JPS6030674B2 - 芳香族1,3,5−トリアジン化合物の製造方法 - Google Patents

芳香族1,3,5−トリアジン化合物の製造方法

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JPS6030674B2 JP50122381A JP12238175A JPS6030674B2 JP S6030674 B2 JPS6030674 B2 JP S6030674B2 JP 50122381 A JP50122381 A JP 50122381A JP 12238175 A JP12238175 A JP 12238175A JP S6030674 B2 JPS6030674 B2 JP S6030674B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明は新規な触媒の存在下に芳香族ニトリルからトリ
アリールーS−トリアジンを製造する方法に関する。
通常の縮合形芳香族ポリアミド、ポリベンズィミダゾー
ル、ポリイミダゾピロロンおよびポリキノオキサリンは
優れた熱一酸化安定性を示すが、これらを繊維−補強複
合物に処理加工することは困難である。
多くの研究者がこれらの高温耐性重合体の処理可能性の
問題の解決を試み、或る程度の成功をおさめている。本
発明以前においては芳香族ニトリルを350℃ないし5
00ooの範囲の温度で、35000ないし50000
気圧の圧力下に三量重合(trimerjze)してし
、た 。
“ Hiか Pressme High Tてmper
atmeReactions.1.The Treme
rization of AromaticNitme
s’’、J.A.C.S.、第8悌蓋、第803頁(1
9球)参照。米国特許第2503999号で、ケルン等
(Caimsetal.)は60午0なし、し150℃
の範囲の温度および300ぴ気圧以上の圧力下にアルコ
−ル触媒を使用し、芳香族ニトリルを三量重合させた。
米国特許第1989042号でクンッ等(Kumeta
l.)は溶媒および触媒の両方の役目をするクロルスル
ホン酸を使用し、室温以下で芳香族ニトリルを三重合さ
せた。米国特許第25職811号でマハン等(Nねha
netal.)は66℃ないし288℃の範囲の温度お
よび3他.s.i.ないし5帆.s.i.の範囲の圧力
下に、アルカリ金属水素化物、アルカリ金属アミドおよ
びアルカリ士類金属水素化物よりなる群から選ばれる触
媒を使用し芳香族ニトリルを三量重合させた。米国特許
第3095414号で、スパインナー(SpaiMom
)は密封反応器中25℃ないし150qoの範囲の温度
で四塩化チタンのごとき金属塩よりなる1群とトリアル
キルアルミニウムのごとき有機金属化合物よりなるもう
1つの群とから選ばれる触媒混合物を使用しトリアジン
を合成した。米国特許第306017y号でトーランド
(Toland)は開放容器或は加圧容器中で200q
oなし、し400℃の範囲の温度で銅、マンガンおよび
コバルトよりなる群から選ばれる金属塩触媒を使用し、
芳香族ニトリルを重合させた。米国特許第367804
9号でガンプ(Cmmp)はオートクレープ中200℃
ないし35000の範囲の温度で約0.001肋Hgの
初期圧力下に、溶媒および触媒の両方として作用するQ
−ピロリドンを使用し芳香族ニトリルを重合させた。必
要とされる超−高圧或は使用される触媒の量および特に
触媒の性質のどちらかにより、芳香族ニトリルー変性(
末端および/または付随部分)縮合形プレポリマーを繊
維−補強複合物のための高温耐性のS−トリアジン交叉
結合マトリックス樹脂に変換するに通した三量重合方法
は従来記載されていない。本発明以前において、ルボウ
ィッツは米国特許第352895び号で繊維−補強複合
物用のマトリックスとして処理加工可能な熱安定性の変
性ポリィミドの新しいシステムを開発した。
これらの処理加工可能な変性ポリィミドは付加形ポリィ
ミドとして知られ、末端にノルボーネソ基を有するィミ
ドオリゴマ−から作られた。溶媒を除去した後、このノ
ルボーネン−末端イミドオリゴマーを重合および(また
は)主として二重結合を経る付加反応によって交叉結合
させ、副生成物を生成することなく、熱安定性ポリィミ
ドを生成することができる。しかしながら、このような
ノルボーネン末端ポリィミドから作られた繊維−複強複
合物は使用温度の上限を約31500に到達させること
ができない。これは明らかにノルボーネン基から誘導さ
れる脂肪族環式構造の存在によっている。本発明の概要 本発明により従来技術の欠点および限界が軽減される。
本発明に従い、p−シアノ安息香酸およびそのェステル
のごとき芳香族ニトリルを温和な温度および圧力下にそ
の対応するトリアリールーS−トリアジンに直接三量重
合させることができる。普通の繊維−補強複合物は通常
10000ないし350℃の範囲の温度で100血.s
.i以下の圧力下に製造されるから、本発明の目的はこ
れらの反応条件下に芳香族ニトリルを効果的に三量重合
させるばかりでなく、またそれ自体顕著に良好な熱安定
性および加水分解安定性を有する新規な触媒を提供する
ことにある。
本発明の説明 本発明に従い、三量重合性芳香族ニトリルを美質的に無
水の条件下に、有機スルホン酸、有機スルフィン酸、有
機ホスホン酸、有機ホスフィン酸およびよりなる群から
選ばれる新規な解煤或は触媒混合物を使用し三量重合さ
せ、トリアジン環を形成させる。
本明細書で三量重合処理条件に関し用いられている「実
質的に無水の条件」なる用語は反応帯城中に存在する水
の総量が与えられた一連の反応条件下における原料物質
からのトリアジンの生成を妨害しないような状態を意味
する。
本発明の新規な方法に使用するに適する触媒である有機
スルホン酸および有機スルフイン酸の例にはpートルヱ
ンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルフィ
ン酸、ナフタレン−8−スルホン酸等が包含される。
本発明による新規な方法に触媒として使用するに適する
有機ホスホン酸および有機ホスフィン酸の例にはトリク
ロルメチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、フェニル
ホスフィン酸等が包含される。上記の群の2つの酸触媒
に関し、適当な触媒の例として処理中に反応条件下に対
応する酸を生じる誘導体もまた包含される。本発明によ
る新規な方法に触媒として使用するに適する金属アセチ
ルアセトネートの例には第二鉄アセチルアセトネート、
亜鉛アセチルアセトネート等が包含される。触媒の量は
使用されるニトリルのモルパーセントに基づき三量重合
反応を開始させ且つ維持させるに十分であることだけが
必要である。
実際的目的以外では最大量は知られていない。しかしな
がら、この触媒は通常反応生成物から除去されるか或は
残存するから、所望の結果を達成するに必要はかぎり少
量の触媒を使用することが通常望ましい。当業者にとっ
て容易に明らかなように、使用される触媒の量は使用さ
れる特定の触媒に依存する。使用されるニトリルの量に
基づき約10モル%より多い量の触媒を使用する必要が
まれにある。一般に、触媒濃度は使用されるニトリルの
モル量に基づき約0.01モル%ないし約10.0モル
%の範囲内であり、好適な範囲は約0.05モル%ない
し約5.0モル%である。反応時間は臨界的でないが、
好ましくは三量重合反応を実質的に完了させうるに十分
な長さであるべきである。
反応時間は使用される特定の触媒、使用される触媒量、
反応を実施する温度および圧力、使用されるニトリルお
よび所望の変換度のごときいくつかの要素に典型的に依
存する。ニトリル、触媒および温度の一定の組み合せの
反応に必要な時間は特に反応に使用されるニトリルによ
り変化するが、装置、反応条件、反応剤等のごときその
他の変更しうる処理条件を制御することにより調節する
こともできる。約1日ないし約3日の反応時間が通常満
足すべきものである。反応圧力はまた使用されるニトリ
ル、触媒および温度に依存し、一般に約大気圧ないし約
703k9/係(1000奴.s.i.)の範囲、好ま
しくは約3.52k9/洲(50p.s.i.)ないし
約70.3k9/地(100血.s.i.)の範囲、特
に好ましくは約14.1k9/係(20蛇.s.i.)
ないし約52.7k9/地(750p.s.i.)の範
囲である。加圧反応器を使用する場合には窒素のごとき
不活性雰囲気中で反応を実施することが好ましい。本発
明による芳香族ニトリル化合物をトリアリール−S−ト
リァジンに三量重合させる新規な方法は約1000Cな
いし約700qoの範囲、好ましくは約100qoなし
、し約500qoの範囲、特に好ましくは約200qo
なし、し約350qoの範囲の温度で実施しうる。
或る場合には触媒および反応剤の両方が可溶性である有
機の不活性溶媒を使用することが望ましい。不活性溶媒
は反応剤および反応生成物の両方*と実質的に非反応性
であり、且つ反応剤が所望の程度に可溶である有機液体
が好ましい。一般に、反応生成物から容易に分離するも
のを選ぶことが好ましい。本発明による新規な方法に適
する溶媒には使用される単量体反応剤によりNーメチル
ピロリドン、N・N−ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド、クレゾール、アルコール、1・2ージク
ロルェタン等が包含される。本発明による芳香族ニトリ
ル化合物を三量重合させトリアジン環を形成させる新規
な方法は、一般にペンゾニトリル、ナフトニトリル、シ
アノアントラセンおよびシアノヘテロ環式化合物(これ
らはアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ニトロ、シアノ
、力ルボニル、スルホニル、力ルボキシル基で置換され
ていてもよい)等のごとき通常のいかなる芳香族ニトリ
ルの三量重合にも使用できる。
次の第1表に示すように、カルポキシルおよびニトロ基
のごとき電子回収性環置換基を有するペンゾニトリルは
メチルおよびメトキシ基のごとき電子供給性置換基を有
するものに比べ三量重合を受けやすいことおよび予期さ
れるようにオルト置換ペンゾニトリルがパラ或はメタ置
換ペンゾニトリルより三量重合を受けにくいことが見出
された。
第 1 表 * 文献記載の数値。
反応は23〆0、600〜75血.s.i.でpートル
ェンスルホン酸触媒5モル%を使用し行なった。
本発明に従い、芳香族ニトリル化合物を本発明の新規方
法により三量重合させ、高温耐性重合体生成物の合成交
叉結合剤として有用なトリアリールーSートリアジン化
合物を形成することができる。
トリアリールーS−トリアジン化合物はまた染料および
薬品の合成に中間体化合物としても有用でありうる。本
発明の新規方法により製造されるトリアリール−Sート
リアジン化合物には、2・4・6−トリ(メター、オル
トー或はパラーカルボキシフェニル)一1・3・5ート
リアジンおよびそのエステル或はそのハロゲン化誘導体
、2・4・6ートリ(メター、オルトー、或はパラーア
ミノフェニル)一1・3・5ートリアジン、2・4・6
−トリ(3′・4ージアミノフヱニル)一1・3・5ー
トリアジン、2・4・6−トリ(3′・5−ジアミノフ
エニル)一1・3・5ートリアジンおよび2・4・6ー
トリ(メター或はパラ−置換フェニルイミジル)−1・
3・5ートリアジン(この場合の置換基は一日、一CN
、一F、一CI、一Br、−N02、一CH3、一NH
2、一OCH3、および置換アリールよりなる群から選
ばれる1価の基である)が包含される。
本発明に従い前記トリアリール−S−トリアジン化合物
に三量重合させる芳香族ニトリルは(式中、Xは一日、
一CN、一F、一CI、一Br、−N02、一CH3、
一NH2、一OCH3および置換アリールよりなる群か
ら選ばれる1価の基であり、そしてXはメタ位およびパ
ラ位に置換されうる)よりなる群から選ばれる芳香族炭
素環式ニトリルである。
本発明をさらに完全に明らかにするために、特定の化合
物および重合体並びにその製造方法を引用する次の特別
の例を引用することにより具体的に説明する。次の例は
特許請求の範囲から限定が明らかである範囲或は限定が
明細に述べられている範囲を除いて、本明細書に記載さ
れている本発明を限定するものではない。例1 0.01モルの量のペンゾニトリルをpートルエンスル
ホン酸1水和物、5モル%と混合し、70.3k9/幼
(100岬.s.i.)圧力計、70.3k9/地(1
00の.s.i.)バースト ダイス(b山stdis
e)およびニードル弁を装備した45の‘ステンレス鋼
製加圧容器中に導入する。
次に、この容器中に圧縮窒素を導入することにより48
時間圧力を42.2k9/地(60血.s.i.)に上
げ且つ温度を232℃に上げる。生成物を次に未反応ニ
トリルおよび触媒から分離採取し、適当な溶媒から再結
晶させる。得られた生成物を赤外線で分析し、またその
融点が232〜235o0であることが測定された。収
率、すなわちトリアジンである変換ニトリルの%は14
%であることが判明した。例2〜7 pートルェンスルホン酸−水塩の代りに、下記※三・の
表D‘こ挙げた触媒を使って、例1の操作を繰り返えし
た。
各々の場合に、十分量のトリフェニル−Sートリアジン
が得られた。製造条件は例1の場合と同じである。表
江例8 例1に記載の装置を使用し、シアノ安息香酸0.01モ
ルをp−トルェンスルホン酸1水和物5モル%と混合す
る。
混合物を48時間232℃および52.8kg/の(7
5の.s.i.)で加熱する。生成物を次に禾反応ニト
リルおよび触媒から分離採集し、氷酢酸から再結晶させ
る。生成物を赤外線で分析し、またその融点は>340
『○であることが測定された。収率は75%であること
がわかった。例 9〜12p−トルェンスルホン酸−水
塩の代りに、表mに挙げた触媒を使用した以外は、例8
の操作をくり返えした。
各々の場合に、トリ(p−カルボキシフェニル)−S−
トリアジンが好収率で得られた。製造条件は例8の場合
と同じである。表 m 例 13・ p−アミノベンゾニトリルおよび無水フタル酸からpー
シアノフタラニル、〔N一(4ーシアノフェニル)フタ
ルィミド〕を製造する。
p−シアノフタラニルは189o0(文献では1870
)の融点を有する白色結晶粉末であった。その赤外線ス
ペクトルは2240cm−1にニトリル帯、17951
77ふ 1735および1380cの‐1にイミド帯お
よび1610および1520cm‐1に芳香族環帯をそ
れぞれ示した。例1に記載の装置を使用し、250ない
し30000および50.6〜56.2kgノのく72
0なし、し800p.s.j.)で9斑時間、pーシア
ノフタラニン0.05モルをpートルエンスルホン酸1
水和物5モル%と援触的に二量重合させ、融点>340
ooの生成物を得た(収率97%)。このニ量重合生成
物の赤外線スペクトルは2240仇‐1のスペクトル帯
は現われず、また1520および1380肌‐1でスペ
クトル帯がSートリアジン壕の形成を示し拡大した。本
発明は次の態様を包含する。
{1} 芳香族ニトリル化合物を約100ooないし約
500℃の範囲の温度に加熱する特許請求の範囲に記載
の方法。
{2} 芳香族ニトリル化合物を約200qoないし約
350℃の範囲の温度に加熱する特許請求の範囲に記載
の方法。
(3} 約50p.s.i.ないし約100血.s.i
.の範囲の圧力で行なう特許請求の範囲に記載の方法。
‘4} 約200p.s.i.ないし約750p.s.
i.の範囲の圧力で、行なう特許請求の範囲に記載の方
法。‘5) 約5地.s.i.ないし約100ゆ.s.
i.の範囲の圧力で行なう特許請求の範囲に記載の方法
■ 約200p.s.i.ないし約75地.s.i.の
範囲の圧力で行なう特許請求の範囲に記載の方法。
(7} 補強性充填材の存在下に行なう特許請求の範囲
に記載の方法。
{8} 芳香族ニトリル化合物をメタ−、オルトーおよ
びパラーシアノ安息香酸およびそれらのェステル誘導体
ならびにそれらのハロゲン化物誘導体から選択する特許
請求の範囲に記載の方法。
{9) 芳香族ニトリル化合物をメター、オルト−およ
びパラーアミノベンゾニトリルからなる群から選択する
特許請求の範囲に記載の方法。剛 芳香族ニトリル化合
物を4−シア/無水フタル酸、そのェステル誘導体およ
びそのハロゲン化物誘導体からなる群から選択する特許
請求の範囲に記載の方法。
(11)芳香族ニトリル化合物が3・4ージアミノベン
ゾニトリルである特許請求の範囲に記載の方法。
(12)芳香族ニトリル化合物が3・5ージアミノベン
ゾニトリルである特許請求の範囲に記載の方法。
(13)芳香族ニトリル化合物が次の構造式:(式中X
は一日、一CN、一F、一CI、一Br、−N02、一
CH3、一NH2、一OCH3、および置換アリールよ
りなる群から選ばれる1価の基であり、Xはメター位お
よびパラ−位に置換されうる)を有する特許請求の範囲
に記載の方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 芳香族ニトリル化合物を(A)有機スルホン酸およ
    び有機スルフイン酸および(B)有機スルホン酸および
    有機ホスフイン酸の1つ又はそれ以上から選ばれる触媒
    或は触媒混合物の存在下に、1気圧から680気圧の範
    囲の圧力で約100℃から約700℃の範囲の温度に加
    熱することを特徴とする、芳香族ニトリル化合物からの
    単量体性芳香族1・3・5−トリアジン化合物の製造方
    法。
JP50122381A 1974-10-10 1975-10-09 芳香族1,3,5−トリアジン化合物の製造方法 Expired JPS6030674B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US513613 1974-10-10
US05/513,613 US4061856A (en) 1974-10-10 1974-10-10 Trimerization of aromatic nitriles

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