JPH05132461A - 新規ピリジニウム塩化合物及び重合開始剤 - Google Patents

新規ピリジニウム塩化合物及び重合開始剤

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JPH05132461A
JPH05132461A JP32103491A JP32103491A JPH05132461A JP H05132461 A JPH05132461 A JP H05132461A JP 32103491 A JP32103491 A JP 32103491A JP 32103491 A JP32103491 A JP 32103491A JP H05132461 A JPH05132461 A JP H05132461A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規ピリジニウム塩化合物及びその重合開始
剤を提供する。 【構成】 一般式〔1〕 【化1】 〔式中、R1 は水素原子、アルキル基及びシアノ基を示
し、R2はアルキル基又フェニル基を示し、R3 、R4
は水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ
基、シアノ基、−CH2 CN、ヒドロキシル基、ビニル
基、ニトロ基、フェニル基、ベンジル基等であり、Xは
SbF6 、AsF6 、PF6 又はBF4 を示す〕で表さ
れるピリジニウム塩化合物及び該化合物の重合開始剤。 【効果】従来の重合開始剤に比べて、カチオン重合性化
合物をより低温で短時間に硬化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なピリジニウム塩
化合物及びそれを含有するカチオン性重合開始剤に関す
るものである。該重合開始剤とカチオン重合性化合物を
含むカチオン重合性組成物は、熱により低温で短時間に
硬化することができ、得られる硬化物は優れた物性を有
しているため、成型樹脂、注型樹脂、塗料、接着剤、イ
ンキ等の材料として好適に用いられる。
【0002】
【従来の技術】従来、エポキシ樹脂は硬化剤として、二
液系で広く利用されている活性なアミン含有化合物やカ
ルボン酸無水物がある。しかし、これらの硬化剤を用い
た二液系では、完全に各成分を混合する必要があり、硬
化時間も数時間要する。一方、エポキシ樹脂を一液系と
して硬化するものには、フッ化ホウ素−モノエチルアミ
ンがあるが、このものは、160℃或いはそれ以上の温
度でも完全に硬化するのに1〜8時間要している。ま
た、T.Endo et al, Chemistry
Letters,1861〜1964(1989)にお
いて、熱潜在性カチオン重合触媒の研究で、各種 p−シ
アノピリジニウム塩化合物が見られるが、これら化合物
でも満足するような活性が得られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前に述べた
実情からみてなされたもので、カチオン重合性化合物を
熱により、低温で短時間に硬化させることができる新規
なカチオン性重合開始剤を提供し、更に該開始剤を含む
貯蔵安定性のある一液型カチオン重合性組成物を得ると
ともに優れた物性を有する硬化物を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、鋭意検討した結果、特定のピリジニウ
ム塩化合物からなるカチオン性重合開始剤を用いること
で、低温で短時間にて硬化することができ、かつ、その
硬化物に優れた性能を与える新規なカチオン性重合開始
剤を見出して本発明を完成するに至った。
【0005】本発明は、下記の一般式〔1〕
【0006】
【化2】 〔式中、R1 は水素原子、アルキル基又はシアノ基を示
し、R2はアルキル基又は置換されていてもよいフェニ
ル基を示し、R3 、R4 はそれぞれ水素原子、アルキル
基、ハロゲン原子、アルコキシ基、シアノ基、−CH2
CN、ヒドロキシル基、ビニル基、ニトロ基、ーCON
1 2 、ーNR1 2 、ーCOR1 、−COOR1
−OCOR1 (R1 は水素原子、アルキル基、、置換さ
れていてもよいフェニル基、又は置換されていてもよい
ベンジル基を示し、R2 は水素原子、アルキル基、アシ
ル基、置換されていてもよいフェニル基、置換されてい
てもよいベンゾイル基又は置換されていてもよいベンジ
ル基を示す)、置換されていてもよいフェニル基、置換
されていてもよいベンゾイル基又は置換されていてもよ
いベンジル基であり、XはSbF6 、AsF6 、PF6
又はBF4 を示す〕で表されるピリジニウム塩化合物及
び該化合物を少なくとも1種含有してなることを特徴と
するカチオン性重合開始剤である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ピリジニウム塩化合物は、一般式〔1〕
【0008】
【化3】 で表されるが、この式において、R1 は水素原子、アル
キル基又はシアノ基であり、アルキル基としては、メチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル等の低級
アルキル基が好ましい。R2 はアルキル基又は置換され
ていてもよいフェニル基であり、置換フェニル基の置換
基としてはF、Cl、Br等のハロゲン原子、)、メチ
ル、エチル、プロピル等のアルキル基及びメトキシ、エ
トキシ、プロポキシ、イソプロポキシ等のアルコキシ基
等である。R3 、R4 はそれぞれ水素原子、メチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ブチル基等のアルキル
基、F、Cl、Br等のハロゲン原子、メトキシ、エト
キシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ基等のア
ルコキシ基、シアノ基、−CH2 CN、ヒドロキシル
基、ビニル基、ニトロ基、ーCONR1 2 、ーNR1
2 、ーCOR1 、−COOR1 又はーCOR1 であ
り、前記の−CONR1 2 、ーNR1 2 、−COO
1 、−COR1 、−OCOR1 基のR1 及びR2 は、
それぞれ水素原子、C1 〜C4 のアルキル基(メチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル基等)、C1
〜C4 のアシル基(アセチル、プロピオニル基等)、フ
ェニル基、ベンゾイル基又はベンジル基であり、フェニ
ル基、ベンゾイル基及びベンジル基はハロゲン原子、ア
ルキル基等で置換されていてもよい。XはSbF6 、A
sF6 、PF6 又はBF4 であり、この内、SbF6
好んで用いられる。
【0009】該ピリジニウム塩化合物は、例えば、次の
方法で得ることができる。シンナミルブロマイド、クロ
チルブロマイド、1−ブロモ−3−メチル−2−ブテン
等の3−置換−1−ハロゲン化−2−ブテンとピリジン
又はピリジン誘導体とを等モルずつ、必要に応じてメチ
ルアルコール、アセトン、アセトニトリル等の溶媒存在
下にて室温〜80℃で数時間〜30日間反応させ、次い
で、得られた固形物を水若しくは水−メチルエチルケト
ン等の水−有機溶媒系に溶解せしめ、六フッ化アンチモ
ン酸ナトリウムを加えて激しく攪拌し、析出した液状又
は固形状の生成物を分離した後、乾燥して得られる。
【0010】本発明の代表的なピリジニウム塩化合物と
して、次の化学式、〔2〕から〔13〕に示されるもの
が例示される。式中、XはSbF6 、AsF6 、PF6
又はBF4 を示す。
【化4】
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】
【化7】
【0014】
【化8】
【0015】
【化9】
【0016】
【化10】
【0017】
【化11】
【0018】
【化12】
【0019】
【化13】
【0020】
【化14】
【0021】
【化15】
【0022】本発明の前記ピリジニウム塩化合物は、カ
チオン性重合開始剤として有用であり、カチオン重合性
化合物と配合して使用される。ここで用いられるカチオ
ン重合性化合物として、次のような化合物が挙げられ
る。 (a)エポキシ基を有する化合物として、1,1,3−
テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイ
ド、4−ビニルシクロヘキセンジオキサイド、(3,4
−エポキシシクロヘキシル)メチル−3,4−エポキシ
シクロヘキシルカルボキシレート、ジ(3,4−エポキ
シシクロヘキシル)アジペート、フェニルグリシジルエ
ーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン化
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、o−,m−,p−ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリシジル
エーテル等のエポキシ化合物がある。
【0023】(b)ビニル化合物として、スチレン、α
−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン等のスチ
レン類;n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニル
エーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシ
ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;
アリルビニルエーテル、1−オクタヒドロナフチルビニ
ルエーテル等のアルケニルビニルエーテル類;エチニル
ビニルエーテル、1−メチル−2−プロペニルビニルエ
ーテル等のアルキニルビニルエーテル類;フェニルビニ
ルエーテル、p−メトキシフェニルビニルエーテル等の
アリールビニルエーテル類;ブタンジオールジビニルエ
ーテル、トリエチレングリコールビニルエーテル、シク
ロヘキサンジオールジビニルエーテル等のアルキルジビ
ニルエーテル類;1,4−ベンゼンジメタノールジビニ
ルエーテル、N−m−クロロフェニルジエタノールアミ
ンジビニルエーテル、m−フェニレンビス(エチレング
リコール)ジビニルエーテル等のアラルキルジビニルエ
ーテル類;ハイドロキノンジビニルエーテル、レゾルシ
ノールジビニルエーテル等のアリールジビニルエーテル
類;N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン等
のカチオン重合性窒素含有化合物等がある。
【0024】(C)ビシクロオルソエステル化合物とし
て、1−フェニル−4−エチル−2,6,7−トリオキ
サビシクロ〔2,2,2〕オクタン,1−エチル−4−
ヒドロキシメチル−2,6,7−トリオキサビシクロ
〔2,2,2〕オクタン等 (d)スピロオルソカーボネート化合物として、1,
5,7,11−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカ
ン、3,9−ジベンジル−1,5,7,11−テトラオ
キサスピロ〔5,5〕ウンデカン等や1,4,6−トリ
オキサスピロ〔4,4〕ノナン,2−メチル−1,4,
6−トリオキサスピロ〔4,4〕ノナン,1,4,6−
トリオキサスピロ〔4,5〕デカン等のスピロオルソエ
ステル化合物等がある。これらは単独若しくは2種以上
を併用して用いても差し支えない。 (a)〜(d)の内で、殊に(a)のエポキシ基を有す
る化合物が好んで使用される。
【0025】本発明において、前記カチオン重合性化合
物と前記カチオン性重合開始剤との配合割合は、カチオ
ン重合性化合物100重量部に対し、カチオン性重合開
始剤0.01〜20重量部、好ましくは、0.1〜10
重量部の割合で配合し、熱により容易に硬化することが
できる。熱硬化は20〜200℃、好ましくは、50〜
180℃の範囲内である。なお、熱と放射線を併用して
硬化させることも可能である。
【0026】本発明のカチオン性重合開始剤は、一般に
単独で使用されるが、他のカチオン性重合開始剤と併用
して用いることもできる。
【0027】また、前記(a)のエポキシ基を有する化
合物を用いる場合は、エポキシ樹脂の硬化剤として通常
用いられている、フェノール系硬化剤、酸無水物類硬化
剤等の硬化剤を性能が損なわれない範囲内で併用して用
いてもよい。前記のカチオン重合性化合物に本発明の開
始剤を配合して使用する際に、必要に応じて反応性希釈
剤、硬化促進剤、溶剤、顔料、染料、カップリング剤、
無機充填剤、炭素繊維、ガラス繊維、界面活性剤等を添
加して使用される。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例により、更に
具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に
何等限定されるものではない。
【0029】実施例1 <シンナミル−2−シアノピリジニウムヘキサフロロア
ンチモネートの合成>シンナミルブロマイド 9.85 と2
−シアノピリジン 5.21 gを混合し、50℃で13日間
反応させた。得られた固形物をエーテルで洗浄し、40
℃で減圧乾燥し、前駆体のシンナミル−2−シアノピリ
ジニウムブロマイドを得た。 収率:86% 次いで、シンナミル−2−シアノピリジニウムブロマイ
ド 3.01 gを蒸留水15gに溶解させ、六フッ化アンチ
モン酸ナトリウム 3.10 gを加えてよく攪拌し、冷却し
た。析出した固形物を蒸留水で洗浄し、濾過後、40℃
で減圧乾燥した。 収率:85% 得られた本発明のシンナミル−2−シアノピリジニウム
ヘキサフロロアンチモネートは、下記構造式〔14〕で示
される。
【0030】
【化16】
【0031】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr, cm-1):1657、1612、1496、1140、97
8 、659 1 H−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 5.56(d,
2H)、6.46(m, 1H)、7.01(d,1H)、7.34〜
7.44(m,3H)、7.49〜7.54(m,2H)、8.33
(t,1H)、8.55(d,1H)、8.71(t,1H)、
9.10(d,1H) 13 C−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 64.8 、
111.4 、119.6 、127.8、128.1 、129.9 、130.3 、13
3.2 、135.9 、136.0 、140.9 、148.1 、149.2
【0032】実施例2 <シンナミル−4−シアノピリジニウムヘキサフロロア
ンチモネートの合成>シンナミルブロマイド 9.85 gと
4−シアノピリジン 5.21 gをアセトニトリル10gに
溶解させ、50℃で5日間反応させた。得られた固形物
をエーテルで洗浄し、40℃で減圧乾燥し、前駆体のシ
ンナミル−4−シアノピリジニウムブロマイドを得た。
収率:65% 次いで、シンナミル−4−シアノピリジニウムブロマイ
ド 3.01 gを蒸留水15gに溶解させ、六フッ化アンチ
モン酸カリウム 3.30 gを加え、よく攪拌し、冷却し
た。上澄み液をデカンテーションし、エーテルを加え、
冷却した。析出した固形物を濾過後し、40℃で減圧乾
燥した。 収率:98% 得られた本発明のシンナミル−4−シアノピリジニウム
ヘキサフロロアンチモネートは下記構造式〔15〕で示さ
れる。
【0033】
【化17】
【0034】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1): 1641 、1459、1145、 977、
764 、658 、 1 H−NMR(DMSO−d6 ):δ 5.51(d,2
H)、6.59(m,1H)、6.93(d,1H)、7.92〜7.
43(m,3H)、7.49(d,2H)、8.73(d,2H)
、9.41(d,2H)、 13 C−NMR(DMSO−d6 ):δ 63.1 、114.7
、121.6 、126.8 、127.2 、128.7 、131.0 、135.0
、137.1 、146.1
【0035】実施例3 <シンナミル−2−クロロピリジニウムヘキサフロロア
ンチモネートの合成>シンナミルブロマイド 9.85 gと
2−クロロピリジン 5.68 gを混合し、50℃で20日
間反応させた。得られた固形物をエーテルで洗浄し、4
0℃で減圧乾燥し、前駆体のシンナミル−2−シアノピ
リジニウムブロマイドを得た。 収率:93% 次いで、シンナミル−2−クロロピリジニウムブロマイ
ド 3.11 gを蒸留水15gとメチルエチルケトン3gの
混合溶媒に溶解させ、六フッ化アンチモン酸ナトリウム
3.10 gを加えてよく攪拌し、冷却した。二層分離した
上澄み液を除去後、エーテルを加えて冷却しながらよく
攪拌した。析出した固形物を濾過後、40℃で減圧乾燥
した。 収率:85% 得られた本発明のシンナミル−2−クロロピリジニウム
ヘキサフロロアンチモネートは下記構造式〔16〕で示さ
れる。
【0036】
【化18】
【0037】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1):1655、1618、1492、1288、11
43、971 、777 、659 1 H−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 5.42(d,
2H)、6.42(m,1H)、6.90(d,1H)、7.31〜
7.44(m,3H)、7.49(d,2H)、7.99(t、1
H)、8.14(d,1H)、8.48(t,1H)、8.84
(d,1H) 13 C−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 63.0 、
120.0 、127.9 、128.0、129.9 、130.1 、131.7 、13
6.3 、139.4 、147.9 、148.7
【0038】実施例4 <シンナミル−2−ベンゾイルピリジニウムヘキサフロ
ロアンチモネートの合成>ジンナミルブロマイド 9.85
gと2−ベンゾイルピリジン 9.16 gを混合し、50℃
で4日間反応させた。得られた固形物をエーテルで洗浄
し、40℃で減圧乾燥し、前駆体のシンナミル−2−ベ
ンゾイルピリジニウムブロマイドを得た。収率:97% 次いで、シンナミル−2−ベンゾイルピリジニウムブロ
マイド 3.80 gを蒸留水15gに溶解させ、六フッ化ア
ンチモン酸ナトリウム 3.10 gを加えてよく攪拌し、冷
却した。析出した固形物を蒸留水で洗浄し、濾過後、4
0℃で減圧乾燥した。 収率:89% 得られた本発明のシンナミル−2−ベンゾイルピリジニ
ウムヘキサフロロアンチモネートは下記構造式〔17〕で
示される。
【0039】
【化19】
【0040】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1): 1669 、1617、 1451 、128
5、1153、976 、935 、757、662 1 H−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 5.40(d,
2H)、6.31(m,1H)、6.64 (d,1H)、7.17〜
7.29(m,5H)、7.51(t,2H)、7.70 (t,1
H)、7.88(d,2H)、8.09(d,1H)、8.23
(t,1H)、8.67(t,1H)、9.17(d,2H) 13 C−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 62.7 、
121.3 、127.8 、129.6130.0 、130.3 、130.6 、131.8
、135.0 、136.0 、137.0 、140.2 、148.0、148.8 、
150.6 、188.9 、
【0041】実施例5 <(2−ブテニル)−2−シアノピリジニウムヘキサフ
ロロアンチモネートの合成>1−ブロモ−2−ブテン
6.75 gと2−シアノピリジン 5.21 gを混合し、50
℃で3日間反応させた。得られた固形物をエーテルで洗
浄し、40℃で減圧乾燥し、前駆体の(2−ブテニル)
−2−シアノピリジニウムブロマイドを得た。収率:9
4% 次いで、(2−ブテニル)−2−シアノピリジニウムブ
ロマイド 2.39 gを蒸留水15gに溶解させ六フッ化ア
ンチモン酸ナトリウム 3.10 gを加えてよく攪拌し、冷
却した。析出した固形物を蒸留水で洗浄し、濾過後、4
0℃で減圧乾燥した。 収率:76% 得られた本発明の(2−ブテニル)−2−シアノピリジ
ニウムヘキサフロロアンチモネートは下記構造式〔18〕
で示される。
【0042】
【化20】
【0043】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1): 1674 、1614、1511、1232、
1152、976 、790 、 658 1 H−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 1.82(d,
6H)、5.31(d,2H)、5.63〜5.82(m,1H)、
6.13〜6.26(m,1H)、8.31(t,1H)、8.52
(t,1H)、8.69(t,1H)、8.96(t,1H) 13 C−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 13.9 、
18.2、59.7、64.6、111.3 、120.3 、121.6 、127.7 、
133.2 、135.8 、135.9 、137.3 、139.9 、148.8 、14
8.8
【0044】実施例6〜10 <DSC測定>実施例1〜実施例5で合成した化合物
(重合開始剤)をプロピレンカーボネートに溶解させ、
これらをERL−4221(UCC社製脂環型エポキ
シ)、UVR−6410(UCC社製グリシジル型エポ
キシ)の各エポキシ化合物に対し、純分として2.5部
になるように添加して配合組成物A〜Eを調製した。こ
の配合組成物についてDSC測定を行い、発熱開始温度
とピークのトップ温度を求めた。なお、DSCの測定条
件は次のとおりである。 DSC測定機器 : DSC220C(セイコー電子工
業社製) 雰囲気 : 窒素ガス気流中 30ml/分 昇温速度 : 10℃/分 サンプル量 : 0.3 〜0.8 mg
【0045】比較例1〜4 実施例6〜10の本発明の化合物である重合開始剤の代
わりに、比較用としてベンジル−2−シアノピリジニウ
ムヘキサフロロアンチモネート(R−1)、ベンジル−
4−シアノピリジニウムヘキサフロロアンチモネート
(R−2)、ベンジル−2−クロロピリジニウムヘキサ
フロロアンチモネート(R−3)、及びベンジル−2−
ベンゾイルピリジニウムヘキサフロロアンチモネート
(R−4)を開始剤として用い、実施例6〜10と同様
にして各々DSC測定を行った。以上、実施例6〜1
0、比較例1〜4のDSC測定の結果を表1に示した。
【0046】
【表1】
【0047】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の新規なピ
リジニウム塩化合物は、カチオン重合性化合物の重合開
始剤として有効で有り、これらを含有する組成物は、加
熱処理により迅速かつ低温で重合、硬化することができ
る。また、この一液化した組成物は混合後も安定であ
り、室温での保存安定性にも優れている。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式〔1〕 【化1】 〔式中、R1 は水素原子、アルキル基又はシアノ基を示
    し、R2はアルキル基又は置換されていてもよいフェニ
    ル基を示し、R3 、R4 はそれぞれ水素原子、アルキル
    基、ハロゲン原子、アルコキシ基、シアノ基、−CH2
    CN、ヒドロキシル基、ビニル基、ニトロ基、ーCON
    1 2 、ーNR1 2 、ーCOR1 、−COOR1
    −OCOR1 (R1 は水素原子、アルキル基、、置換さ
    れていてもよいフェニル基、又は置換されていてもよい
    ベンジル基を示し、R2 は水素原子、アルキル基、アシ
    ル基、置換されていてもよいフェニル基、置換されてい
    てもよいベンゾイル基又は置換されていてもよいベンジ
    ル基を示す)、置換されていてもよいフェニル基、置換
    されていてもよいベンゾイル基又は置換されていてもよ
    いベンジル基であり、XはSbF6 、AsF6 、PF6
    又はBF4 を示す〕で表されるピリジニウム塩化合物。
  2. 【請求項2】 請求項1のピリジニウム塩化合物を少な
    くとも1種含有してなることを特徴とするカチオン性重
    合開始剤。
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