFIP group-containing polymer is low and it is difficult to form a self-standing film, and when it is more than 500,000, the HFIP group-containing polymer is inferior in solubility in an organic solvent. Particularly preferably, it is 50,000 or more and 150,000 or less.
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定させるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
1.芳香族2環化合物であるHFIP基含有ジアミンの合成
1-1.ジフェニル骨格を有するHFIP基含有ジアミンの合成
実施例1
<HFIPを溶媒として用いた、5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンの合成>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるメタトリジン80.0g(0.38モル)、反応溶媒であるHFIP、400gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA、156g(0.94モル、2.5当量)を加え、80℃で7時間、反応を行った。
<Synthesis of 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine using HFIP as a solvent>
In a 1 L stainless steel pressure resistant reactor equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 80.0 g (0.38 mol) of metatridin as a raw material and 400 g of HFIP as a reaction solvent were placed, and the inside of the reactor was filled with nitrogen. After the substitution, the mixture was heated with an oil bath, and when the internal temperature reached 80 ° C., 156 g (0.94 mol, 2.5 equivalents) of HFA was added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 7 hours.
反応終了後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的物である5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンが97.6%、副生したイミン類の合計が2.4%であった。 After completion of the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. As a result, each of them was expressed in area% and was the target product, 5,5'-bis (1-hydroxy-). 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine was 97.6%, and the total of imines produced as by-products was 2.4%.
反応終了後、常温(20℃)に冷却した後、反応器を開放しパージしたガスはドライアイスアセトン浴のガラストラップに回収した。次いで、反応器にトルエン600gを入れ、オイルバスにより加熱しながら反応溶媒であるHFIPを常圧留去したところ334gを回収した。回収したHFIPの組成をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、HFIPが99.1%、トルエンが0.9%であった。 After completion of the reaction, the gas was cooled to room temperature (20 ° C.), the reactor was opened, and the purged gas was recovered in a glass trap in a dry ice acetone bath. Next, 600 g of toluene was placed in the reactor, and HFIP, which was a reaction solvent, was distilled off under normal pressure while heating with an oil bath, and 334 g was recovered. When the composition of the recovered HFIP was measured by gas chromatography, HFIP was 99.1% and toluene was 0.9%.
反応器にトルエン300gを入れ、さらに加熱を継続し、内温が110℃に到達したところで2時間保持した。次いで、反応器を10℃に冷却し、反応物の結晶を析出させスラリーとした後、遠心分離器にて濾別した。得られた粉末を60℃、6kPaで2時間減圧乾燥することで目的とする5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンの白色粉末を199g(0.37モル)、収率96.8%で得た。以下に目的生成物のNMR測定データを示す。 300 g of toluene was placed in the reactor, heating was continued, and the mixture was maintained for 2 hours when the internal temperature reached 110 ° C. Next, the reactor was cooled to 10 ° C., crystals of the reactants were precipitated to form a slurry, and the mixture was filtered off by a centrifuge. The obtained powder was dried under reduced pressure at 60 ° C. and 6 kPa for 2 hours to obtain the desired 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2, A white powder of 2'-dimethylbenzidine was obtained in 199 g (0.37 mol) with a yield of 96.8%. The NMR measurement data of the target product is shown below.
1H-NMR(DMSO-d6):δ9.27(brs,2H),6.80(s,2H)、6.65(s,2H),5.54(brs, 4H),1.88(s, 6H). 19
F-NMR(DMSO-d6):δ-72.78(s).
1 1 H-NMR (DMSO-d6): δ9.27 (brs, 2H), 6.80 (s, 2H), 6.65 (s, 2H), 5.54 (brs, 4H), 1.88 ( s, 6H). 19
F-NMR (DMSO-d6): δ-72.78 (s).
実施例2
<HFIPの再利用>
実施例1において反応後に回収したHFIP、334gに、未使用のHFIP、66gを加え、実施例1と同様にHFIP、400gを使用し、実施例1と同様の反応を同様の手順で行った。80℃で7時間反応させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的物である5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンが97.7%、副生したイミン類が2.3%であり、実施例1の結果と同等であった。
Example 2
<Reuse of HFIP>
In Example 1, 66 g of unused HFIP was added to 334 g of HFIP recovered after the reaction, and 400 g of HFIP was used in the same manner as in Example 1, and the same reaction as in Example 1 was carried out in the same procedure. After reacting at 80 ° C. for 7 hours, the reaction solution was sampled, and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. Bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine was 97.7%, by-product imines were 2.3%, and the procedure was carried out. It was equivalent to the result of Example 1.
比較例1
<エタノールを溶媒として用いた、5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンの合成 >
Comparative Example 1
<Synthesis of 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine using ethanol as a solvent>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた内容積300mLのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるメタトリジン50.0g(0.24モル)、反応溶媒としてエタノール100g、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物2.02g(0.012モル)を入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温110℃に到達したところで、HFA、99.6g(0.60モル、2.5当量)を加え、110℃で24時間、反応を行った。
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的物である5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンが10.6%、ヘキサフルオロイソプロパノール基が一つ導入された5-(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンが63.8%、未反応の原料であるメタトリジンが23.1%、その他が2.5%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled, and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. 5,5'-Bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine is 10.6%, hexafluoroisopropanol group is one The introduced 5- (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine was 63.8%, and the unreacted raw material metatridin was 23. .1% and others were 2.5%.
比較例2
<アセトニトリルを溶媒として用いた、5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンの合成>
Comparative Example 2
<Synthesis of 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine using acetonitrile as a solvent>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた内容積300mLのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるメタトリジン25.0g(0.12モル)、反応溶媒としてアセトニトリル180g、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物1.01g(0.006モル )を入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA、49.0g(0.30モル、2.7当量)を加え、80℃で7時間、反応を行った。 In a stainless steel pressure reactor with an internal volume of 300 mL equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 25.0 g (0.12 mol) of metatridin as a raw material, 180 g of acetonitrile as a reaction solvent, and 1 water of paratoluenesulfonic acid as a catalyst. Add 1.01 g (0.006 mol) of Japanese product, replace the inside of the reactor with nitrogen, heat with an oil bath, and when the internal temperature reaches 80 ° C, HFA, 49.0 g (0.30 mol, 2.7 equivalents) was added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 7 hours.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的物である5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンが0.4%、ヘキサフルオロイソプロパノール基が一つ導入された5-(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンが18.1%、未反応の原料であるメタトリジンが23.1%、副生したイミン類が58.4%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled, and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. 5,5'-Bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine is 0.4%, hexafluoroisopropanol group is one The introduced 5- (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine was 18.1%, and the unreacted raw material metatridin was 23. It was 0.1% and 58.4% of imines produced as by-products.
比較例3
<HFA3水和物を原料として用いた、5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンの合成 >
圧力計、温度計および攪拌機を備えた内容積300mLのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるメタトリジン42.4g(0.20モル)、HFA3水和物220g(1.00モル)、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物1.90g(0.01モル)を入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し反応器を135℃に昇温した後、135℃で22時間、反応を行った。
<Synthesis of 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine using HFA trihydrate as a raw material>
In a stainless steel pressure reactor with an internal volume of 300 mL equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 42.4 g (0.20 mol) of metatridin as a raw material, 220 g (1.00 mol) of HFA trihydrate, as a catalyst. 1.90 g (0.01 mol) of paratoluenesulfonic acid monohydrate was added, the inside of the reactor was replaced with nitrogen, the reactor was heated to 135 ° C by heating with an oil bath, and then 22 at 135 ° C. Time, reaction was done.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応器の密閉を解き、反応物を遠心分離器に移し濾別し粉末を得た。回収して得られた粉末をジイソプロピルエーテルで洗浄し、減圧乾燥することで5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンの白色粉末を75.0g(0.14モル)、収率69.0%で得た。 After cooling the reactor to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reactor was unsealed, and the reaction product was transferred to a centrifuge and filtered to obtain a powder. The recovered powder was washed with diisopropyl ether and dried under reduced pressure to obtain 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -2,2. A white powder of'-dimethylbenzidine was obtained in 75.0 g (0.14 mol) with a yield of 69.0%.
表1に、実施例1~2、比較例1~3の結果を示す。HFA化剤は、ジアミンの芳香環にHFIP基を導入するための原料であり、HFAまたはHFA3水和物を指す(以下、表2~3においても同じ)。
表1に示す様に、反応溶媒としてHFIPを用いた実施例1は、目的物を高い選択率(97.6%)且つ収率(96.8%)で得た。 As shown in Table 1, in Example 1 using HFIP as the reaction solvent, the target product was obtained with a high selectivity (97.6%) and a yield (96.8%).
実施例2は、実施例1と同等の目的物の高い選択率(97.7%)が得られ、反応溶媒としてHFIPの再使用が可能であった。 In Example 2, a high selectivity (97.7%) of the target product equivalent to that in Example 1 was obtained, and HFIP could be reused as a reaction solvent.
溶媒をHFIPに換えて、求核性を持つエタノールを用いた比較例1は、実施例1と比べ、反応温度が高く(110℃)、反応時間が長く(24時間)、触媒としてパラトルエン酸1水和物を加えたにも関わらず、目的物の選択率が低かった(10.6%)。 Comparative Example 1 in which the solvent was changed to HFIP and ethanol having nucleophilicity was used had a higher reaction temperature (110 ° C.), a longer reaction time (24 hours), and paratoluene acid as a catalyst as compared with Example 1. Despite the addition of monohydrate, the selectivity of the target product was low (10.6%).
溶媒をHFIPに換えて、極性溶媒であるアセトニトリルを用いた比較例2は、実施例1と比べ、HFAと原料であるメタトリジンのアミノ基または目的物であるHFIP基含有ジアミンのアミノ基とが反応することで副生するイミン類が増加し、目的物は殆ど得られなかった(0.4%)。 In Comparative Example 2 in which acetonitrile was used as a polar solvent in which the solvent was changed to HFIP, the HFA and the amino group of the raw material metatridin or the amino group of the target HFIP group-containing diamine reacted with each other as compared with Example 1. As a result, the amount of imines produced as by-products increased, and the desired product was hardly obtained (0.4%).
原料としてHFA3水和物を用い無溶媒で反応させた比較例3は、実施例1と比べ、反応温度が高く(135℃)、反応時間が長く(22時間)、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物を加えたにも関わらず、目的物の収率が低かった(69.0%)。 Comparative Example 3 in which HFA trihydrate was used as a raw material and reacted without a solvent had a higher reaction temperature (135 ° C.), a longer reaction time (22 hours), and paratoluene sulfonic acid 1 as a catalyst as compared with Example 1. Despite the addition of hydrate, the yield of the desired product was low (69.0%).
1-2.ジフェニルメタン骨格を有するHFIP基含有ジアミンの合成
実施例3
<3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリンの合成>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料である4,4-メチレンジアニリン75.0g(0.38モル)、および反応溶媒であるHFIP、750gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA、145g(0.87モル、2.3当量)を加え、80℃で24時間、反応を行った。
<Synthesis of 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-methylenedianiline>
In a 1 L stainless steel pressure reactor equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 75.0 g (0.38 mol) of 4,4-methylenedianiline as a raw material and 750 g of HFIP as a reaction solvent are placed. After replacing the inside of the reactor with nitrogen, heat it with an oil bath, and when the internal temperature reaches 80 ° C, add 145 g (0.87 mol, 2.3 eq) of HFA and react at 80 ° C for 24 hours. Was done.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして反応物の組成(選択率)を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的物である3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリンが89.9%、HFIP基が一つ導入された3-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリンが5.5%、副生したイミン類が4.6%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by high performance liquid chromatography (HPLC). The target product, 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-methylenedianiline, is 89.9%, HFIP group. 3-Bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-methylenedianiline in which one was introduced, 5.5% by-product imines Was 4.6%.
反応終了後、常温(20℃)に冷却した後、反応器を開放しパージしたガスはドライアイスアセトン浴のガラストラップに回収した。次いで、反応器にトルエン600gを入れ、オイルバスにより加熱しながら反応溶媒であるHFIPを常圧留去した後、反応器にトルエン150gを入れ、さらに加熱を継続し、内温が110℃に到達したところで2時間保持した。次いで、反応器を10℃に冷却し、反応物の結晶を析出させスラリーとした後、遠心分離器にて濾別した。得られた粉末を60℃、6kPaで2時間減圧乾燥することで、目的とする3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリンの白色粉末を153g(0.27モル)、収率70.8%で得た。以下に目的生成物のNMR測定データを示す。 After completion of the reaction, the gas was cooled to room temperature (20 ° C.), the reactor was opened, and the purged gas was recovered in a glass trap in a dry ice acetone bath. Next, 600 g of toluene was placed in the reactor, HFIP, which was a reaction solvent, was distilled off at normal pressure while heating with an oil bath, 150 g of toluene was placed in the reactor, and heating was continued, and the internal temperature reached 110 ° C. At that point, it was held for 2 hours. Next, the reactor was cooled to 10 ° C., crystals of the reactants were precipitated to form a slurry, and the mixture was filtered off by a centrifuge. The obtained powder was dried under reduced pressure at 60 ° C. and 6 kPa for 2 hours to obtain the desired 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4. , 4'-Methylenedianiline white powder was obtained in 153 g (0.27 mol), yield 70.8%. The NMR measurement data of the target product is shown below.
1H-NMR(基準物質:TMS、溶媒:CD3CN)δ(ppm):7.88(br,1H),7.27(s,2H),7.17(dd,2H,J=6.1,2.1Hz),6.98(d,2H,J=8.1Hz),3.88(s,2H)。19F-NMR(基準物質:CCl3F、溶媒:CD3CN δ(ppm):-75.7(s,12F) 1 1 H-NMR (reference substance: TMS, solvent: CD 3 CN) δ (ppm): 7.88 (br, 1H), 7.27 (s, 2H), 7.17 (dd, 2H, J = 6) .1,2.1Hz), 6.98 (d, 2H, J = 8.1Hz), 3.88 (s, 2H). 19 F-NMR (reference substance: CCl 3 F, solvent: CD 3 CN δ (ppm): -75.7 (s, 12F))
1-3.ジフェニルエーテル骨格を有するHFIP基含有ジアミンの合成
実施例4
<溶媒としてHFIPを用いた3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-オキシジアニリンの合成>
1-3. Synthesis Example 4 of HFIP group-containing diamine having a diphenyl ether skeleton
<Synthesis of 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-oxydianiline using HFIP as a solvent>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料である4,4’-オキシジアニリン80.0g(0.40モル)、触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸3.0g(0.02モル)、反応溶媒であるHFIP、400gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA、146g(0.88モル、2.2当量)を加え、80℃で24時間、反応を行った。
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成比(選択率)を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的とする3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-オキシジアニリンが88.7%、ヘキサフルオロイソプロパノール基が一つ導入された3-(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-オキシジアニリンが3.2%、副生したイミン類が6.2%、その他が4.9%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled, and the composition ratio (selectivity) of the reaction product was measured by high performance liquid chromatography (HPLC). Represented by, the target 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-oxydianiline is 88.7%, hexa. 3.2% of 3- (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-oxydianiline introduced with one fluoroisopropanol group was by-produced. Immins accounted for 6.2%, and others accounted for 4.9%.
比較例4
<溶媒としてキシレンを用いた3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-オキシジアニリンの合成>
Comparative Example 4
<Synthesis of 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-oxydianiline using xylene as a solvent>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた内容積300mLのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料である4,4’-オキシジアニリン15.0g(0.075モル)、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物0.71g(0.0038モル)、反応溶媒としてキシレン45mlを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温120℃に到達したところで、HFA、37.2g(0.22モル、3.0当量)を加え、120℃で23時間、反応を行った。
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成比(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的とする3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-オキシジアニリンが39.8%、3-(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-オキシジアニリンが5.4%、副生したイミン類が53.0%、その他が1.8%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled, and the composition ratio (selectivity) of the reactants was measured by gas chromatography. The target 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-oxydianiline was 39.8%, 3- (1- (1-). Hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) -4,4'-oxydianiline 5.4%, by-product imines 53.0%, others 1.8% Met.
表2に、実施例4、比較例4の結果を示す。
表2に示す様に、溶媒をHFIPに換えてキシレンを用いた比較例4は、実施例4に比べ、反応温度が高く(120℃)、反応時間が長い(23時間)に関わらず、目的物の選択率が低かった(39.8%)。 As shown in Table 2, Comparative Example 4 in which xylene was used in which the solvent was changed to HFIP was different from Example 4 in that the reaction temperature was higher (120 ° C.) and the reaction time was longer (23 hours). The selection rate of things was low (39.8%).
2.芳香族単環化合物であるHFIP基含有ジアミンの合成
実施例5
<溶媒としてHFIPを用いた1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンの合成>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるパラフェニレンジアミン30.0g(0.28モル)、反応溶媒であるHFIP、300gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA、55.8g(0.34モル、1.2当量)を加え、80℃で24時間、反応を行った。
<Synthesis of 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine using HFIP as a solvent>
In a 1 L stainless steel pressure resistant reactor equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 30.0 g (0.28 mol) of paraphenylenediamine as a raw material and 300 g of HFIP as a reaction solvent were placed in the reactor. After replacement with nitrogen, the mixture was heated with an oil bath, and when the internal temperature reached 80 ° C., 55.8 g (0.34 mol, 1.2 equivalent) of HFA was added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 24 hours. ..
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的とする1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンが73.6%、パラフェニレンジアミンが17.2%、副生したイミン類が9.2%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. 1- (2-Hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine was 73.6%, paraphenylenediamine was 17.2%, and by-produced imines were 9.2%. ..
実施例6
<溶媒としてHFIPを用いた1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンの合成>触媒としてのパラトルエンスルホン酸1水和物の添加
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるパラフェニレンジアミン75.0 g( 0.69モル)、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物5.25g(0.028モル)、反応溶媒であるHFIP、750gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA、137g(0.83モル、1.2当量)を加え、80℃で24時間、反応を行った。
<Synthesis of 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine using HFIP as a solvent> Addition of paratoluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst Pressure gauge, thermometer and stirrer In a 1 L stainless steel pressure resistant reactor equipped with, 75.0 g (0.69 mol) of paraphenylenediamine as a raw material, 5.25 g (0.028 mol) of paratoluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst, 750 g of HFIP, which is a reaction solvent, was added, the inside of the reactor was replaced with nitrogen, and then heated with an oil bath. When the internal temperature reached 80 ° C., 137 g (0.83 mol, 1.2 equivalent) of HFA was added. In addition, the reaction was carried out at 80 ° C. for 24 hours.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的とする1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンが92.0%、パラフェニレンジアミンが0.3%、副生したイミン類が7.7%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. 1- (2-Hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine was 92.0%, paraphenylenediamine was 0.3%, and by-product imines were 7.7%. ..
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応器を開放しパージしたガスはドライアイスアセトン浴のガラストラップに回収した。次いで、反応器にトルエン500gを入れ、オイルバスにより加熱しながら反応溶媒であるHFIPを常圧留去した後、反応器にトルエン内容積300gを入れ、さらに加熱を継続し、内温が110℃に到達したところで2時間保持した。次いで、反応器を10℃に冷却し、反応物の結晶を析出させスラリーとした後、遠心分離器にて濾別した。得られた粉末を60℃、6kPaで2時間減圧乾燥することで、目的とする1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンの紫色粉末を153g(0.58モル)、収率84.1%で得た。以下に目的生成物のNMR測定データを示す。 After cooling the reactor to room temperature (20 ° C.) and terminating the reaction, the reactor was opened and the purged gas was recovered in a glass trap in a dry ice acetone bath. Next, 500 g of toluene was placed in the reactor, and HFIP, which was a reaction solvent, was distilled off at normal pressure while heating with an oil bath. When it reached, it was held for 2 hours. Next, the reactor was cooled to 10 ° C., crystals of the reactants were precipitated to form a slurry, and the mixture was filtered off by a centrifuge. The obtained powder was dried under reduced pressure at 60 ° C. and 6 kPa for 2 hours to obtain 153 g (0.58) of the desired purple powder of 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine. Mol), yield 84.1%. The NMR measurement data of the target product is shown below.
1H-NMR(基準物質:TMS、溶媒:(CD3)2CO)δ(ppm):6.98(d,1H,J=8.5Hz),6.88(m,1H),6.71(dd,1H,J=2.6,8.5Hz),4.80(br,2H),2.83(br,2H)。19F-NMR(基準物質:CCl3F、溶媒:(CD3)2CO)δ(ppm):-75.0(s,6F)。 1 1 H-NMR (reference substance: TMS, solvent: (CD 3 ) 2 CO) δ (ppm): 6.98 (d, 1H, J = 8.5Hz), 6.88 (m, 1H), 6. 71 (dd, 1H, J = 2.6,8.5Hz), 4.80 (br, 2H), 2.83 (br, 2H). 19 F-NMR (reference substance: CCl 3 F, solvent: (CD 3 ) 2 CO) δ (ppm): -75.0 (s, 6F).
実施例7
<溶媒としてHFIPを用いた1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンの合成> 触媒としてのトリフルオロメタンスルホン酸の添加
触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物の代わりにトリフルオロメタンスルホン酸を使用した以外は、実施例4と同様の反応を同様の手順で行った。
<Synthesis of 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine using HFIP as a catalyst> Addition of trifluoromethanesulfonic acid as a catalyst Paratoluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst The same reaction as in Example 4 was carried out in the same procedure except that trifluoromethanesulfonic acid was used instead.
比較例5
<溶媒としてトルエンを用いた1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンの合成>
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるパラフェニレンジアミン30.0g(0.28モル)、触媒としてパラトルエンスルホン酸1水和物2.1g(0.011モル)、反応溶媒としてトルエン300gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温110℃に到達したところで、HFA、55.8g(0.34モル、1.2当量)を加え、110℃で24時間、反応を行った。
<Synthesis of 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine using toluene as a solvent>
In a 1 L stainless steel pressure reactor equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 30.0 g (0.28 mol) of paraphenylenediamine as a raw material and 2.1 g of paratoluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst (. 0.011 mol), 300 g of toluene as a reaction solvent was added, the inside of the reactor was replaced with nitrogen, and then heated with an oil bath. When the internal temperature reached 110 ° C., HFA, 55.8 g (0.34 mol, 1.2 equivalents) was added, and the reaction was carried out at 110 ° C. for 24 hours.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的物である1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンが19.3%、パラフェニレンジアミンが78.1%、その他が2.6%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. The 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine was 19.3%, the paraphenylenediamine was 78.1%, and the others were 2.6%.
表3に、実施例5~7、比較例5の結果を示す。
表3に示す様に、パラトルエンスルホン酸1水和物を触媒として用いた実施例6は、触媒を使用していない実施例5と比べ、目的物の選択率に向上した(92.0%)。 As shown in Table 3, Example 6 using paratoluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst improved the selectivity of the target product as compared with Example 5 without a catalyst (92.0%). ).
トリフルオロメタンスルホン酸を触媒として用いた実施例7は、パラトルエンスルホン酸1水和物を触媒として用いた実施例6と比べ、目的物の選択率は同等であった(93.9%)。 Example 7 using trifluoromethanesulfonic acid as a catalyst had the same selectivity of the target product as Example 6 using paratoluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst (93.9%).
溶媒にトルエンを用いた比較例5は、実施例6に比べ、反応温度が高い(120℃)にも関わらず、目的物の選択率が低かった(19.3%)。 In Comparative Example 5 in which toluene was used as the solvent, the selectivity of the target product was lower (19.3%) than in Example 6 even though the reaction temperature was high (120 ° C.).
実施例8
[1,3-ビス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヒドロキシ-2-プロピル)-4,6-フェニレンジアミンの合成]
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料であるメタフェニレンジアミン25.0g(0.23モル)、触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸3.47g(0.023モル)、および反応溶媒であるHFIP250gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA92.1g(0.56モル、2.4当量)を加え、80℃で24時間、反応を行った。
[Synthesis of 1,3-bis (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) -4,6-phenylenediamine]
A 1 L stainless steel pressure reactor equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 25.0 g (0.23 mol) of metaphenylenediamine as a raw material, and 3.47 g (0.023 mol) of trifluoromethanesulfonic acid as a catalyst. ) And 250 g of HFIP as a reaction solvent, the inside of the reactor was replaced with nitrogen, and then heated with an oil bath. When the internal temperature reached 80 ° C., 92.1 g of HFA (0.56 mol, 2.4 equivalents). Was added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 24 hours.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的とする1,3-ビス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヒドロキシ-2-プロピル)-4,6-フェニレンジアミンが99.2%、その他が0.8%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. 1,3-bis (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) -4,6-phenylenediamine 99.2%, others 0.8% Met.
実施例9
[9,9-ビス(4-アミノ-3-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヒドロキシ-2-プロピル)フェニル)フルオレンの合成]
圧力計、温度計および攪拌機を備えた1Lのステンレス鋼製耐圧反応器に、原料である9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン80.0g(0.23モル)、触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸1.70g(0.011モル)、および反応溶媒であるHFIP400gを入れ、反応器内を窒素で置換した後、オイルバスにより加熱し、内温80℃に到達したところで、HFA91.5g(0.55モル、2.4当量)を加え、80℃で20時間、反応を行った。
[Synthesis of 9,9-bis (4-amino-3- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) phenyl) fluorene]
A 1 L stainless steel pressure reactor equipped with a pressure gauge, a thermometer and a stirrer, 80.0 g (0.23 mol) of 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene as a raw material, and trifluoromethanesulfone as a catalyst. 1.70 g (0.011 mol) of acid and 400 g of HFIP as a reaction solvent were added, the inside of the reactor was replaced with nitrogen, and then heated with an oil bath. When the internal temperature reached 80 ° C., 91.5 g (0) of HFA was added. .55 mol (2.4 equivalents) was added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 20 hours.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、反応液をサンプリングして、反応物の組成(選択率)をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、それぞれ面積%で表して、目的とする9,9-ビス(4-アミノ-3-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヒドロキシ-2-プロピル)フェニル)フルオレンが96.3%、その他が3.7%であった。 After the reactor was cooled to room temperature (20 ° C.) to complete the reaction, the reaction solution was sampled and the composition (selectivity) of the reaction product was measured by gas chromatography. 9,9-bis (4-amino-3- (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-hydroxy-2-propyl) phenyl) fluorene is 96.3%, others are 3 It was 0.7%.
実施例1~9の結果からわかるように、HFIPを溶媒として用いる本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法は、種々の芳香族ジアミンに対して、イミン類の副生が少なく、相当するHFIP基含有ジアミンが高い選択率および収率で得られた。 As can be seen from the results of Examples 1 to 9, the method for producing an HFIP group-containing diamine of the present invention using HFIP as a solvent has less by-products of imines with respect to various aromatic diamines and corresponds to the HFIP group. The contained diamine was obtained with high selectivity and yield.
実施例10
[脱水試薬を用いた脱水閉環による含フッ素芳香族ポリイミドの合成]
窒素導入管および攪拌翼を備えた容量500mLの四口フラスコに、実施例1で合成した5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンを33.4g(0.061モル)、および6FDAを27.2g(0.061モル)加え、さらに、有機溶剤としてDMAcを111g加え、窒素雰囲気下、恒温槽(20℃)で24時間攪拌した後、ピリジン10.2g(0.13モル)、無水酢酸13.1g(0.13モル)を順に加え、窒素雰囲気下、室温(20℃)で3時間攪拌し、イミド化を行った。その後、DMAcを加えてイミド化後の反応液を希釈し、加圧濾過することで、式(26)で表される繰り返し単位を含むポリイミドのDMAc溶液を合成した。得られたポリイミド溶液をゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ(以降、GPCと略すことがある)による分子量の測定を行ったところ、Mw=120500、Mw/Mn=2.3であった。Mwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量である。
Example 10
[Synthesis of Fluorine-Containing Aromatic Polyimide by Dehydration Ring Closure Using Dehydration Reagent]
5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl) synthesized in Example 1 in a 500 mL four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirring blade. Add 33.4 g (0.061 mol) of -2,2'-dimethylbenzidine and 27.2 g (0.061 mol) of 6FDA, and add 111 g of DMAc as an organic solvent. After stirring at 20 ° C. for 24 hours, 10.2 g (0.13 mol) of pyridine and 13.1 g (0.13 mol) of anhydrous acetic acid are added in this order, and the mixture is stirred at room temperature (20 ° C.) for 3 hours under a nitrogen atmosphere. , Imidization was performed. Then, DMAc was added to dilute the reaction solution after imidization, and the reaction solution was pressurized and filtered to synthesize a polyimide DMAc solution containing a repeating unit represented by the formula (26). When the molecular weight of the obtained polyimide solution was measured by gel permeation chromatography (hereinafter, may be abbreviated as GPC), it was found to be Mw = 120500 and Mw / Mn = 2.3. Mw is a weight average molecular weight and Mn is a number average molecular weight.
なお、GPCには、東ソー株式会社製、機種名:HLC-8320GPC、カラム:TSKgel SuperHZM-Hを用い、展開溶剤にはTHFを用いた。
実施例11
含フッ素芳香族ジアミンを実施例7で合成した1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンを用いた以外は、実施例10と同様の操作を実施し、式(27)で表される繰り返し単位を含むポリイミド溶液の分子量の測定を行ったところ、Mw=120760、Mw/Mn=2.3であった。なお、GPCには、前記機種および前記カラムを用い、展開溶剤にはTHFを用いた。
The same operation as in Example 10 was carried out except that 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine synthesized in Example 7 for the fluorine-containing aromatic diamine was used. When the molecular weight of the polyimide solution containing the repeating unit represented by (27) was measured, it was found to be Mw = 120760 and Mw / Mn = 2.3. The model and the column were used as the GPC, and THF was used as the developing solvent.
実施例12
[加熱脱水閉環による含フッ素芳香族ポリイミドの合成]
窒素導入管、ディーンシュターク管および攪拌翼を備えた容量300mLの三口フラスコに、実施例1で合成した5,5’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-2,2’-ジメチルベンジジンを43.5g(0.08モル)、および6FDAを35.5g(0.08モル)加え、さらに、有機溶剤としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を143gおよびトルエン50gを加え、窒素雰囲気下、オイルバスにより加熱し、内温180℃で7時間、反応を行った。
Example 12
[Synthesis of Fluorine-Containing Aromatic Polyimide by Heat Dehydration Ring Closure]
The 5,5'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-tri) synthesized in Example 1 was placed in a 300 mL three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, a toluene tube and a stirring blade. Add 43.5 g (0.08 mol) of fluoroethyl) -2,2'-dimethylbenzidine and 35.5 g (0.08 mol) of 6FDA, and add N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as an organic solvent. ) Was added 143 g and 50 g of toluene, and the mixture was heated in an oil bath under a nitrogen atmosphere, and the reaction was carried out at an internal temperature of 180 ° C. for 7 hours.
反応器を室温(20℃)まで冷却し反応を終了させた後、式(26)で表される繰り返し単位を含むポリイミド溶液をサンプリングして、GPCによる分子量の測定を行ったところ、Mw=87190、Mw/Mn=2.1であった。なお、GPCには、前記機種および前記カラムを用い、展開溶剤にはTHFを用いた。 After cooling the reactor to room temperature (20 ° C.) and terminating the reaction, a polyimide solution containing a repeating unit represented by the formula (26) was sampled and the molecular weight was measured by GPC. As a result, Mw = 87190. , Mw / Mn = 2.1. The model and the column were used as the GPC, and THF was used as the developing solvent.
実施例13
含フッ素芳香族ジアミンを実施例7で合成した1-(2-ヒドロキシヘキサフルオロ-2-プロピル)-2,5-フェニレンジアミンを用いた以外は、実施例12と同様の操作を実施し、得られたポリイミド溶液の分子量の測定を行ったところ、Mw=91110、Mw/Mn=2.3であった。なお、GPCには、前記機種および前記カラムを用い、展開溶剤にはTHFを用いた。
Example 13
The same operation as in Example 12 was carried out except that 1- (2-hydroxyhexafluoro-2-propyl) -2,5-phenylenediamine synthesized in Example 7 for the fluorine-containing aromatic diamine was used. When the molecular weight of the obtained polyimide solution was measured, it was found that Mw = 91110 and Mw / Mn = 2.3. The model and the column were used as the GPC, and THF was used as the developing solvent.
実施例14
[含フッ素芳香族ポリアミドの合成]
窒素導入管、滴下ロートおよび攪拌翼を備えた容量500mLの四口フラスコに、実施例3で合成した3,3’-ビス(1-ヒドロキシ-1-トリフルオロメチル-2,2,2-トリフルオロエチル)-4,4’-メチレンジアニリンを53.0g(0.1モル)、およびDMAcを55g加えた。次に、THF55gにテレフタル酸クロリド20.3gを溶解させた溶液を窒素雰囲気下、恒温槽により内温を10℃以下に保ちながら、滴下ロートにて添加した。添加終了後、内温を室温(25℃)まで昇温し、1時間熟成させた後、式(28)で表される繰り返し単位を含むポリアミド溶液をサンプリングして、GPCによる分子量の測定を行ったところ、Mw=760000、Mw/Mn=2.2であった。なお、GPCには、前記機種および前記カラムを用い、展開溶剤にはTHFを用いた。
[Synthesis of Fluorine-Containing Aromatic Polyamide]
The 3,3'-bis (1-hydroxy-1-trifluoromethyl-2,2,2-tri) synthesized in Example 3 was placed in a 500 mL four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, a dropping funnel and a stirring blade. Fluoroethyl) -4,4'-methylenedianiline was added in an amount of 53.0 g (0.1 mol), and DMAc was added in an amount of 55 g. Next, a solution prepared by dissolving 20.3 g of terephthalic acid chloride in 55 g of THF was added by a dropping funnel under a nitrogen atmosphere while keeping the internal temperature at 10 ° C. or lower in a constant temperature bath. After the addition is completed, the internal temperature is raised to room temperature (25 ° C.) and aged for 1 hour, and then a polyamide solution containing a repeating unit represented by the formula (28) is sampled and the molecular weight is measured by GPC. As a result, Mw = 760000 and Mw / Mn = 2.2. The model and the column were used as the GPC, and THF was used as the developing solvent.
実施例10~14の結果からわかるように、本発明のHFIP基含有ジアミンの製造方法において、得られた含フッ素芳香族ジアミンを用いることにより、自立膜が作成可能な高分子量体の含フッ素ポリイミドおよび含フッ素ポリアミドが得られた。 As can be seen from the results of Examples 10 to 14, in the method for producing a HFIP group-containing diamine of the present invention, a fluorine-containing polyimide of a high molecular weight substance capable of producing a self-supporting film by using the obtained fluorine-containing aromatic diamine. And a fluorine-containing polyamide was obtained.
Claims (14)
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF3)2OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
含フッ素芳香族ジアミンの製造方法であって、
前記芳香族ジアミンが、式(1)
で表され、
前記芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF3)2OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンが、式(2)
で表される、
含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 Aromatic diamine and
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
A step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine in which a -C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material.
A method for producing a fluorine-containing aromatic diamine.
The aromatic diamine is the formula (1).
Represented by
Among the aromatic diamines, the fluorine-containing aromatic diamine in which a —C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group is represented by the formula (2).
Represented by,
A method for producing a fluorine-containing aromatic diamine.
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(4)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
請求項1に記載の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 Equation (3)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone was reacted in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (4)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to claim 1 .
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(6)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
請求項1または請求項2に記載の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 Equation (5)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone was reacted in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (6)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to claim 1 or 2 .
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(8)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
請求項1または請求項2に記載の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 Equation (7)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (8)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to claim 1 or 2 .
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
出発原料である芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF 3 ) 2 OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
含フッ素芳香族ジアミンの製造方法であって、
前記芳香族ジアミンが、式(9)
前記芳香族ジアミン中の、アミノ基を有する芳香環に-C(CF 3 ) 2 OH基が結合した含フッ素芳香族ジアミンが、式(10)
で表される、
含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 Aromatic diamine and
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
A step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine in which a -C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group in an aromatic diamine as a starting material .
A method for producing a fluorine-containing aromatic diamine.
The aromatic diamine is the formula (9).
Among the aromatic diamines, the fluorine-containing aromatic diamine in which a —C (CF 3 ) 2 OH group is bonded to an aromatic ring having an amino group is represented by the formula (10).
Represented by ,
A method for producing a fluorine-containing aromatic diamine.
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(11)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る工程を含む、
請求項5に記載の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 With para-phenylenediamine,
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (11)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to claim 5 .
請求項5または請求項6に記載の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 The fluorine-containing aromatic diamine represented by the formula (11)
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to claim 5 or 6 .
ヘキサフルオロアセトンを、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(12)
で表される含フッ素芳香族ジアミン化合物を得る工程を含む、
請求項5に記載の含フッ素芳香族ジアミンの製造方法。 With meta-phenylenediamine,
Hexafluoroacetone,
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (12)
Including the step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine compound represented by
The method for producing a fluorine-containing aromatic diamine according to claim 5 .
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(2)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る第1の工程と、
式(2)で表される含フッ素芳香族ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を反応させて、含フッ素芳香族ポリアミック酸を得る第2の工程と、
前記含フッ素芳香族ポリアミック酸を脱水閉環させて、含フッ素芳香族ポリイミドを得る第3の工程とを含む、
含フッ素芳香族ポリイミドの製造方法。 Equation (1)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (2)
The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
The second step of reacting the fluorine-containing aromatic diamine represented by the formula (2) with the tetracarboxylic acid dianhydride to obtain a fluorine-containing aromatic polyamic acid, and
A third step of dehydrating and ring-closing the fluorinated aromatic polyamic acid to obtain a fluorinated aromatic polyimide is included.
A method for producing a fluorine-containing aromatic polyimide.
ヘキサフルオロアセトンを、Hexafluoroacetone,
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
式(10)Equation (10)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る第1の工程と、The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
式(10)で表される含フッ素芳香族ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を反応させて、含フッ素芳香族ポリアミック酸を得る第2の工程と、The second step of reacting the fluorinated aromatic diamine represented by the formula (10) with the tetracarboxylic acid dianhydride to obtain a fluorinated aromatic polyamic acid, and
前記含フッ素芳香族ポリアミック酸を脱水閉環させて、含フッ素芳香族ポリイミドを得る第3の工程とを含む、A third step of dehydrating and ring-closing the fluorinated aromatic polyamic acid to obtain a fluorinated aromatic polyimide is included.
含フッ素芳香族ポリイミドの製造方法。A method for producing a fluorine-containing aromatic polyimide.
で表される芳香族ジアミンと、
ヘキサフルオロアセトンを
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、
式(2)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る第1の工程と、
式(2)で表される含フッ素芳香族ジアミンと、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドを反応させて、含フッ素芳香族ポリアミドを得る第2の工程とを含む、
含フッ素芳香族ポリアミドの製造方法。 Equation (1)
Aromatic diamine represented by
Hexafluoroacetone
Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
Equation (2)
The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
A second step of reacting a fluorinated aromatic diamine represented by the formula (2) with a dicarboxylic acid or a derivative thereof, or a dicarboxylic acid dihalide to obtain a fluorinated aromatic polyamide.
A method for producing a fluorine-containing aromatic polyamide.
ヘキサフルオロアセトンを、Hexafluoroacetone,
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール中で反応させ、Reaction in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and
式(10)Equation (10)
で表される含フッ素芳香族ジアミンを得る第1の工程と、The first step of obtaining a fluorine-containing aromatic diamine represented by
式(10)で表される含フッ素芳香族ジアミンと、ジカルボン酸もしくはその誘導体、またはジカルボン酸ジハライドを反応させて、含フッ素芳香族ポリアミドを得る第2の工程とを含む、A second step of reacting a fluorinated aromatic diamine represented by the formula (10) with a dicarboxylic acid or a derivative thereof, or a dicarboxylic acid dihalide to obtain a fluorinated aromatic polyamide.
含フッ素芳香族ポリアミドの製造方法。A method for producing a fluorine-containing aromatic polyamide.
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