[发明专利]笼形环戊烷酸二酐化合物、其制备方法和聚酰亚胺

说明书

技术领域

本发明涉及笼形环戊酸二酐化合物、其制备方法和聚酰亚胺。更具体地，本发明涉及作为适合用作光学材料等的聚酰亚胺的单体的笼形环戊烷四羧酸二酐，并且还涉及该化合物的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺由于它们好的机械强度、耐热性、绝缘性能和耐溶剂性而通常用作电子材料，例如保护材料、绝缘材料和用于液晶显示器单元和半导体的滤色器。还期望它们作为用于光学通信的光波导材料和作为用于手机的基材材料的新应用。

这些领域中的最近显著发展开始要求具有比以前更复杂性能的材料。换句话说，对于单个应用而言，用于这些领域的聚酰亚胺不仅需要好的耐热性和耐溶剂性，而且需要许多其他性能例如透明性。

常规的聚酰亚胺通常是全部芳族的聚酰亚胺，其通过芳族四羧酸二酐与芳族二胺之间的缩聚反应得到。不幸的是，由于它的深琥珀色，全部芳族的聚酰亚胺在必须为高透明性的应用领域中造成问题。在实践中，全部芳族的聚酰亚胺不溶于有机溶剂，这使得必须在加热下通过脱水环化而由作为其前体的聚酰胺酸形成它的膜。

实现好的透明性的一种方式是通过脂环族四羧酸二酐与芳族二胺之间的缩聚反应，这产生聚酰亚胺前体并且确保前体的酰亚胺化。已知该过程产生具有比较少的脱色的高透明聚酰亚胺(参见专利文献1和2)。

不幸的是，由未取代的脂环族四羧酸二酐形成的聚酰胺酸和聚酰亚胺几乎不溶于普通的有机溶剂并且仅溶于高沸点极性溶剂。这使得在成膜过程中必须在高温下加热用于溶剂除去。加热不利地影响了构成有机EL元件的任何其他有机材料。

最近报导了由1，2，3，4-环戊烷四羧酸-1：2，3：4-二酐(下文简称为CPDA)聚合的聚酰亚胺制备用于有机电致发光(EL)元件的气体阻隔膜的研究(参见专利文献3)。

不幸的是，该聚酰亚胺由于它的低聚合度而仍然有耐热性提高的空间，并且在有机溶剂中的溶解性方面不一定令人满意。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-B H02-24294

专利文献2：JP-A S58-208322

专利文献3：JP-A 2006-232960

发明内容

发明将解决的问题

鉴于上述内容而完成了本发明。本发明的目的是提供脂环族四羧酸二酐、其有效和经济的制备方法和由其形成的聚酰亚胺，所述化合物是用于透明性优异而在UV区域内没有吸收，绝缘性能、耐热性、加工能力和在有机溶剂中的溶解性优异的聚酰亚胺的单体。

解决问题的方式

本发明人通过专注于增加聚酰亚胺结构的主链的线性而进行了广泛研究、由此提高聚合度而实现了上述目的。结果，他们发现作为聚酰亚胺的单体的笼形环戊烷四羧酸二酐，所述聚酰亚胺由于它的好的线性而具有高聚合度并且耐热性和在有机溶剂中的溶解性优异。该发现产生本发明。

本发明包括以下内容。

1.一种由式[1]表示的笼形1，2，3，4-环戊烷四羧酸-1，3：2，4-二酐，

[化学式1]

(其中R¹和R²独立地表示氢原子、卤原子或C_1-10烷基)。

2.如上面段落1所述的笼形1，2，3，4-环戊烷四羧酸-1，3：2，4-二酐，其中R¹和R²各自表示氢原子。

3.一种由式[2]表示的反式，反式，反式-1，2，3，4-环戊烷四羧酸，

[化学式2]

(其中R¹和R²独立地表示氢原子、卤原子或C_1-10烷基)。

4.一种由式[3]表示的反式，反式，反式-1，2，3，4-环戊烷四羧酸四烷基酯，

[化学式3]

(其中R¹和R²独立地表示氢原子、卤原子或C_1-10烷基，和R³表示C_1-10烷基)。

5.一种方法，包括：

第一步骤：在酸催化剂的存在下使由式[4]表示的顺式，顺式，顺式-1，2，3，4-环戊烷四羧酸-1，2：3，4-二酐与由式[5]表示的醇反应，由此产生由式[6]表示的顺式，顺式，顺式-1，2，3，4-环戊烷四羧酸四烷基酯，

[化学式4]