JPH10158247A - イミド化触媒及びその製造方法 - Google Patents

イミド化触媒及びその製造方法

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JPH10158247A
JPH10158247A JP31608796A JP31608796A JPH10158247A JP H10158247 A JPH10158247 A JP H10158247A JP 31608796 A JP31608796 A JP 31608796A JP 31608796 A JP31608796 A JP 31608796A JP H10158247 A JPH10158247 A JP H10158247A
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JP
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imidazolidinone
hydrogen
complex compound
dialkyl
hydrogen halide
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JP31608796A
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Yoshi Ikeda
歓 池田
Wataru Yamashita
渉 山下
Masaji Tamai
正司 玉井
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アミド酸化合物を100℃以下の低温で短時
間にイミド化することのできる新規イミド化触媒の提
供。 【解決手段】 式(1) (式中、R1、R2はアルキル基を示し、Xはハロゲン原
子を示し、nは0.5、1、2から選ばれる数を示
す。)で表される錯化合物、該化合物からなるイミド化
触媒およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アミド酸類を低温
で短時間にイミド化することのできる1,3−ジアルキ
ル−2−イミダゾリジノンとハロゲン化水素からなる錯
化合物であるイミド化触媒とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アミド酸やポリアミド酸のイミド化反応
は進みにくく、一般的にこれらアミド酸類をイミド化す
る方法としては、熱により脱水する熱イミド化法と、無
水酢酸等を脱水剤とし、ピリジン等を触媒として用いる
化学イミド化法が知られている。
【0003】熱イミド化法では、仏国特許1,239,
491(1960)等に開示されているように、一般に
200℃以上もの高温を要するため、工業的には熱源と
して電気を使用せねばならず、また製造するイミド類の
種類によっては反応に数時間を要するため、製造コスト
を高くするという問題があった。
【0004】化学イミド化法では、100℃以下の低温
でイミド化を行うことができるものの、反応に長時間を
必要とし、アミド酸類の有するカルボキシル基と等モル
以上の無水酢酸が必要であり、また触媒としてピリジン
等を使用し、工業的製法とするには、溶剤や触媒の回収
系に多くの設備を要するため、コストを増大させる原因
となっている。また、生成したポリイミドに成形加工等
の高温処理を施すと黒く着色し、成形した際の美観を損
ねる等の問題が生じることが多い。
【0005】M.Oba,J.Polym.Sci.,
Part A,34(4),651−58(1996)
には、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸
基、アミノ基から選ばれる2つの官能基を有する化合物
を、ポリアミド酸を熱イミド化する際の触媒として使用
する方法が開示されている。しかし、この様な触媒を用
いてもイミド化率を100%とするには140℃以上の
温度を必要とし、100℃以下の低温でイミド化するこ
とはできなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アミド酸化
合物を100℃以下の低温で短時間にイミド化すること
のできる新規イミド化触媒を提供することを課題とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
を解決するため鋭意検討した結果、新規イミド化触媒と
その製造方法を発明するに至った。すなわち、本発明は
一般式(1)
【化2】 (式中、R1、R2はアルキル基を示し、Xはハロゲン原
子を示し、nは0.5、1、2から選ばれる数を示
す。)で表される1,3−ジアルキル−2−イミダゾリ
ジノンとハロゲン化水素からなる錯化合物であり、該化
合物からなることを特徴とするイミド化触媒であり、一
般式(1)中のR1、R2が,同一または異なるC1〜4
のアルキル基である1,3−ジアルキル−2−イミダゾ
リジノンと、ハロゲン化水素からなる錯化合物であるこ
とを特徴とするイミド化触媒であり、一般式(1)で表
される1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノンと、
フッ化水素、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素から選ば
れる少なくとも1種以上のハロゲン化水素からなる錯化
合物であることを特徴とするイミド化触媒であり、有機
溶媒の存在下または非存在下に、一般式(1)で表され
る1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノンとハロゲ
ン化水素を混合することを特徴とする上記イミド化触媒
の製造方法であり、1,3−ジメチル−2−イミダゾリ
ジノンと塩化水素からなることを特徴とする錯化合物で
あることを特徴とするイミド化触媒であり、有機溶媒の
存在下または非存在下に、1,3−ジメチル−2−イミ
ダゾリジノンと塩化水素を混合することを特徴とするイ
ミド化触媒の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。
【0009】本発明は1,3−ジアルキル−2−イミダ
ゾリジノンとハロゲン化水素からなる錯化合物であるイ
ミド化触媒とその製造方法であり、該イミド化触媒はア
ミド酸類をイミド化する際の触媒として有効に作用する
化合物である。
【0010】本発明の原料の一つは、一般式(2)
【化3】 (式中、R1、R2はアルキル基を示す。)で表される
1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノンであり、R
1、R2は同一であっても異なっていてもよく、そのアル
キル基にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソ
プロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、2
−メチルプロピル基、イソブチル基を挙げることができ
るが、比較的容易に製造できることから、R1、R2共に
メチル基である1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン(以下DMiと略する)、エチル基である1,3−ジ
エチル−2−イミダゾリジノン、n−プロピル基である
1,3−ジ−n−プロピル−2−イミダゾリジノン、n
−ブチル基である1,3−ジ−n−ブチル−2−イミダ
ゾリジノンが好ましく、これらの中でも特に安価で入手
し易いことからDMiが最も好ましい。
【0011】もう一つの原料であるハロゲン化水素は、
フッ化水素、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素等が挙げ
られるが、安価で比較的容易に使用できることから塩化
水素が最も好ましい。
【0012】本発明の錯化合物は吸湿性があり、水中で
は1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノンとハロゲ
ン化水素に解離するため、使用する原料中の水分は好ま
しくは1%以下、より好ましくは0.1%以下、さらに
好ましくは0.01%以下であることが望まれる。
【0013】これらの原料を混合すると直ちに反応し、
該錯化合物は、容易に製造することができる。反応温度
は、反応溶液が凝固せず、ハロゲン化水素が溶解する範
囲であれば特に制限はない。
【0014】使用する1,3−ジアルキル−2−イミダ
ゾリジノンとハロゲン化水素の混合比は、1,3−ジア
ルキル−2−イミダゾリジノンにハロゲン化水素が溶解
し得る範囲で、いかなる値であってもよいが、生成物を
結晶として単離する場合には、未反応原料を除く操作を
最小限にするため、1,3−ジアルキル−2−イミダゾ
リジンとハロゲン化水素のモル比が1:1であることが
好ましい。。
【0015】上記反応を行う際には、溶媒を使用しても
よい。使用できる溶媒としては例えば、ジエチルエーテ
ル、n−プロピルエーテル、n−ブチルエーテル、メチ
ル−t−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4
−ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エチルアル
コール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコ
ール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等
のアルコール類、フェノール、o−クレゾール、m−ク
レゾール、p−クレゾ−ル等のフェノール類、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類などが挙
げられるが、一般に使用される殆どの有機溶媒を使用す
ることができる。
【0016】この様にして得られる該錯化合物の溶液
は、アミド酸類をイミド化する際に、予め触媒を含んだ
反応溶液として、そのままの溶液を使用することもでき
る。
【0017】また、生成した該錯化合物を単離したい場
合には、原料の種類によっても異なるが、モル比1:1
の錯化合物、例えば、1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノンと塩化水素の1:1錯化合物は、結晶として単
離することもできる。反応時に1,3−ジアルキル−2
−イミダゾリジン以外の溶剤を使用していない場合に
は、そのまま室温で放置しておけば、結晶が析出する。
また、溶媒を使用する場合にも適宜冷却することにより
結晶を析出させることができる。また、1,3−ジアル
キル−2−イミダゾリジノンとハロゲン化水素のモル比
が1:1でない錯化合物は通常、室温で液体であること
が多いが、そのまま液体として、あるいは冷却凝固させ
て使用してもよい。
【0018】この様にして得られた1,3−ジアルキル
−2−イミダゾリジノンとハロゲン化水素からなる錯化
合物は、イミド化触媒として有効なものであり、アミド
酸やポリアミド酸を含む溶液に、少量添加するだけで、
100℃以上ではもちろん100℃未満の比較的低温で
もイミド化することができる。
【0019】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものではない。
【0020】赤外分光分析(以下IR) IR分析は、日本分光製IR REPORT−100を
用いて、KBr錠剤法により行った。
【0021】示差熱分析(以下DSC) DSCは、セイコー電子工業製、SSC/5200を用
いて、−100〜100℃の熱挙動を測定した。
【0022】実施例1 DMi100gをフラスコに装入し、塩化水素ガス3
5.2gを吹き込み開始温度30℃、終了時81℃で吹
き込んだ。この間、特に温度制御は行わなかった。この
溶液を室温で1時間放置したところ、結晶が析出した。
得られたDMiと塩化水素の錯化合物は無色透明の柱状
結晶であり、収率は98.4%であった。得られた結晶
は水中で解離するので、結晶を水に溶解し、結晶中に含
まれるDMi含有量を高速液体クロマトグラフィー(H
PLC)で、塩化水素含有量を0.01N−ナトリウム
メチラート/メタノール溶液による滴定で、それぞれ
定量した。その結果、結晶中のDMiと塩化水素のモル
比は1:1.02であった。得られた結晶のIR測定を
KBr錠剤法で行った。チャートを図1に示す。DMi
では1690cm-1に見られるN−C=Oのカルボニル
伸縮振動の吸収の吸収帯が、1660cm-1にシフトし
ている。得られた結晶のDSCチャートを図2に示す。
得られた錯化合物結晶の融点は37℃付近にあり、融点
8℃のDMiとは明らかに異なる物質であった。
【0023】実施例2 DMi100gとテトラヒドロフラン100gをフラス
コに装入し、撹拌しながら、塩化水素ガス32gを30
℃以下で吹き込んだ。エバポレーションによりテトラヒ
ドロフランと余分な塩化水素を留去した後、室温で放置
したところ、結晶が析出した。得られた錯化合物は無色
透明で、幅1〜5mm、長さ1〜7cm程度の板柱状結
晶であった。収率は97%であった。実施例1と同様に
組成を測定したところ、この結晶に含まれるDMiと塩
化水素のモル比は1:1.01であった。
【0024】実施例3 1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン100gをフ
ラスコに装入し、塩化水素ガス29.3gを80℃以下
で吹き込んだ。この溶液を10℃以下で2時間放置した
ところ、結晶が析出した。得られた錯化合物は無色透明
の柱状結晶であり、収率は90.6%であった。この結
晶に含まれる1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン
と塩化水素のモル比は1:1.01であった。
【0025】実施例4 1,3−ジ−n−プロピル−2−イミダゾリジノン10
0gとテトラヒドロフラン100gをフラスコに装入
し、塩化水素ガス31.1gを40℃以下で吹き込ん
だ。エバポレーションによりテトラヒドロフランと余分
な塩化水素を留去した後、−5℃で放置したところ、結
晶が析出した。収率は90%であった。実施例1と同様
に組成を測定したところ、この結晶に含まれる1,3−
ジ−n−プロピル−2−イミダゾリジノンと塩化水素の
モル比は1:1であった。
【0026】参考例1 p−フェニレンジアミンと無水フタル酸(モル比1:
2)からなるアミド酸30gと1−メチル−2−ピロリ
ドン150gをフラスコに装入し、アミド酸を溶解させ
た。そこに実施例1で得られた1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノンと塩化水素からなる錯化合物3gを装
入し、80℃で1時間反応した。アミド酸はイミド化し
てビスイミド化合物が得られた。収率は98.6%であ
った。
【0027】参考例2 DMi150g中に4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル20gと無水ピロメリット酸二無水物
11.25gと無水フタル酸0.80gを装入し、60
℃で4時間反応してポリアミド酸溶液を得た。この溶液
に30℃以下の温度で塩化水素ガス1.3gを吹き込ん
だ後、90℃で1時間反応を行った。ポリアミド酸はイ
ミド化し、反応開始後より直ちに黄色のポリイミド粒子
が生成した。この溶液を濾過した後、メタノールで洗浄
し、60℃で8時間減圧乾燥して黄色のポリイミド粉末
を得た。得られたポリイミドのイミド化率をM.Ob
a,J.Polym.Sci.,Part A,34
(4),651−58(1996)に記載の方法で測定
したところ、イミド化率は100%であった。また、こ
のポリイミドを420℃で溶融して得られたストランド
は、黄色透明であり、一般的な熱イミド化法により得ら
れるポリイミドと同様の美観を有していた。
【0028】参考例3 テトラヒドロフラン100g中に、実施例2で得られた
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンと塩化水素か
らなる錯化合物5gを装入した。この溶液に4,4−ジ
アミノジフェニルエーテル20gと無水ピロメリット酸
二無水物20.7と無水フタル酸1.48gからなるポ
リアミド酸粉末を装入し、60℃で3時間反応を行っ
た。得られたポリイミドは黄色の粉末で、参考例2と同
様の方法で測定したイミド化率は100%であった。
【0029】参考例4 DMi150g中に4,4’−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ビフェニル20gと無水ピロメリット酸二無水物
11.25gと無水フタル酸0.80gを装入し、60
℃で4時間反応してポリアミド酸溶液を得た。この溶液
を90℃で10時間加熱撹拌したが、参考例2と同様の
方法で測定したイミド化率は6%であり、十分にイミド
化したポリイミドを得ることはできなかった。
【0030】
【発明の効果】本発明は、アミド酸化合物をイミド化す
る際に低温で短時間にイミド化を行うことのできる新規
イミド化触媒とその製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた錯化合物のIRチャート図
である。
【図2】実施例1で得られた錯化合物のDSCチャート
図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、R1、R2はアルキル基を示し、Xはハロゲン原
    子を示し、nは0.5、1、2から選ばれる数を示
    す。)で表される1,3−ジアルキル−2−イミダゾリ
    ジノンとハロゲン化水素からなる錯化合物。
  2. 【請求項2】 一般式(1)で表される1,3−ジアル
    キル−2−イミダゾリジノンとハロゲン化水素からなる
    錯化合物であることを特徴とするイミド化触媒。
  3. 【請求項3】 一般式(1)中のR1、R2が,同一また
    は異なるC1〜4のアルキル基である1,3−ジアルキ
    ル−2−イミダゾリジノンと、ハロゲン化水素からなる
    錯化合物であることを特徴とするイミド化触媒。
  4. 【請求項4】 一般式(1)で表される1,3−ジアル
    キル−2−イミダゾリジノンと、フッ化水素、塩化水
    素、臭化水素、ヨウ化水素から選ばれる少なくとも1種
    以上のハロゲン化水素からなる錯化合物であることを特
    徴とするイミド化触媒。
  5. 【請求項5】 有機溶媒の存在下または非存在下に、一
    般式(1)で表される1,3−ジアルキル−2−イミダ
    ゾリジノンとハロゲン化水素を混合することを特徴とす
    る請求項1記載の化合物の製造方法。
  6. 【請求項6】 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
    ンと塩化水素からなる錯化合物であることを特徴とする
    イミド化触媒。
  7. 【請求項7】 有機溶媒の存在下または非存在下に、
    1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンと塩化水素を
    混合することを特徴とする請求項6記載のイミド化触媒
    の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047539A1 (fr) * 1999-02-15 2000-08-17 Mitsui Chemicals, Inc Agent de fluoration, son procede de production et d'utilisation

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