JPS60192726A - ポリフエニレンオキシド調製用触媒として有用な銅(1)錯体 - Google Patents

ポリフエニレンオキシド調製用触媒として有用な銅(1)錯体

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JPS60192726A
JPS60192726A JP60005982A JP598285A JPS60192726A JP S60192726 A JPS60192726 A JP S60192726A JP 60005982 A JP60005982 A JP 60005982A JP 598285 A JP598285 A JP 598285A JP S60192726 A JPS60192726 A JP S60192726A
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デボラ・アン・ヘツコ
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F1/00Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table
    • C07F1/005Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic Table without C-Metal linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/44Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols by oxidation of phenols

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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、銅(1)−ジアミン錯体およびその製造およ
び使用方法に関する。
発明の背景 ポリフェニレンオキシド(ポリフェニレンエーテルとし
ても知られている)は、工業用樹脂として有用なよく知
られた1群の重合体である。ポリフェニレンオキシドは
、代表的には、銅−ハライド−アミン触媒の存在下フェ
ノール化合物の酸化カップリングにより製造される。触
媒の調製は、大抵、重合の直前に、酸化第一まだは第二
銅を・・ロゲン原料、通常ハロゲン化水素、例えば塩化
水素または臭化水素および1種以上のアミンと有機溶剤
の存在下で混合することによって行われる。
このような方法では、多くの場合、アミンの混合物、代
表的には第二または第三アルキレンジアミン、第二モノ
アミンおよび第二モノアミンを含有する混合物を用いる
。仁のタイプの適当なアミン混合物が、下記を含めて多
数の米国特許に開示されている。
米国特許 へ30へ874 A98a2974306.
875 4.02B、341へ914,266 4,0
54,555本発明は、ある種のジアミン−鋼(1)フ
ェノキシト錯体が実質的に純粋な結晶形態で製造でき、
ポリフェニレンオキシドの製造に単一触媒種として有用
でちることを見出してなされたものである。
発明の要旨 従って、本発明の主要目的は、新しい銅(1)錯体およ
びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、酸化カップリングによるポリフェ
ニレンオキシドの製造用の触媒として有用な実質的に純
粋な結晶質の銅(1)−ジアミン−フェノキシド錯体、
ならびにその新しい銅(夏)〜ジアミンークロリド前駆
物質を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ポリフェニレンオキシドを
製造する新しい比較的簡単な方法を提供することにある
他の目的は自明であり、また以下の説明から明らかにな
るであろう。
本発明の第1の実施態様においては、本発明は式Iを有
する実質的に純粋な結晶質の銅(1)〜ジアミン錯体を
提供する。
RI Hl 式1において、 11は水素まだはアルキル基であり Hlはアルキル基
であり、但しく1) R1とR2は合わせて4〜6個の
炭素原子を含有し、121 R’が水素のとき、R2は
第三アルキルであり、 XはCt であるか弐■を有する。
=S ここでR3およびR4はそれぞれ水素またはメチルであ
る。
前述したように、式!中のR1は水素またはアルキル基
で、R:はアルキル基である。アルキル基の例としては
メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブ
チル、イソブチル、5ec−ブチルおよびtert−ブ
チルがある。本発明によれば、合わせてR1およびR2
中の炭素原子の合計数が4〜6である。さらに、RIが
水素のとき R2け第三アルキルでなければならず、好
ましくはtert−ブチルである。
Xはnt であるか式It CR3およびR4はそれぞ
れ水素またはメチルである)を有する。R3およびR4
両方がメチルであることがもつとも多い。
本発明の銅(1)−ジアミン錯体は式■:のジアミンか
ら誘導した部分およびXが式■を有する場合には式y= のヒドロキシ芳香族化合物から誘導した部分を含むこと
が明らかである。弐■のジアミンとしてはN、)i、N
、 N −テトラエチルエチレンジアミンおよびN、1
1’−ジ−t−ブチルエチレンジアミンが代表的であり
、後者が好ましい。適当なヒドロキシ芳香族化合物とし
ては、フェノール、0−クレゾールおよび2.6−キシ
レノールがあり、後者が好ましい。
本発明はその純度にか\わりなく銅(1)−ジアミン−
クロリド錯体、即ちXがCL である式Iの錯体を包含
するが、実質的に純粋な結晶質の銅(1)−ジアミン−
クロリド錯体が好ましい。この構造の錯体け、塩化第一
銅と弐■のジアミンとの反応により製造できる。代表的
には、ジアミン対塩化第−銅のモル比を約1=1から約
2:1までとし、2つの反応物質を湿気が実質的に存在
しない実質的に不活性な雰囲気中で、適当な有機溶剤、
大抵は極性中性溶剤、例えばアセトニトリル、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの中で接触さ
せる。適当な反応温度は約0〜50℃の範囲にあるが、
一般に加熱も冷却も不要である。
はとんどの場合、錯体は形成と同時に有機溶剤から自然
に析出し、仮に析出しなくても、非溶剤の添加、溶液の
濃縮とそれに続く冷却、または他の慣例の方法により錯
体を析出させることができる。
Xが弐〇を有する錯体は銅(■)−ジアミン−フェノキ
シト錯体である。これらの錯体を製造するには、式■の
ヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ金属塩を前述した通
りに製造した銅(1)−ジアミン−クロリド錯体と反応
させればよい。代表的には、銅(1)−ジアミン−クロ
リド錯体とヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ金、属塩
を、はK Npモル割合で適当な有機溶剤、一般に上述
した溶剤のどれかに溶解する。錯体が湿気と空気に非常
に敏感なので、この反応では湿気と空気を厳密に排除す
る必要がある。実験室規模では、製造操作を通常窒素乾
燥箱条件下で行う。ここでも高温は必要なこともあると
しても極めCまれで、反応は約O〜50℃の範囲の温度
で効果的に進行する。ヒドロキシ芳香族化合物のアルカ
リ金属塩を銅(1)−ジアミン−クロリド錯体の溶液に
徐々に加えるのがほとんどの場合好ましい。アルカリ金
属塩化物副生物が沈澱し、これを濾過などにより反応混
合物から除去し、しかる後有機溶剤を除去することによ
り本発明の実質的に純粋な結晶質の錯体を単離する。こ
の目的のためには、ヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ
金属塩がカリウム塩であるのが好ましい。塩化カリウム
がアセトニトリルのような有機溶剤にまったく不溶であ
るからである。従って、本発明は、湿気を除いた不活性
雰囲気中で、式■のヒドロキシ芳香族化合物のナトリウ
ムまたは好ましくはカリウム塩を銅(1)−ジアミン−
クロリド錯体と、塩化ナトリウムまたはカリウム(好適
例)が不溶の中性極性有機溶剤中に溶解して反応させ、
上記塩化物および上記溶剤を除去して結晶質の錯体を得
る工程を含む、実質的に純粋な結晶質の銅(1)−ジア
ミン−フェノキシド錯体の製造方法を提供スる。
はとんどの場合、塩と錯体をはソ等モル割合で用いる。
本発明の銅(1)−ジアミン錯体の製造を以下の実施例
により具体的に説明する。
実施例1 11(10ミリモル)の塩化第一銅を50dの酸素を含
まない乾燥アセトニトリルに溶解した溶液に、酸化バリ
ウムから蒸留し窒素下に保存した2、15F(15ミリ
モル)のN、N’−ジ−t−ブチルエチレンジアミンを
加えた。所望の銅(1)−ジアミン−クロリド錯体が沈
澱し、これをp過により除去し、アセトニトリルから再
結晶し、乾燥した。元素分析は次の通りであった。炭素
443チ(計算値415% )、水素a9%(計算値a
9cIb)、窒素?、9%(計算値105%)、塩素1
5.9チ(計算値151チ)。
実施例2 0、25 f (0,7ミリモル)の実施例1の銅(1
)−ジアミン−クロリド錯体を約50艷のアセトニトリ
ルに溶解した溶液に、かきまぜながら、0122 f 
(o、 qミリモル)のカリウムフェノキシトを最小量
のア七トニ) IJルに溶解した溶液を滴加しだ。この
添加およびその後のすべての操作を、酸素および湿気を
厳密に排除した窒素乾燥箱内で行った。かきまぜを10
分間続けた後、沈澱した塩化カリウムを濾過により除去
した。アセトニド\ リルを真空蒸発し、その後最小量のアセトニ) IJル
に溶解し、−40℃に一夜冷却したところ、所望の銅(
1) −(y、N′−2−t−ブチルエチレンジアミン
)−フェノキシト錯体が結晶形態で得られた。
この錯体の分子構造を、溶剤としてジーーテ石瓢 口化アセトニトリルを用いた水素核蒸気共鳴スペクトル
によって確認した。このスペクトルを第1図および第2
図に示す。第2図は第1図の6〜7ppmの化学シフト
領域の部分を拡大した図である。
スペクトル内のピークと錯体中の種々のタイプの水素原
子との対応を第1表に示す。
第1表 1、14 N −t−ブチル基 2.83 N原子同士を連結するエチレン基&51 フ
ェノキシ パラ位 &51 フェノキシ オルト位 &88 フェノキシ メタ位 2.0(約) eD、am溶剤中の残留H実施例3 本実施例での操作は、実施例2での操作と同様、酸素お
よび湿気を厳密に排除した窒素乾燥箱内で行った。
2.902(259ミリモル)のカリウムを一ブトキシ
ドを最小限のテトラヒドロフランに溶解した溶液を、5
.16 f ! 25.9ミリモル)の2.6−キシレ
ノールを酸素を含まぬ乾燥テトラヒドロ7ランに溶解し
た溶液に滴加し、プこ。溶剤と副生t−ブチルアルコー
ルを真空下で除去したところ、カリウム2,6−キシレ
ンオキシドが得られた。
0、147 f (’ 0.9ミリモル)のカリウム2
.6−キシレンオキシドを最小量のアセトニトリルに溶
解した溶液を、かき1ぜながら、0.2 s y (0
,9ミリモル)の実施例1の銅(1)−ジアミン−クロ
リド錯体を50rntのアセトニトリルに溶解した溶液
に滴加した。かきまぜを30分間続け、この間固形物の
沈澱が見られた。固形物を濾過により除去し1、X線お
よび塩素分析に供して塩化カリウムであることを確かめ
た。P液から溶剤を蒸発させたところ、所望の実質的に
純粋な結晶質の銅(D −(N、N’−ジ−t−ブチル
エチレンジアミン)−2,6−キシレンオキシド錯体が
得られた。元素分析は、炭素60.35%(計算値6[
158チ)、窒素7.63To(計算値7.85チ)、
水素907チ(計算値925チ)および銅17.70チ
(計算値1782チ)であった。
第5図および第4図はそれぞれ、溶剤としてシー−テロ
化アセトニトリルを用いた、実施例3゛の生成物の水素
核磁気共鳴スペクトルおよび同生成物の炭素13対応物
の炭素15核磁気共鳴スペクトルを示す。スペクトル内
のピークと錯体中に存在する種々のタイプの水素および
炭素原子との対応を第1表および第■表に示す。
第1表 1、14 N −t−ブチル基 2.20 キシレンオキシメチル基 2.65 N原子同士を連結するエチレン基&27 キ
シレンオキシ パラ位 &79 キシレンオキシ メタ位 2.0(約)CDsCN溶剤中の残留H第■表 化学シフトl ppm 炭素原子位置 1B、52 キシレンオキシメチル基 29、15 N −t−ブチルメチル基4A89 N原
子同士を連結するエチレン基52.44 N−t−ブチ
ル中心原子 113.98 キシレンオキシ オルト位12&5B 
キシレンオキシ メタ位 165.52 0原子に結合したフェノール系原子5(
約j 、 120(約) lシD、l’j N溶剤実施
例4 実施例10手順に従って、塩化第一銅とN、N。
N、N−テトラエチルエチレンジアミンとの錯体を製造
した。0.519 (1,14ミIJモル)の上記錯体
を約20−の酸素を含まぬ乾燥アセトニトリルに溶解し
た溶液に、かきまぜながら、0.183 f(114ミ
リモル)のカリウム2.6−キシレンオキシドを最小量
のアセトニトリルに溶解した溶液を滴加した。塩化カリ
ウムの沈澱が完了したら、反応混合物を濾過[7、涙液
を真空下で濃縮し、白色に近い色の油を得た。この油を
実施例5に従ってアセトニトリルから再結晶[7て、所
望の結晶質の銅(1) −(N、N、N’、N’−テト
ラエチルエチレンジアミン)−2,6−キシレンオキシ
ド錯体を得ることができる。
本発明の銅0)−ジアミン−フェノキシド錯体は、モノ
ヒドロキシ芳香族化合物の酸化カップリングによるポリ
フェニレンオキシドの製造のだめの触媒として有用であ
る。従って、本発明の別の観点によれば、式■: H (式中のR5は低級第一アルキル基で、R6は低級第一
または第二アルキル基であるンのモノヒドロキシ芳香族
化合カナなくとも1種を、触媒量の本発明の銅(1)−
ジアミン−フェノキシド錯体少なくとも1種の存在下で
酸化カップリングすることよりなるポリフェニレンオキ
シドの製造方法が提供される。この方法の利点は、大抵
の場合、比較的高い分子量の重合体を著しく短時間の内
に生成できることである。
ここで用いる用語1低級1け7個までの炭素原子を含む
基を指す。R5部分として適当な低級第一アルキル基の
例は、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、イ
ソブチル、n−アミル、イソアミル、2−メチルブチル
、n−ヘキシル、久5−ジメチルブチル、2−15−ま
だは4−メチルペンチルおよび対応するヘプチル基であ
る。R6部分として適当な低級第二アルキル基の例は、
イソプロピル、5eC−ブチルおよび1−エチルプロピ
ルである。R5およびR6が枝分れでなく直鎖であるの
が好ましい。R5およびR6がメチル以外であるポリフ
ェニレンオキシドは一般に R5およびR6がともにメ
チルであるポリフェニレンオキシド以上に望捷しい特性
をもつことはなく、また2、6−キシレノールが2,6
−ジアルキルフェノールの中ではもつとも入手しやすく
かつ安価であるので、これを用いるのが好ましい。
ポリフェニレンオキシドを製造するには、酸素をモノヒ
ドロキシ芳香族化合物と錯体の混合物中に、代表的には
約40℃までの温度で通す。反応混合物は溶剤、例えば
トルエン、ベンゼンまたはアセトニトリルも含有してよ
く、本発明の銅(1)−ジアミン−フェノキシド錯体の
アセトニトリルへの溶解性の点からアセトニトリルが好
ましい。
酸素の流通は代表的には約0.8〜1.28CFHの流
量で、酸素の量はモノヒドロキシ芳香族化合物1モル当
り約0.5〜1モルが普通である。所望に応じて酸素を
不活性ガスで希釈するか、空気を使うことができるが、
純粋な酸素の使用が好ましい。
モノヒドロキシ芳香族化合物対錯体中の銅のモル比は約
100〜1500 : iの範囲とでき、約250〜1
000:1とするのが好ましい。
上記混合物に酸素を通すと、通常発熱反応が起る。最高
温度を約45℃以下に保つのが好ましく、これにより生
成するポリフェニレンオキシドの分子量が最大になる。
均一な重合体を製造するだめに、一般に、構造が錯体中
のフェノキシト基の構造に合致する単一のモノヒドロキ
シ芳香族化合物を用いるのが好ましい。例えば、2.6
−キシレノール重合金、銅(1) −(N、N’−ジ−
t−ブチルエチレンジアミン)−乙6−キシレンオキシ
ド錯体を用いて行うのがよい。しかし、モノヒドロキシ
芳香族化合物2種以上の混合物を用いること、またはモ
ノヒドロキシ芳香族化合物中に存在するのとは異なるフ
ェノキシト基を有する触媒を用いることも本発明の範囲
内にあり、この場合には混成重合体が得られる。
重合反応が完了したら、触媒から重合体中にもちこまれ
た痕跡量の銅を除去するのが好ましい。
このような除去は、金属イオン封鎖剤、例えばエチレン
ジアミン四酢酸丑たけその塩で処理することによって行
うのが好都合である。使用溶剤に応じて、重合体は形成
と同時に沈澱するか溶液状に留まる。後者の場合、非溶
剤の添加1(よる沈澱のような慣例の方法によって重合
体を回収することができる。
本発明のポリフェニレンオキシド製造方法を以下の実施
例で具体的に説明する。部およびチはすべて重量基準で
ある。
実施例5 2.6−キシレノールのアセトニトリルへの約25%溶
液を酸素でパージし、銅(+) −(N、N’−ジー 
t −7”チルエチレンジアミン) −2,6−キシレ
ンオキシドのアセトニトリル溶液を、キシレノール対銅
のモル比が500 : 1となるような量で加えた。酸
素の流通を60分間続け、発熱反応が生じ、この間に最
高温度45℃に達した。所望のポリフェニレンオキシド
が形成と同時に反応混合物から沈澱した。これをクロロ
ホルムに溶解し、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム
の10%水溶液で抽出し、メタノールの添加により沈澱
させ、沖過し、乾燥した。重量平均分子量はゲル透過ク
ロマトグラフィで測定して27.000であった。
実施例6 実施例5の手順を繰返した。但し、本例では、2.6−
キシレノール対銅のモル比が900 : 1で、全反応
時間が10分で、エチレンジアミン四酢酸三ナトリウム
抽出工程を省いた。得られた重合体は分子量約15.8
00であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例2で製造した銅(1) −(N、N′−
ジ−t−ブチルエチレンジアミン)−フェノギシド錯体
の水素核磁気共鳴スペクトル、 第2図は第1図の6〜7 ppmの化学シフト領域の拡
大図、 第3図は実施例5で製造した銅(1) −(N、N’ 
−ジ−t−ブチルエチレンジアミン) −2,6−キシ
レンオキシド錯体の水素核磁気共鳴スペクトル、そして ・・−第4図は実施例5の錯体の炭素13対応物の炭素
13核磁気共鳴スペクトルである。 特訂出%fi人セlす【・丁1り1リツク・カンパニ哩
代理人 (713’、;Q+ 生沼徳二6.88 E刃尖3 1 /、lq 、Fh7.4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、式!を有する実質的に純粋な結晶質の銅(1)−ジ
    アミン錯体。 I R2 ゝV/ I BN 式中のR1は水素またはアルキル基であり、R2はアル
    キル基であり、但しく1) R’とR2は合わせて4〜
    6個の炭素原子を含み、121R’が水素のとき、R2
    は第三アルキルであり、 XはCt または式II= 3 を有し、ここでR3およびR4はそれぞれ水素またはメ
    チルである。 2、Xが式■を有する特許請求の範囲第1項記載の錯体
    。 3、R1が水素で R2が第三アルキルである特許請求
    の範囲第2項記載の錯体。 4、R2がtart−ブチルであり、R3およびR4が
    それぞれ水素である特許請求の範囲第3項記載の錯体。 5、水素核磁気共鳴スペクトルが化学シフト値1.14
    .2.83、&31、&51および&88ppmにピー
    クを示す特許請求の範囲第4項記載の錯体。 6、R3およびR4がそれぞれメチルである特許請求の
    範囲第3項記載の錯体。 7、R2がtart−ブチルである特許請求の範囲第6
    項記載の錯体。 8、水素核磁気共鳴スペクトルが化学シフト値1.14
    .2.20.2.65、&27および&69ppmにピ
    ークを示し、同錯体の炭素13対応物の炭素13核磁気
    共鳴スペクトルが化学シフト値1a52.2915.4
    3.89.52.44.11五98.12&5Bおよび
    165.52 ppmにピークを示す特許請求の範囲第
    7項記載の錯体。 ?0式Iを有する銅(1)−ジアミン−クロリド錯体。 式中のR1は水素まだはアルキル基であり、R2はアル
    キル基であり、但しく1) R1とR2は合わせて4〜
    6個の炭素原子を含み、+2) R’が水素のとき、R
    2は第三アルキルであり、 Xはcl である。 10、R1が水素で R2が第三アルキルである特許請
    求の範囲第9項記載の錯体。 11 R2がtart−ブチルである特許請求の範囲第
    10項記載の錯体。 12、約0〜50℃の範囲内の温度で、湿気を除いた不
    活性雰囲気中で、式■: H (式中のR3およびR4はそれぞれ水素またはメチルで
    ある)を有するヒドロキシ芳香族化合物のナトリウムま
    たはカリウム塩を式l: (式中のXViCL である)を有する銅(1)−ジア
    ミン−クロリド錯体と、塩化ナトリウムまたはカリウム
    が不溶の中性極性有機溶剤中に溶解して反応させ、上記
    塩化物および上記溶剤を除去して結晶質の錯体を得る工
    程を含む、式 (式中のR1は水素またはアルキル基であり R2はア
    ルキル基であり、但しく1) R1とR2は合わせて4
    〜6個の炭素原子を含み、+2J R’が水素のとき、
    R2は第三アルキルであり、 Xは式 を有する)を有する実質的に純粋な結晶質の銅(1)−
    ジアミン錯体の製造方法。 13、上記ヒドロキシ芳香族化合物の塩がカリウム塩で
    ある特許請求の範囲第12項記載の方法。 14、R’が水素で、RZがtθrt−ブチルである特
    許請求の範囲第13項記載の方法。 15、R”およびR4がそれぞれ水素である特許請求の
    範囲第14項記載の方法。 +6. R3およびR4がそれぞれメチルである特許請
    求の範囲第14項記載の方法。 17、式V: (式中のR11は低級第一アルキル基であり、R8は低
    級第一または第二アルキル基である)のモノヒドロキシ
    芳香族化合カナなくとも1種を、触媒量の式 (式中のR1は水素またはアルキル基であり R2はア
    ルキル基であり、但しく1)R1とR2は合わせて4〜
    6個の炭素原子を含み、121R’が水素のとき、R2
    は第三アルキルであり、 XはC4または式■: 3 4 を有L2、ここでR3に−よびR4はそれぞれ水素まだ
    はメチルである)を有する実質的に純粋な結晶質の銅(
    1)−ジアミン錯体の少なくとも1種の存在下で、酸化
    カップリングすることよりなるポリフェニレンオキシド
    の製造方法。 18、R5およびR6がそれぞれメチルである特許請求
    の範囲第17項記載の方法。 19、R1が水素で、R2がtert−ブチルである特
    許請求の範囲第18項記載の方法。 20、R’およびR4がそれぞれメチルである特許請求
    の範囲第19項記載の方法。
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