KR100452339B1

KR100452339B1 - 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄 및그의 제조방법

Info

Publication number: KR100452339B1
Application number: KR10-2001-0087883A
Authority: KR
Inventors: 김선규; 조영준; 김범준; 박종현; 홍현진; 조재춘
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2001-12-29
Filing date: 2001-12-29
Publication date: 2004-10-08
Also published as: KR20030057799A

Abstract

본 발명은 모든 수소가 불소로 치환된 페닐기를 포함하는 다이올 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄에 관한 것이며, 본 발명에서 합성된 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄은 우수한 열적 안정성을 가지는 폴리아릴렌에테르의 중합에 이용될 수 있으며, 이렇게 합성된 폴리아릴렌에테르는 낮은 광학손실 및 낮은 복굴절률을 가지게 되어, 광소자 및 광학재료의 제조에 유용하다.

[화학식 1]

Description

1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄 및 그의 제조방법{1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-pentafluorophenyl-ethane and preparation method thereof}

본 발명은 모든 수소가 불소로 치환된 페닐기를 포함하는 다이올(diol) 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 열적 안정성과 낮은 광학손실을 가지는 폴리아릴렌에테르의 중합에 이용될 수 있는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

기존의 광학재료로 많은 고분자가 연구되어 왔다. 특히 우수한 열적 안정성을 가지는 고분자 재료로서 폴리이미드(polyimide)가 활발히 연구되어왔는데, 폴리이미드는 기계적 특성과 열적 안정성이 우수하지만, 구조 자체의 딱딱함(rigidity) 때문에 제조상의 어려움과 함께 복굴절률이 높다는 단점이 있다. 그에 반해, 폴리아릴렌에테르는 열적 안정성은 폴리이미드에 비해 약간 떨어지지만 에테르 결합의 유연성으로 인해 제조가 쉽고 복굴절률이 낮다는 장점을 가지고 있다.

한편, 불소는 가장 큰 전기음성도, 수소에 가까운 반데르발스 반지름 및 다른 원자와의 큰 결합에너지 등의 특성 때문에, 분자간력을 저하시켜 표면장력을 낮추고 휘발성을 높이며 마찰계수를 작게 하는 특성을 가진다. 불소 화합물은 대체로 분자의 바깥쪽에 불소를 가지기 때문에 낮은 화학적 반응성을 갖게 되어, 불소 화합물이 고분자에 도입되는 경우 고분자의 가공성, 전기절연성 및 내후성 등이 향상되는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 적외선 영역에서의 탄소-수소 결합에 의한 흡수 파장이 수소를 불소로 치환함에 의해 더 긴 파장 영역으로 전위되어, 광통신 파장에서 오버톤(overtone)에 의한 흡수가 현저히 감소된다. 따라서, 보다 적은 광학손실을 가지는 폴리아릴렌에테르를 합성하기 위해 불소를 함유하는 단량체가 널리 사용되고 있다.

그러나, 아직까지는 높은 열적 안정성과 낮은 광학손실 또는 복굴절률을 모두 만족하는 광학재료용 고분자가 없는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 열적 안정성이 우수하고 광학손실 및 복굴절률이 낮은 폴리아릴렌에테르를 중합하는데 사용될 수 있는 새로운 불소 함유 단량체를 제공함을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 한 측면은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄을 제공한다.

[화학식 1]

본 발명의 다른 측면은 상기 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄의 제조방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 다이올 화합물의 FT-IR 분석 스펙트럼;

도 2는 본 발명에 따른 다이올 화합물의¹H-NMR 분석 스펙트럼; 및

도 3은 본 발명에 따른 다이올 화합물의¹⁹F-NMR 분석 스펙트럼이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서 제공되는 단량체는 일종의 다이올로서, 하기 화학식 1의 구조에서 볼 수 있듯이 모든 수소가 불소로 치환된 페닐기를 포함한다.

이러한 본 발명의 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄은 하기 반응식 1에 의해 제조될 수 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 메틸렌클로라이드(methylene chloride)를 용매로 사용하고 트리플루오로메탄술폰산(trifluoromethanesulfonic acid: TMSA)을 촉매로 사용하여, 펜타플루오로아세토페논(2,3,4,5,6-pentafluoroacetophenone)(2)을 페놀(phenol)(1)과 반응시킴으로써 화합물(3), 즉 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄을 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예

자석막대(magnetic stirrer), 첨가용 깔대기(addition funnel), 응축기(condenser) 및 질소 주입구(nitrogen inlet)를 구비한 100ml 3구 환저 플라스크(3-neck round bottom flask)가 장착된 반응기를 준비하였다. 2',3',4',5',6'-펜타플루오로아세토페논(Fluorochem사 제품) 2.85 ml 및 페놀(Aldrich사 제품) 7.52 g과 증류정제된 메틸렌클로라이드 40 ml를 상기 플라스크에 투입하였다. 실온에서 트리플루오로메탄술폰산(Aldrich사 제품) 1.76 ml를 상기 플라스크에 달린 첨가용 깔때기를 통해 서서히 적가한 후, 8시간 동안 반응시켰다. 그 후, 반응액을 가열하면서 4시간 동안 환류(reflux)시켰다. 환류가 완료된 후, 반응생성물을 농축시킨 다음 비등수로 세척하고, 고체상을 여과에 의해 회수하였다. 회수된 고체상을 다시 클로로포름(chloroform) 내에서 재결정화하여 목적 화합물 3.8 g(수율 50 %)을 수득하였다.

수득된 화합을 100℃ 진공오븐에서 6시간 동안 건조한 다음, 그의 융점을 측정하고, FT-IR,¹H-NMR,¹⁹F-NMR, 질량분석기 및 원소분석기로 분석하였다. 융점은 179.2℃를 나타내었으며, 도 1에 도시된 바와 같이 FT-IR 분석에서는 하이드록시기에 의한 피크가 3414 cm^-1에서 나타났다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이,¹H-NMR(용매: DMSO-d6) 분석에서는 9.337 ppm에서 하이드록시기의¹H이 나타나고 있으며, 페닐기의¹H은 6.9 ppm과 6.6 ppm에서 두 개의 피크를 보여주고 있다. 또한, 2.107 ppm에서 메틸기의¹H 피크가 나타났다. 도 3의¹⁹F-NMR(용매: DMSO-d6) 분석에서는 -131, -155 및 -161 ppm에서 3개의 피크가 나타났다. 한편, 질량분석기를 이용한 분자량 분석결과, m/z 값이 365로 나타났으며, 원소분석 결과 탄소 63.25%, 수소 3.40%인 것으로 확인되었다.

본 발명에서 합성된 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄은 우수한 열적 안정성을 가지는 폴리아릴렌에테르의 중합에 이용될 수 있으며, 이렇게 합성된 폴리아릴렌에테르는 증가된 불소 함량과 감소된 수소함량으로 인해 낮은 광학손실을 가질 뿐만 아니라, 에테르 결합의 유연성과 수소가 불소로 치환된 페닐기를 분지로 가짐으로 인해 낮은 복굴절률을 가지게 되어, 광소자 및 광학재료의 제조에 유용하다.

Claims

하기 화학식 1의 구조를 갖는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄:

[화학식 1]
메틸렌클로라이드 내에서 트리플루오로메탄술폰산을 촉매로 사용하여 펜타플루오로아세토페논을 페놀과 반응시키는 단계를 포함하는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-펜타플루오로페닐-에탄의 제조방법.