JP7184135B2 - 重合性s-トリアジン誘導体及びこれを用いた硬化性組成物、並びにこれらを用いた硬化物及び成形材料 - Google Patents
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Description
[1] 下記一般式(1)で表されることを特徴とする、重合性s-トリアジン誘導体。
[3] 融点と発熱開始温度との差が15℃以上である[1]又は[2]に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
[5] 前記一般式(1)中、m及びnが、それぞれ独立して、0~2の整数である[1]~[4]のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
[6] 前記一般式(1)中、R1が、置換基を有していてもよいアリール基であり、R2が、水素原子又は炭素数1~6の直鎖状或いは分岐状のアルキル基である[1]~[5]のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
[7] 前記一般式(1)中、R1及びR2が、互いに結合して環を形成していてもよい、炭素数1~6の直鎖状或いは分岐状のアルキル基である[1]~[5]のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
[10] [9]に記載の硬化性組成物を硬化してなることを特徴とする、硬化物。
[11] [10]に記載の硬化物を少なくとも含有することを特徴とする、成形材料。
[12] [10]に記載の硬化物を少なくとも含有することを特徴とする、構造材料。
本実施形態の硬化性組成物は、上記一般式(1)で表される重合性s-トリアジン誘導体を少なくとも含有するものである。ここで、上記一般式(1)で表される重合性s-トリアジン誘導体は、1種類のみを単独で、又は2種類以上を任意の組み合せ及び比率で用いことがきる。本実施形態の硬化性組成物は、上記一般式(1)で表される重合性s-トリアジン誘導体のみを含むものであっても、他の成分をさらに含むものであってもよい。他の成分としては、熱硬化性樹脂等の樹脂成分;エチレン性不飽和基含有化合物、架橋剤乃至硬化剤;熱硬化型触媒;熱重合開始剤、光重合開始剤等の重合開始剤;重合促進剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらは、1種類のみを単独で、又は2種類以上を任意の組み合せ及び比率で用いことがきる。
[1H-NMR,13C-NMR]
1H-NMR及び13C-NMRは、BRUKER社製AC400Pを用いて測定した。測定方法としては、得られた化合物は、重水素化クロロホルム又は重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、サンプル濃度10mg/mlでテトラメチルシラン(TMS)を内部標準物質として測定を実施した。
赤外吸収スペクトルは、日本分光社製フーリエ変換型赤外分光光度計JASCO FT/IR4200を用い、臭化カリウム錠剤法にて測定した。
重合性s-トリアジン誘導体の融点Tm(℃)は、日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC7000)測定で得られたDSC曲線の吸熱ピークトップの温度を、重合性s-トリアジン誘導体の融点とした。
重合性s-トリアジン誘導体の発熱開始温度Ti(℃)、並びに硬化物のガラス転移温度Tg(℃)及び熱分解温度(空気中5%重量減少温度)Td5(℃)は、日立ハイテクサイエンス製の示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA7220)、日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量計(DSC7000)、及び日立ハイテクサイエンス製の熱機械的分析装置(TMA7100)を用いて測定した。
なお、TG/DTA測定においては、サンプル5~10mgを量り取り、空気気流又は窒素気流(300mL/分)中、10℃/分の昇温速度で室温から200℃までの加熱を行った。また、TMA測定においては、サンプル30mgを量り取り、空気気流又は窒素気流(200mL/分)中、10℃/分の昇温速度及び荷重100mNで、圧縮荷重法により測定した。
ここで、重合性s-トリアジン誘導体の発熱開始温度Tiは、得られたDSC曲線の発熱ピークのオンセット値とした。また、硬化物のガラス転移温度Tgは、得られたTMA曲線から外挿法により求めた。さらに、硬化物の熱分解温度Td5は、得られた空気中TG曲線において5%重量が減少した時点の温度とした。
反応終了後、得られた反応生成液を分液ロートに移し、飽和食塩水で3回洗浄し、その後に有機相を回収した。この有機相に無水硫酸ナトリウムを加え、一晩攪拌して脱水した。その後、最終的に得られた液をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、さらにエバポレーターでテトラヒドロフランを留去することで、粗生成物を得た。この粗生成物をトルエンとヘキサンの混合溶液で再結晶し、吸引濾過で回収した後、0.03mmHg、120℃で昇華精製することで、粉末状の白色固体を得た(収率59%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6):δ(ppm)=7.18(t,1H,Ar-H),7.40(t,2H,Ar-H),7.60(d,2H,Ar-H),11.15(s,1H,N-H).
反応終了後、得られた反応生成液を分液ロートに移し、蒸留水で3回及び食塩水で3回洗浄し、その後に、三角フラスコに移した。次いで三角フラスコ内に無水硫酸ナトリウムを加えて、一晩撹拌して脱水した。その後、最終的に得られた液をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、さらにエバポレーターでクロロホルムを留去することで、粗生成物を得た。この粗生成物をメタノールと水の混合溶媒で再結晶し、80℃で減圧乾燥を行うことで、粉末状の白色固体を得た(収率51%)。
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=78.3,82.7,120.3,122.7,122.8,123.6,124.3,125.5,125.8,129.0,129.6,129.8,137.3,166.2.
FT-IR[KBr(cm-1)]:3276(≡C-H),3203(N-H),1616(C=C),1567(C=N),1497(C=C).
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=2.23(s,6H,CH3),7.14(d,2H,m-Ar-H),7.20(m,1H,p-Ar-H),7.67(s,1H,NH).
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=18.5,128.5,128.6,132.2,135.7,165.5,170.3,171.7.
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=2.22(s,6H,CH3),3.08(d,2H,ethynyl-H),6.97(s,1H,N-H),6.88-7.36(m,11H,Ar-H).
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=18.7,77.9,78.2,82.8,82.9,122.5,122.8,123.1,123.4,125.3,125.5,127.9,128.4,129.1,129.4,129.7,133.4,136.0,151.5,151.6,168.2,172.0,172.6.
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=3.24(s,6H,CH3).
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=37.0,164.7,169.8.
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=3.05(s,6H,CH3),3.09(s,2H,ethynyl-H),7.15(t,1H,o-Ar-H),7.16(t,1H,o-Ar-H),7.28(s,1H,o-Ar-H),7.29(m,2H,m-Ar-H,p-Ar-H),7.32(m,2H,m-Ar-H,p-Ar-H),7.34(s,1H,o-Ar-H).
13C-NMR(100 MHz,CDCl3):δ(ppm)=36.6,77.9,82.9,122.8,123.2,125.5,129.2,129.4,151.9,167.4,171.9.
FT-IR[KBr(cm-1)]:3292(≡C-H),1598(C=C),1525(C=N),1480(C=C).
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=1.62-1.74(m,6H,CH2),3.82(ts,2H,N-CH2).
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=24.3,25.7,45.4,163.6,170.2.
1H-NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ(ppm)=1.53-1.67(m,6H,-CH2-),3.65(ts,4H,N-CH2-C),7.15(td,2H,o-Ar-H),7.27-7.33(m,6H,o-Ar-H,m-Ar-H,p-Ar-H).
13C-NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ(ppm)=24.6,25.7,77.9,82.9,122.8,123.2,125.5,129.2,129.3,151.9,166.2,172.0.
反応終了後、得られた反応生成液を分液ロートに移し、蒸留水で3回洗浄し、その後に三角フラスコに移した。次いで三角フラスコ内に無水硫酸ナトリウムを加えて、一晩撹拌して脱水した。その後、最終的に得られた液をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、さらにエバポレーターでクロロホルムを留去することで、粗生成物を得た。この粗生成物をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、吸引濾過で回収した後、0.03mmHg、110℃で昇華精製することで、粉末状の白色固体を得た(収率45%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=7.181(d,2H,o-Ar-H),7.347(t,1H,p-Ar-H),7.471(t,2H,m-Ar-H).
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=3.11(s,2H,ethynyl-H),7.11(m,4H,o-Ar-H),7.23(m,3H,o-Ar-H,p-Ar-H),7.30(t,2H,o-Ar-H),7,35(m,4H,m-Ar-H,p-Ar-H).
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=78.4,82.6,121.4,122.3,123.6,125.1,126.3,129.6,129.6,130.1,151.3,151.6,173.6,173.8.
FT-IR[KBr(cm-1)]:3301(≡C-H),1595(C=C),1567(C=N),1481(C=C).
反応終了後、得られた反応生成液を分液ロートに移し、飽和食塩水で3回洗浄し、その後に有機相を回収した。この有機相に無水硫酸ナトリウムを加え、一晩攪拌して脱水した。その後、最終的に得られた液をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、さらにエバポレーターでテトラヒドロフランを留去することで、粗生成物を得た。この粗生成物をクロロホルム単一溶媒で再結晶し、吸引濾過で回収した後、80℃で減圧乾燥を行うことで、粉末状の淡黄色固体を得た(収率36%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6):δ(ppm)=4.13(s,2H,ethynyl-H),7.46(d,4H,m-Ar-H),7.60(s,4H,o-Ar-H),10.51(s,2H,N-H).
13C-NMR(100MHz,DMSO-d6):δ(ppm)=80.2,83.6,116.4,120.7,132.2,138.9,163.8,168.3.
FT-IR[KBr(cm-1)]:3362(≡C-H),3290(N-H),2360(C≡C),1614(C=C),1567(C=N),1508(C=C),834(C-Cl).
反応終了後、得られた反応生成液を分液ロートに移し、蒸留水で3回洗浄し、その後に有機相を回収した。この有機相に無水硫酸ナトリウムを加え、一晩攪拌して脱水した。その後、最終的に得られた液をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、さらに減圧蒸留によってベンゾニトリルを留去することで、粗生成物を得た。この粗生成物をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、吸引濾過で回収した後、60℃で減圧乾燥を行うことで、粉末状の淡黄色固体を得た(収率29%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6):δ(ppm)=4.08(s,2H,ethynyl-H),7.27(d,4H,m-Ar-H),7.32(m,3H,o-Ar-H,p-Ar-H),7.43(t,2H,m-Ar-H),7.66(t,4H,o-Ar-H),10.0(s,2H,N-H).
13C-NMR(100MHz,DMSO-d6):δ(ppm)=79.9,83.7,115.4,119.9,122.1,125.5,129.6,132.0,139.9,152.2,165.0,170.7.
FT-IR[KBr(cm-1)]:3405(≡C-H),3272(N-H),2361(C≡C),1601(C=C),1570(C=N),1495(C=C),1191(Ph-O).
反応終了後、得られた反応生成液からエバポレーターを用いてテトラヒドロフランを留去した。次いで、クロロホルムに溶解させた後に分液ロートに移し、蒸留水で水相が透明になるまで洗浄した後に有機相を回収した。この有機相に無水硫酸ナトリウムを加え、一晩攪拌して脱水した。その後、その後、最終的に得られた液をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、さらにエバポレーターでクロロホルムを留去することで、粗生成物を得た。この粗生成物を0.02mmHg,100℃で昇華精製した後、ヘキサン単一溶液で再結晶を行い、吸引濾過で回収し、再度0.02mmHg,90℃で昇華精製することで、粉末状の白色固体を得た(収率42%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=7.53(t,2H,m-Ar-H),7.63(t,1H,p-Ar-H),8.49(d,2H,o-Ar-H).
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)=3.12(s,2H,ethynyl-H),7.22(td,2H,o-Ar-H),7.35-7.46(m,8H,o-Ar-H,m-Ar-H,p-Ar-H),7.56(t,1H,p-Ar-H),8.30(s,2H,o-Ar-H).
13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)=78.4,82.6,122.5,123.6,125.2,128.7,129.3,129.5,129.9,133.5,134.3,151.5,172.7,176.1.
[作製例1]
実施例1で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M1)をアルミ製の容器に入れ、融点付近で1時間加熱したのち段階的に240℃まで昇温し、そのまま2時間加熱を行うことで、作製例1の硬化物を得た。この硬化物の物性値は、ガラス転移温度が293℃、空気中5%重量減少温度が426℃であった。
重合性s-トリアジン誘導体(M1)に代えて実施例2で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M2)を用いる以外は、作製例1と同様に行い、作製例2の硬化物を得た。この硬化物の物性値は、ガラス転移温度が288℃、空気中5%重量減少温度が416℃であった。
重合性s-トリアジン誘導体(M1)に代えて実施例3で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M3)を用いる以外は、作製例1と同様に行い、作製例3の硬化物を得た。この硬化物の物性値は、ガラス転移温度が273℃、空気中5%重量減少温度が415℃であった。
重合性s-トリアジン誘導体(M1)に代えて実施例4で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M4)を用いる以外は、作製例1と同様に行い、作製例4の硬化物を得た。この硬化物の物性値は、ガラス転移温度が311℃、空気中5%重量減少温度が415℃であった。
重合性s-トリアジン誘導体(M1)に代えて比較例1で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M5)を用いる以外は、作製例1と同様に行い、比較作製例1の硬化物を得た。この硬化物の物性値は、ガラス転移温度が256℃、空気中5%重量減少温度が421℃であった。
重合性s-トリアジン誘導体(M1)に代えて比較例2で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M6)を用いる以外は、作製例1と同様に行った。しかしながら、融解とともに熱硬化が進行し、良好な熱硬化物が得られなかった。
重合性s-トリアジン誘導体(M1)に代えて比較例3で合成した重合性s-トリアジン誘導体(M7)を用いる以外は、作製例1と同様に行い、比較作製例3の硬化物を得た。この硬化物の物性値は、ガラス転移温度が276℃、空気中5%重量減少温度が422℃であった。
Claims (13)
- 下記一般式(1)で表されることを特徴とする、重合性s-トリアジン誘導体。
- 150℃以下の融点を有する請求項1に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
- 融点と発熱開始温度との差が15℃以上である請求項1又は2に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
- 前記一般式(1)中、R3及びR4が、水素原子である請求項1~3のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
- 前記一般式(1)中、m及びnが、それぞれ独立して、0~2の整数である請求項1~4のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
- 前記一般式(1)中、R1が、置換基を有していてもよいアリール基であり、R2が、水素原子又は炭素数1~6の直鎖状或いは分岐状のアルキル基である請求項1~5のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
- 前記一般式(1)中、R1及びR2が、互いに結合して環を形成していてもよい、炭素数1~6の直鎖状或いは分岐状のアルキル基である請求項1~5のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の重合性s-トリアジン誘導体を少なくとも含有することを特徴とする、硬化性組成物。
- 溶媒を含まないことを特徴とする、請求項9に記載の硬化性組成物。
- 請求項9又は10に記載の硬化性組成物を硬化してなることを特徴とする、硬化物。
- 請求項11に記載の硬化物を少なくとも含有することを特徴とする、成形材料。
- 請求項11に記載の硬化物を少なくとも含有することを特徴とする、構造材料。
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