JP3178030B2 - ジアミン化合物および芳香族ポリアミド - Google Patents

ジアミン化合物および芳香族ポリアミド

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、側鎖にシアノエチル基
を有する単量体および縮合系高分子の合成と物性(熱物
性、誘電物性)に関し、更に詳しくは、極性の大きなシ
アノ基を側鎖に有するジアミン化合物であるN−(2−
シアノエチル)−3,5−ジアミノベンズアミドに関
し、更にこれとジカルボン酸との反応により得られる芳
香族ポリアミドに関する。
【0002】
【従来の技術】高誘電性を有する高分子材料はコンデン
サ、有機分散型エレクトロルミネッセンス(EL)発光
素子、センサ等の電子デバイスへの応用が期待されてお
り、実際にセルロース、ポリビニルアルコール等の水酸
基にアクリロニトリルを反応させて得られるシアノエチ
ル化セルロース、シアノエチル化ポリビニルアルコール
等は極性の大きいシアノ基を側鎖に有する構造を持つた
め比誘電率が10〜20と高い誘電性を示し、有機分散
型エレクトロルミネッセンス材料として現在工業化され
ている。しかし、シアノエチル化セルロース、シアノエ
チル化ポリビニルアルコール等は、フィルムコンデンサ
用誘電体等への応用については、誘電正接の温度依存
性、耐熱性等の問題があり、実用化されていない。
【0003】ところで、耐熱性縮合系高分子の比誘電率
は2〜5程度であり、芳香族ポリアミドは4〜5と中で
も高い誘電性を示すことが知られており、新規な芳香族
ポリアミド化合物を得ることは新たな電子デバイスを実
現するのに寄与する可能性が推察される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この度、極性の大きな
シアノ基を有するジアミン化合物であるN−(2−シア
ノエチル)−3,5−ジアミノベンズアミドを合成し、
各種芳香族ジカルボン酸との反応により芳香族ポリアミ
ドの合成を行い、熱物性、誘電特性について検討を行っ
た。
【0005】本発明は、このN−(2−シアノエチル)
−3,5−ジアミノベンズアミド、およびこれと各種芳
香族ジカルボン酸との反応により得られ、高い耐熱性、
広温度範囲で良好な高い誘電特性を有し、フィルムコン
デンサ、エレクトロルミネッセンス素子、センサー等の
電子デバイスへの応用が可能な特性を有する芳香族ポリ
アミドを提供することを目的とする.
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、極性の
大きなシアノ基を有するジアミン化合物であるN−(2
−シアノエチル)−3,5−ジアミノベンズアミドが提
供される。
【0007】本発明によれば、−(2−シアノエチ
ル)−3,5−ジアミノベンズアミドの3,5位のアミ
ノ基と芳香族ジカルボン酸またはその誘導体のカルボキ
シル基とのアミド化による縮重合反応により得られる芳
香族ポリアミドが提供される。
【0008】そして本発明の芳香族ポリアミドの特性
は、200〜350℃のガラス転移温度(Tg)、30
0℃以上の分解温度および5.0〜7.0の比誘電率を
有し、所定のIRスペクトルを示す。
【0009】芳香族ジカルボン酸は、イソフタル酸、
4,4′−ビフェニルジカルボン酸、4,4′−ジフェ
ニルエーテルジカルボン酸、4,4′−ジフェニルスル
ホンジカルボン酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレン
ジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、およ
び2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフル
オロプロパンよりなる群から選択されるカルボン酸、お
よびその酸クロリド誘導体等がある。
【0010】極性の大きなシアノ基を有するジアミン化
合物であるN−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミ
ノベンズアミドと芳香族ジカルボン酸とから芳香族ポリ
アミドを製造するに際しては、例えばこれら原料に対し
てN−メチル−2−ピロリドン、ピリジン、亜リン酸ト
リフェニル、および塩化リチウムを添加し、窒素雰囲気
下に50〜150℃、より好ましくは100℃で10分
〜24時間反応させ、反応溶液を比較的大量のメタノー
ルに投入してポリマーを析出させ、ろ過、洗浄、乾燥す
る製造方法を使用することができる。
【0011】また、ポリアミドの合成は亜燐酸トリフェ
ニルとピリジンを縮合剤とする直接法により行うことが
できるが、これに限定されるものではなく、芳香族ジカ
ルボン酸クロリドとの反応による方法、シリル化ジアミ
ンとジカルボン酸クロリドとの反応によるシリル化法
(特開昭62−260828号)等を他の手段として挙
げることができる。
【0012】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジア
ミノベンズアミドは、例えば3,5−ジニトロベンゾイ
ルクロリドとβ−アミノプロピオニトリルとの反応によ
り、N−(2−シアノエチル)−3,5−ジニトロベン
ズアミドを得、パラジウム活性炭触媒によるニトロ基の
還元により合成することができる。
【0013】
【実施例】以下に実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるもので
はない。
【0014】まず、本発明の芳香族ポリアミドの原料で
あるN−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノベン
ズアミドの合成について説明し、次にこの原料を用いた
ポリアミドの合成について説明する。
【0015】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジア
ミノベンズアミドの合成 図1に合成の概略を示す。N−(2−シアノエチル)−
3,5−ジアミノベンズアミドは、3,5−ジニトロ
ベンゾイルクロリドとβ−アミノプロピオニトリルと
の反応により、N−(2−シアノエチル)−3,5−ジ
ニトロベンズアミドを得、パラジウム活性炭触媒によ
るニトロ基の還元により合成した。
【0016】まず、N−(2−シアノエチル)−3,5
−ジニトロベンズアミドの合成について説明する。
【0017】3,5−ジニトロベンゾイルクロリド(淡
茶色結晶、m.p.69〜71℃、b.p.169℃/
11mmHg、市販品(ALDRICH)をそのまま使
用)、β−アミノプロピオニトリル(市販品(東京化
成)をそのまま使用)、トリエチルアミン(蒸留精製し
たものを使用)、並びに塩化メチレン(常法により乾
燥、蒸留精製したものを使用)を用い、次のようにして
N−(2−シアノエチル)−3,5−ジニトロベンズア
ミドを合成した。
【0018】1lの三口フラスコに3,5−ジニトロベ
ンゾイルクロリド67.8g、塩化メチレン500ml
を入れ、N雰囲気下に攪拌溶解した。これにトリエチ
ルアミン46ml、β−アミノプロピオニトリル22.
8gを入れた滴下ロートを取り付け、氷浴中で徐々に滴
下した。N雰囲気下で室温にて3時間攪拌し、エバポ
レータにより脱溶媒し、水洗して塩化トリエチルアンモ
ニウム塩を除去し、80℃、1Torrで24時間減圧
乾燥して淡茶色結晶を得た。収量70.6g、収率91
%であった。
【0019】得られたN−(2−シアノエチル)−3,
5−ジニトロベンズアミドのIRスペクトルを図2に示
す。なお、 第二アミド NH伸縮振動 3390cm−1、3
360cm−1 C=O伸縮振動 1676cm−1 N−H変角振動 1530cm−1 ニトロ NO逆対称振動 1533cm−1 対称振動 1354cm−1 ニトリル C≡N三重結合伸縮振動 2254cm
−1 芳香族 C−H伸縮振動 3108cm−1、3
078cm−1
【0020】得られたN−(2−シアノエチル)−3,
5−ジニトロベンズアミドのNMRスペクトルを図3に
示す。なお、 δ(ppm):9.52(N−H,1H,t)、9.0
5,8.97(芳香環,3H)、3.60(N−CH
−,2H,q)、2.80(−CH−CH,2H,
t)。
【0021】次に、N−(2−シアノエチル)−3,5
−ジアミノベンズアミドの合成について説明する。
【0022】N,N−ジメチルホルムアミド(常法によ
り乾燥、蒸留精製したものを使用)、ベンゼン(常法に
より乾燥、蒸留精製したものを使用)を用い、次のよう
にしてN−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノベ
ンズアミドを合成した。
【0023】500mlのナスフラスコにN−(2−シ
アノエチル)−3,5−ジニトロベンズアミド30g
(113.6mmol)およびジメチルホルムアミド2
00mlを入れて溶解させた。これに10%パラジウム
活性炭3gを添加し、攪拌しながら水素ガス約17lを
加え、セライト545を使用してろ過した。減圧蒸留
(80℃/20Torr)によりDMFを除去して茶褐
色結晶を得、DMF/ベンゼンで再結晶して淡紫色結晶
を得た。収量19.2g、収率82.8%であった。
【0024】得られたN−(2−シアノエチル)−3,
5−ジアミノベンズアミドのIRスペクトルを図4に示
す。なお、 第一アミン NH伸縮振動 3480cm−1、3
392cm−1 N−H変角振動 1599cm−1 第二アミド NH伸縮振動 3328cm−1 C=O伸縮振動 1647cm−1 N−H変角振動 1539cm−1 ニトリル C≡N三重結合伸縮振動 2260cm
−1
【0025】得られたN−(2−シアノエチル)−3,
5−ジアミノベンズアミドのNMRスペクトルを図5に
示す。なお、 δ(ppm):8.33(N−H,1H,t)、6.2
1,5.95(芳香環,3H)、4.89(−NH
4H)、3.40(N−CH−,2H,q)、2.7
1(−CH−CN,2H,t)。
【0026】更に、このN−(2−シアノエチル)−
3,5−ジアミノベンズアミドの元素分析を行った。計
算値はC(58.81%)、H(5.92%)、N(2
7.43%)であるのに対し、得られた実測値はC(5
8.39%)、H(5.98%)、N(27.23%)
で、両者はよく一致していた。
【0027】ポリアミドの合成 N−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノベンズア
ミドとジカルボン酸とを反応させ、芳香族ポリアミ
を得た。ジカルボン酸として、イソフタル酸5−
、4,4′−ビフェニルジカルボン酸5−b、4,
4′−ジフェニルエーテルジカルボン酸5−c、および
4,4′−ジフェニルスルホンジカルボン酸5−dを使
用する場合を例示する。
【0028】芳香族ポリアミドの合成の詳細について説
明する。
【0029】100mlのナスフラスコに、N−(2−
シアノエチル)−3,5−ジアミノベンズアミド1.
021g(5mmol)、ジカルボン酸化合物(イソ
フタル酸、4,4′−ビフェニルジカルボン酸、4,
4′−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4′−ジ
フェニルスルホンジカルボン酸)5mmol、N−メチ
ル−2−ピロリドン10ml、ピリジン2.5ml、亜
リン酸トリフェニル3.1g(5mmol)、塩化リチ
ウム0.5gを順に加え、窒素雰囲気下100℃で3時
間反応させた。この反応溶液を500mlのメタノール
に投入し、ポリマーを析出させた。このポリマーをろ過
し、2回メタノールにより1時間加熱乾留させ十分に洗
浄した。ろ別後、90℃、1Torr下にて3日間乾燥
した。
【0030】ポリアミドの粘度測定、定性分析、熱分析 得られた芳香族ポリアミドについて、固有粘度、IRス
ペクトル、ガラス転移温度、分解開始温度を測定した。
【0031】粘度測定は、オストワルド型粘度計により
固有粘度ηinhを求めた。IRスペクトルは、主とし
て日本電子製JR−3510装置により測定した。TG
−DTA測定は、理化学電気製8112Hにより行っ
た。
【0032】得られたポリアミドの収率および固有粘度
の値を表1に示す。更に、熱分析測定結果として、得ら
れたポリアミドのDTA−TG測定結果より得られたポ
リアミドの熱物性、すなわちポリマのガラス転移温度
(Tg)および分解開始温度を表2に示す。なお、表1
でηinh(dL/g)の値は、30℃のDMAc中で
0.5g/dLの場合を示し、表2の熱分析測定は窒素
中で行ったものである。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】ポリアミドの誘電特性 所定の方法により試料を作成し、誘電率を測定した。す
なわち、各種ポリマをDMAcに溶解し、この溶液を化
学研磨処理(リン酸/硝酸溶液、アルカリ水溶液使用)
したアルミ板にスピンコート(エイブル製ASS−30
0使用)し、室温、1Torr下で1日乾燥することに
よりフィルム成形した。次いで表面をアルミ蒸着し、電
極の取り出しは銅線を使用し、銅線とアルミ蒸着面の接
着は銀ペースト(旭化成製LS506J)により行っ
た。
【0036】誘電率は、YHP製4274A MULT
I−FREQUANCYLCRMETERにより測定し
た。フィルムの膜厚は、フィルム断面を走査型電子顕微
鏡(日本電子製JXA−840使用)により測定して求
めた。
【0037】得られたポリアミドの比誘電率測定結果を
表3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】また、ポリアミドの比誘電率および誘電正
接の温度依存性を図6および図7に示す。すなわち、こ
れらの特性の温度依存性を調べた結果、温度変化に対す
る変化割合が少なく、本発明によるポリアミドは新たな
電子ディバイス用途に適していることが分る。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、N−(2−シアノエチ
ル)−3,5−ジアミノベンズアミドと各種芳香族ジカ
ルボン酸との反応により得られ、高い耐熱性、広温度範
囲で良好な高い誘電特性を有し、フィルムコンデンサ、
エレクトロルミネッセンス素子、センサー等の電子デバ
イスへの応用が可能な特性を有する芳香族ポリアミドが
提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノ
ベンズアルデヒドの合成の概略を示す説明図である。
【図2】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジニトロ
ベンズアミドのIRスペクトル図である。
【図3】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジニトロ
ベンズアミドのNMRスペクトル図である。
【図4】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノ
ベンズアミドのIRスペクトル図である。
【図5】N−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノ
ベンズアミドのNMRスペクトル図である。
【図6】比誘電率の温度依存性を示す特性線図である。
【図7】誘電正接の温度依存性を示す特性線図である。
【符号の説明】 N−(2−シアノエチル)−3,5−ジアミノベ
ンズアミド 3,5−ジニトロベンゾイルクロリド N−(2−シアノエチル)−3,5−ジニトロベ
ンズアミド ジカルボン酸5−a イソフタル酸使用の場合 〔表1〜3〕5−b 4,4′−ビスフェニルジカルボン酸使用の場
合 〔表1〜3〕5−c 4,4′−ジフェニルエーテルジカルボン酸使
用の場合 〔表1〜3〕5−d 4,4′−ジフェニルスルホンジカルボン酸使
用の場合 〔表1〜3〕
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 255/29 C08G 69/32 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 −(2−シアノエチル)−3,5−ジ
    アミノベンズアミド。
  2. 【請求項2】 −(2−シアノエチル)−3,5−ジ
    アミノベンズアミドの3,5位のアミノ基と芳香族ジカ
    ルボン酸またはその誘導体のカルボキシル基とのアミド
    化による縮重合反応により得られる芳香族ポリアミド。
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