JPH01290637A - パリレン二量体の改良された製造方法 - Google Patents

パリレン二量体の改良された製造方法

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JPH01290637A
JPH01290637A JP63112678A JP11267888A JPH01290637A JP H01290637 A JPH01290637 A JP H01290637A JP 63112678 A JP63112678 A JP 63112678A JP 11267888 A JP11267888 A JP 11267888A JP H01290637 A JPH01290637 A JP H01290637A
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は総括的にはパリレンニ量体である2、2−パラ
シクロファンの改良された製造方法に関する0本発明は
、−態様において、2.・2−パラシクロファンを比較
的高い収率で製造する改良方法を指向するものである0
本発明は、それ以上の態様において、p−メチルベンジ
ルトリメチルアンモニウムヒドロキシドを補助溶剤及び
/又は所定の反応プロモーターの存在においてホフマン
脱離することによるバリレンニ量体の製造方法に関する
従迷n支術 パリレンとは下記の構造: CHt −CH。
の二量体から誘導される一層のポリ−p−キシリレンに
適用される総称である。
パリレンは優れたバリヤー特性を有し及び比較的高い温
度で使用することができる不活性、透明な相似コーティ
ングである。該コーティングは薄いフィルムにし及び種
々の幾何学形状の基板通りにすることができることによ
り、広範囲の分野、特にエレクトロニクス産業において
相似コーティングとして用いるのに理想的に適している
しかしながら、パリレンコーティングが作られる二量体
自体は、p−キシレンの熱分解或はp−メチルベンジル
トリメチルアンモニウムヒドロキシドのホフマン脱離反
応を経て作られ及び比較的低い収率で得られるのが普通
である。よって、パリレンを相似コーティングとして適
用する総括プロセスは高価であり及びその他の方法を用
い得る場合にはそれを適用することはひどく制限される
種々のルートによるp−キシレンポリマーの製法が特許
文献に報告されてきた0例えば、1955年9月27日
にイー、アイ、デュポンドネマーアンドカンパニーに発
行された米国特許2.719.131号は、p−キシレ
ンの蒸気を塩素ガスの存在において熱分解させるポリ−
p−キシレンの製造プロセスを開示した。
また、1951年3月7日に特許付与された英国特許6
50,947号では、p−キシレンを気化させて熱分解
させた後に冷却室の壁土でポリマー生成を検出した。
1964年9月15日に発行された米国特許3、149
.175号に、ジ−パラ−キシリレンを10%及びそれ
以上の収率で製造するプロセスが報告された。そのプロ
セスは、スチームとp−キシレンとの混合物を温度的8
00°〜1000℃で熱分解して遊離ラジカルを発生さ
せ及び反応性ジラジカルを流動媒質中に凝縮させること
を含むものであった。
一層最近には、1985年7月30日にドイツ連邦共和
国のハルトムードへルトナー(HartmutHirt
ner)に発行された米国特許4.532.369号は
、p−メチルベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキ
シドから2.2−p−シクロファンを製造プロセスを開
示し及び特許請求している。該特許には、そこに開示し
ている発明以前に存在した公知のプロセスは低い収率を
与えるにすぎず或は出発原料は容易に得られなかったこ
とが示されている。特許所有者は、水性p−メチルベン
ジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドに水酸化ナト
リウム或は水酸化カリウムをジメチルスルホキシド(D
MSO)の存在において接触させることによって、70
%程に高い収率な得ることを示した。またl欄55〜5
8行に、ジメチルホルムアミド、N−メチル−ピロリド
ン或はスルホランのような他の匹敵し得る非プロトン性
溶媒の添加は効果を生じなかったことから、得られた高
い収率は驚くべきものであることも示された。
及豆Ω旦珀 従って、本発明の目的はパリレンの合成において用いら
れる二量体の改良製造方法を提供するにある0発明の別
の目的は2.2−パラシクロファンの製造方法を提供す
るにある0本発明のなおそれ以上の目的は、今まで文献
に開示された方法と対比して、二量体を相対的に高い収
率で製造する方法を提供するにある0発明の別の目的は
、簡潔及び効率的であり、それで2.2−パラシクロフ
ァン及びその種々の置換された誘導体の製造における総
厚価を低減させるのに有効な方法を提供するにある0本
発明の目的は、また、補助溶剤及び所定の反応プロモー
ターの存在において実施する方法を提供するにある0本
発明のそれ以上の目的は、補助溶剤と選択した群の反応
プロモーターとを組合わせて用いることによって所望の
二量体を高収率で与える二量体の製造方法を提供するに
ある。
本発明のなおそれ以上の目的は、二量体である2、2−
パラシクロファンを従来より一層効率的に及び−層高い
収率で製造する新規な方法を提供するにある。これらや
他の目的は本明細書中に記述する教示内容を見れば当業
者に容易に明らかになるものと思う。
本発明は、広い態様において、パリレンの製造において
用いられる2、2−パラシクロファンニ量体を製造する
改良方法を指向するものである。その方法は、補助溶剤
、例えば、アルキル置換された2−イミダゾリジノン及
び/又はクラウンエーテル或はメトキシアルコキシエー
テルから成る少なくとも1種の反応プロモーターの存在
においてp−メチルベンジルトリメチルアンモニウムヒ
ドロキシドに水酸化ナトリウム或は水酸化カリウムを接
触させることを含む。
及豆立1凱皇韮l 上述した通りに、本発明はパリレンニ量体を比較的高い
収率で及び容易に入手可能な出発原料から製造する簡潔
及び効率的な方法を提供する。前述したヘルトナーの特
許の教示内容に対照して、本明細書中に規定する通りの
補助溶剤及び反応プロモーターの組合せを二量体の製造
において用いる場合に、予期しないことに及び驚くべき
ことに、報告される70%より高くさえある収率の二量
体が得られることを見出した。
ホフマン脱離反応においてジメチルスルホキシドを用い
ることにより所望の二量体の収率を文献に開示された収
率を越えて増大させたが、反応系においてDMSOに代
えて補助溶剤及び所定の反応プロモーターを用いる場合
に収率をそれ以上にさえ増大させ得ることを観測した。
ヘルトナーの特許以前には、きわめて小さい収率の増大
が得られたにすぎず、そのためプロセスの費用は非常に
高いままであり、従ってパリレン相似コーティングの適
用は比較的高価な物質を製造するのに限られた。しかし
、ヘルトナープロセスが出現してさえ、プロセスを依然
より安価な品物のコーティングに拡張することができな
かった。パリレンの用途の大部分は、軍事用途或は最終
製品の値段が費用のかかるコーティングプロセスの使用
をジャスティファイすることができるエレクトロニクス
産業におけるそれらの用途に限られるものであった。
また、DMSO対第四アンモニウム塩のモル比を増大さ
せようとする企ては収率の増大に至らないことがわかっ
た。その上、DMSOは水及び苛性アルカリの存在にお
いて高い温度で分解し得、よって増大した量を用いるこ
とは実行し得なかったことが知られている。
本発明の方法において有用であることがわかった補助溶
剤はアルキル置換されたイミダゾリジノンである。この
ような化合物は、2〜4の低級アルキル基を環炭素或は
窒素原子に結合させたものを含む、好ましくは、低級ア
ルキル基は炭素原子1〜6、−層好ましくは1〜2を含
有する。メチル置換したイミダゾリドノンが最も好まし
い。
化合物の具体例は1.3−ジメチル−2−イミダゾリジ
ノン、1,3.4−トリメチル−2−イミダゾリジノン
、1.3.4.5−テトラメチル−2−イミダゾリジノ
ン、1.3−ジエチル−2−イミダゾリジノン、1.2
−ジメチル−3−エチル−2−イミダゾリジノン等を含
む。
本発明の改良方法において用いる反応プロモーターは、
ホフマン脱離反応を促進させそれでポリマー生成に有利
である競争反応に対比して反応の平衡を二量体の生成に
有利であるようにシフトさせるそれらのプロモーターで
ある0反応プロモーターが作用する正確な機構は依然研
究中であるが、プロモーターの存在することが二量体生
成への反応を促進させるのに臨界的な役割を果し、同時
にそのようにして生成した二量体が重合してパリレンに
なる反応を遅らせるものと考えられる。
限られた数の特定の反応プロモーターが本発明の方法に
おいて用いるのに適しており及びかかるプロモーターは
、二量体を増大した収率で得るべき場合には、特定の組
合せで用いるべきことを見出した。
本発明の方法によって二量体の収率な最適にさせるため
に適していることがわかった反応プロモーターは2つの
異なるカテゴリーに分類することができる0本発明の方
法において反応プロモーターとして用いることができる
第1群の化合物はクラウンエーテルである。これらは、
もち論、炭素、酸素及び水素で構成される環状エーテル
である。実際上、酸素原子4〜6及び炭素原子12〜1
8を含有するクラウンエーテルを本発明の方法において
用いることができる。特に好ましいのは18クラウン6
である。
本発明の方法において用いるのに適したクラウンエーテ
ルの具体例は12クラウン2(1,4,7゜10−テト
ラオキサシクロドデカン(CH2CH2O15クラウン
5 (1,4,7,10,13−ペンタオキサシクロオ
クタデカン(CH2CH2O18クラウン6 (1,4
,7,10,13゜16−ヘキサオキサシクロオクタデ
カン(CH2CH2Oベンゾ−15クラウン5、ビス[
(ベンゾ15クラウン5)メチル]ビメレート、ビス[
(12クラウン4)2−イルメチル]2−ドデシルー2
−メチルマロネート、ジベンゾ18クラウン6、ジベン
ゾ24クラウン6、ジシクロヘキサノ24クラウン8等
のエーテルである。
本方法において用いるのに適した第2群の反応プロモー
ターはアルコキシアルキル及びポリアルキレンオキシア
ルキルエーテルである。これらの化合物は時には「グリ
ス(glyme) Jと呼ばれ、ジタリメ、テトラメチ
ル、特にエーテルにメトキシ基をキャップした場合を含
む。
この群の内の化合物の具体例は、とりわけ、下記式のメ
チルメトキシエチルエーテルを含む;CH3−(−0−
(−CHz−) −−0−(CHaCHJ−) −−C
H2−CH2−)n−O−(CH2CH2O−)mCH
3(式中、nは1〜18、−層好ましくは2〜4の値を
有し、mは0或は1〜4である)。
実際、本発明の方法はホフマン脱離反応が進行するのに
適し及び二量体の生成が重合生成物、すなわちパリレン
の生成にまさって有利である条件下で行う0反応を水及
び有機相から成る2相系で行う場合に最良の結果が得ら
れることがわかった。
出発原料、すなわちp−メチルベンジルトリメチルアン
モニウムヒドロキシドは優先的に水性相に可溶性である
のに対し、二量体は優先的に有機相に可溶性である。望
ましくないポリマー生成は、2相の間の境界で行われる
のが普通である。すなわち、ポリマー生成について望ま
しくない競争反応が常にある。
前述した通りの反応を水性相及び有機相において行う、
有機相は、二量体が可溶性であり及び出発p−メチルベ
ンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドが極めて不
溶性の相である。広範囲の有機物質が有機媒質として使
用することができ及びベンゼン、トルエン、キシレンの
ような化合物、例えばバラ−キシレン、メタ−キシレン
、オルト−キシレン、ヘキサン、オクタン、メチレンク
ロリド等を含む。
所望の二量体の最適収率を一貫したベーシスで達成する
ために、反応混合物における成分のモル比を下記に示す
通りの所定の特定の範囲にすべきことがわかった: a)アルカリヒドロキシド対第四塩のモル比は約2:1
〜約20 : 1、好ましくは約5:1〜約12:1の
範囲内にすべきである。
b)補助溶剤対第四アンモニウム塩のモル比は約2=1
〜約30:1、好ましくは約8:1〜約20:1の範囲
内にすべきである。
C)水対第四アンモニウム塩のモル比は約20:1〜約
70=1、好ましくは約40:1〜約50:1の範囲内
にすべきである。
d)全反応プロモータ一対第四アンモニウム塩のモル比
は約20:1〜約1:1の範囲内にすべきである。実際
反応プロモーターがグリスである場合、グリスは約4:
1〜約8:1の範囲内で存在すべきことを観測した。1
8クラウン6のようなエーテルのモル比は約3:1〜約
1:1の範囲内にすべきである。
e)有機溶媒対第四アンモニウム塩のモル比は臨界的な
ものではないが、モル比が約10:1〜約80:1、−
層好ましくは約20:1〜約60:lの範囲内である場
合に、良好な結果が得られる。
上述した通りに、予期しないことに及び驚くべきことに
、補助溶剤を単独で或は所定の反応プロモーターと共に
用いることにより、ポリマー生成を最小にしながら著し
く増大した収率の二量体が得られることを見出した。
所望の二量体を最適な収率で得るためには、使用する反
応プロモーターの選定が重要である。最高の収率な最短
の反応期間で生じるには、組合せて用いるプロモーター
の少なくとも1種はグリスでなければならないことを観
測した0図に示す通りに、DMIとグリスとの組合せで
あるカーブBは18クラウン6単独よりも大きい収率を
与える。
上述した通りに、本発明の方法は、温度約50°〜約1
30℃、−層好ましくは約90°〜約120℃で行うの
が好ましい、この範囲より高い及び低い温度が採用でき
るが、それ程好ましくはない。
圧力は臨界的なものでなく、反応は大気圧、減圧或は過
圧において行うことができる。
p−メチルベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシ
ドはよく知られた化合物であり及び文献に報告された。
所望ならば、塩基を対応する第四アンモニウム塩、例え
ばハライドに反応させて該化合物を現場生成することが
できる。
また前述した通りに、従来技術のプロセスは主に比較的
多量のポリマー生成に至る競争反応が存在することによ
り、所望の二量体を比較的低い収率で与えた。故に、前
述した米国特許 4.532.369号に記載されている通りのへルトナ
ーのプロセスまでは、二量体の収率を増大させようとす
る企ては大部分失敗であったか、或は精々わずかの収率
増分が得られたにすぎなかった。
加えて、前述した通りに、DMSOは水及び苛性アルカ
リの存在において高温で分解し、故にそれを使用するこ
とは望まれない。
今迄、容認し得る二量体の製造方法を見出すことが難か
しいことにより、所望の二量体を最小の収率増大でのみ
達成することが可能であったにすぎない0文献中に高い
収率が示された多くの例では、効率的な商業運転につい
て必要な一貫性の度合をもって再現することは可能でな
かった。
上述した通りに、パリレンは優れた不活性、透明な相似
コーティングであり、該コーティングはその独特の性質
により、特にエレクトロニクス産業における広範囲の用
途に特に適したものにさせる。二量体から出発するコー
ティングの適用方法及びかかる適用を実施する装置は全
てよく知られており及び容易に入手し得る。
下記の例は現時点で本発明の実施について最良方式と考
えられるものを示す。
p−キシレン509.2グラムと、水20.3 mβ中
のK OH20,3グラムと、水8.95+nJZ中の
p−メチルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド1
2.35グラムと、DMSOS 0.4グラムとの混合
物を、攪拌器及び凝縮器を装備したガラス反応装置に装
入する。窒素をゆっくり系の中に流す、溶液を1時間か
けて90℃に加熱する。攪拌を90°〜91℃で40〜
50時間、反応研究中ずっと続ける0反応装置試料を採
取し、(G、C,)気相クロマトグラフィー分析によっ
て反応装置内の[2,2]バラシクロファン濃度を測定
する。結果を下記の表■に示す。
表−m−1 試料12 3 4 5 6 7 8 飢l p−キシレン400.0グラムと、水20.8 m 1
2中のK OH20,8グラムと、水8.4 m I2
中のp−メチルベンジルトリメチルアンモニウムクロリ
ド11.6グラムと、1.3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン80.0グラムと、テトラグリフ52.0グラ
ムと、ジグリフ51.フグラムと、18クラウン610
.7グラムとの混合物を用いる他は、例1の方法を繰り
返した1反応装置の試料を採取して(G、C,)気相ク
ロマトグラフィー分析によって反応装置内の[2,2]
パラシクロファン濃度を測定する。結果を下記の表II
に示す:表−−−旦 試 科:1 2 3 4 5 6 7 匠且 p−キシレン500.6グラムと、水20.4 m 1
2中のKOH,20,4グラムと、水9.4 m 12
中のp−メチルベンジルトリメチルアンモニウムクロリ
ド13.0グラムと、18クラウン610.1グラムと
の混合物を用いる他は例1の方法を繰り返した0反応装
置試料を採取し、(G、C,)気相クロマトグラフィー
分析によって[2,2]パラシクロファン濃度を測定す
る。結果を下記の表■に示す: 匠A DMSOいたバラシクロフ ンの1゛去p−キシレン4
57.7グラムと、水48.48mA中のNaOH32
,32グラムと、水18.8rr+J2中のp−メチル
ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド29.0グラ
ムと、DMSOL 18.5グラムとの混合物を攪拌器
を装備した1リツトルのステンレススチール反応装置に
装入する。窒素を用いて反応圧を35ps i (2,
5Kg/cm” )に調節する。溶液を1時間かけて1
20℃に加熱する。
攪拌を120@〜121℃でlO〜19時間反応研究中
ずっと続ける0反応装置試料を採取して(G、C,)気
相クロマトグラフィー分析によって反応装置内の2.2
−パラシクロファン濃度を測定する。結果を表■に示す
: 表−IV 試 料++  2 3 4 5 6 匠二 DMSOいこパラシクロフ ンの1゛ p−キシレン535グラムと、水50.4 mβ中のN
aOH33,6グラムと、水18.01mj2中のp−
メチルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド24.
9グラムと、0MSO21,7グラムとの混合物を攪拌
器を装備した1リツトルのステンレススチール反応装置
に装入する。窒素を用いて反応圧を35ps i (2
,5Kg/cm” )に調節する。溶液を1時間かけて
120℃に加熱する0反応研究中ずっと攪拌を1200
〜121℃で10〜19時間続ける0反応装置試料を採
取して(G、C,)気相クロマトグラフィー分析によっ
て反応装置内の2.2−パラシクロファン濃度を測定す
る。結果を下記の表Vに示す: 試 料:1234567 肛 DMSOいこバージ ロフ ンの1゛ p−キシレン490.2グラムと、水49.2 m 1
2中のNaOH32,8グラムと、水18.06mJ2
中のp−メチルベンジルトリメチルアンモニウムクロリ
ド24.94グラムと、DMSO64,8グラムとの混
合物を、攪拌器を装備した1リツトルのステンレススチ
ール反応装置に装入する。窒素を用いて反応圧を35p
s i (2,5Kg/cm” )に調節する。溶液を
1時間かけて120℃に加熱する0反応研究中ずっと攪
拌を120’〜121℃で10〜19時間続ける0反応
装置試料を採取して(G、C,)気相クロマトグラフィ
ー分析によって反応装置内の2.2−パラシクロファン
濃度を測定する。結果を下記の表■に示す: 試 料:1234567 添付図から明らかな通りに、補助溶媒及び反応プロモー
ターを本明細書中に示した通りの特定の組合せで用いる
場合に、−層高い収率の所望の二量体を一層短い時間で
得ることができる。
反応を前の例によって示したが、例で用いた物質に限ら
れると考えるべきでなく、むしろ、発明は本明細書中前
に開示した全体面に向けられる。
発明の種々の変更及び実施態様を発明の精神或は範囲か
ら逸脱しないで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はDMSOのみを用いた従来技術のプロセスにつ
いて、第四アンモニウム塩に対するモル比を変更した際
の反応時間に対する二量体の収率な示すグラフである。 第2図は米国特許4,532.369号に従ってジメチ
ルスルホキシドを単独で用いて得られる二量体の重量パ
ーセント及び本発明の補助溶剤を所定の特定の反応プロ
モーターと組合せて用いて得られる二量体の重量%を表
わすグラフである。 第2図中、カーブAは補助溶剤及び本明細書中に記載す
る反応プロモーターの特定の組合せを用いて得られ;カ
ーブBは補助溶剤及び単一の反応プロモーター、18ク
ラウン6単独を用いて得られ;カーブCはDMSO単独
を用いて得られた。 ゛′、↓−′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、バリレンの製造において用いる2,2−パラシクロ
    ファン二量体を製造する改良方法であって、p−メチル
    ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液
    にアルカリヒドロキシドを、下記: a)アルキル置換された2−イミダゾリジノン補助溶剤
    、 b)下記式のメチルアルキレンオキシエーテル:CH_
    3−(−O−CH_2−CH_2−)_n−O−(CH
    _2CH_2O−)_m−CH_3(式中、nは1〜1
    8の値を有し、mは0或は1〜4である)、 c)4〜6の酸素原子及び12〜18の炭素原子を有す
    るクラウンエーテル から成る群より選ぶ少なくとも1種の要素の存在におい
    て接触させ、次いで2,2−パラシクロファンを回収す
    る2,2−パラシクロファン二量体の製造方法。 2、不活性な、水不混和性有機溶媒の存在において行う
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記溶媒をベンゼン、トルエン、パラ−キシレン、
    メタ−キシレン、オルト−キシレン、ヘキサン、オクタ
    ン及びメチレンクロリドから成る群より選ぶ特許請求の
    範囲第2項記載の方法。 4、前記2−イミダゾリジノン補助溶剤が1,3−ジメ
    チル−2−イミダゾリジノンである特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 5、前記クラウンエーテルが1,4,7,10,13,
    16−ヘキサオキサシクロオクタデカンである特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 6、前記メチルアルケニルオキシエーテルがジグリメで
    ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 7、前記ジグリメが2−メトキシエチルエーテルである
    特許請求の範囲第6項記載の方法。 8、前記メチルアルケニルオキシエーテルがテトラグリ
    メである特許請求の範囲第1項記載の方法。 9、前記テトラグリメが2−ブトキシエチルエーテルで
    ある特許請求の範囲第7項記載の方法。 10、前記ヒドロキシドが水酸化ナトリウムである特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 11、前記ヒドロキシドが水酸化カリウムである特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 12、p−メチルベンジルトリメチルアンモニウムヒド
    ロキシドの水溶液にアルカリヒドロキシドを1,3−ジ
    メチル−イミダゾリジノン及び下記:a)下記式のメチ
    ルアルキレンオキシエーテル;CH_3−(−O−CH
    _2−CH_2−)_n−O−(CH_2CH_2O−
    )_mCH_3(式中、nは1〜18の値を有し、mは
    0或は1〜4の値を有する)、 b)酸素原子4〜6及び炭素原子12〜18を有するク
    ラウンエーテル から成る群より選ぶ少なくとも1種の反応プロモーター
    の存在において接触させることを含む2,2−パラシク
    ロファンの改良された製造方法。
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