JPS5825326B2 - フェロセンポリマ−の製造方法 - Google Patents

フェロセンポリマ−の製造方法

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JPS5825326B2
JPS5825326B2 JP810176A JP810176A JPS5825326B2 JP S5825326 B2 JPS5825326 B2 JP S5825326B2 JP 810176 A JP810176 A JP 810176A JP 810176 A JP810176 A JP 810176A JP S5825326 B2 JPS5825326 B2 JP S5825326B2
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ketone
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加藤寛
管啓喜
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフェロセンポリマーの製造方法の改良に関し、
その目的とするところは、フェロセンとアルデヒドもし
くはケトン(以下アルデヒドもしくはケトンをカルボニ
ル体と呼ぶ)を極性有機溶媒中、ルイス酸触媒の共存下
で重縮合させてフェロセンポリマーを製造するにあたり
、反応系に水と共沸混合物を作りうる非極性有機溶媒を
添加することにより、該反応系において生成する水を強
制的に取除き、反応系外へ排斥させ、かつ、反応系を均
一な状態に保つことにより反応に必要となる極性有機溶
媒量、及びルイス酸触媒量を低減せしめ、かつルイス酸
触媒の失活を防ぐことを特徴とする収率の高いフェロセ
ンポリマーの製造方法を提供するところにある。
本発明者は先にフェロセンポリマーの製造方法として、
フェロセンとカルボニル体を極性有機溶媒中、ルイス酸
触媒の存在下で重縮合させる方法を提案したが、この方
法においては重縮合の際、生成する水分を極性有機溶媒
で稀釈することによって反応系を均一なものとし反応の
進行を計っていた。
しかし、かかる方法では、反応スケールが増大するにつ
れ、生成する水分の量も増える為、該水分を稀釈するに
要する極性有機溶媒の量も多くなってしまう欠点が生じ
ると共に、該生成水がルイス酸触媒と直接反応し、ルイ
ス酸触媒を失活または変質させ、またルイス酸触媒を析
出させる為に反応系がより均一なものとならず、フェロ
センポリマーの収率を低下させ、かつ必要量以上のルイ
ス酸触媒を用いねばならない欠点があった。
本発明者等は上記難点に鑑み研究を重ねた結果、フェロ
センとカルボニル体を極性有機溶媒中、ルイス酸触媒の
存在下で重縮合させる際、水と共沸混合物を作りうる非
極性有機溶媒を添加する事により上記反応系で生成する
水分を共沸混合物として系外へ取出し、ルイス酸触媒の
失活、変質および析出をなくし反応系をより均一な状態
に保つことにより極性有機溶媒及びルイス酸触媒の使用
量を低減し、かつ、ルイス酸触媒の失活、変質及び析出
をなくし高収率を得るフェロセンポリマーの製造方法を
見出し、本発明を完成した。
本発明の方法に依って提供されるフェロセンポリマーは
次式に示されるごとく、フェロセン骨格を主鎖に含む1
:1交互直鎖状構造を有するもので、 (式中、RおよびR1は水素原子、アルキル基、アルケ
ニル基、アルアルキル基、アリール基であていでもよい
またnは5〜1000の範囲にある)フェロセン核の置
換位置はL2−.1,3−または1,1′もしくはそれ
らの混合物である。
本発明の方法を実施するにあたり、フェロセンと重縮合
反応を行なわせるべきアルデヒド類はつぎの一般式で表
わすことができる。
(式中、Rは水素原子、アルキル基、アルケニル基、ア
ルアルキル基、アリール基である。
)これらアルデヒド類の代表例を示せば、1.−ナフチ
ルアルデヒド、2−ナフチルアルデヒド、p−トリルア
ルデヒド、2−フェナンスリルアルデヒド、α、β−ジ
フェニルプロピオンアルデヒド、6−フェニルベンズア
ルデヒド、p−フェニルベンズアルデヒド、フェニルア
セトアルデヒド、2゜6−シメチルベンズアルデヒド、
β−フェニルプロピオンアルデヒド、1−アニスリルア
ルデヒドなどの芳香族または芳香族置換アルデヒド、あ
るいはn−ノニルアルデヒド、n−デカンアルデヒド、
n−テトラデカアルデヒド、シクロヘキサンアルデヒド
、ジエチルアセトアルデヒド、3,3−ジメチルブチル
アルデヒドなどの直鎖脂肪族アルデヒド、分岐脂肪族ア
ルデヒドまたは脂環式アルデヒドなど、アクロレイン、
クロトンアルデ゛ヒト、β−メチルクロトンアルデヒド
、γ−メチルクロトンアルデヒド、メタクロレイン、n
−ヘキセンアルデヒド、2−メチル−2−ヘキセンアル
デヒド、オクテンアルデヒドなどの不飽和脂肪族アルデ
ヒド、クマリン−3−アルデヒド、フルフラール、3−
フルフリルアルデヒド、5−メチルフルフラールなどの
へテロ環置換アルデヒド、2−シクロヘキセンアルデヒ
ド、2−シクロペンテンアルデヒド、3−シクロオクテ
ンアルデヒドなどの脂環式不飽和アルデヒド、あるいは
ケイ皮アルデヒド、α−フェニルケイ皮アルデヒド、α
−メチルケイ皮アルデヒドなどの芳香族置換不飽和アル
デヒド誘導体、および。
−アニスアルデヒド、p−アニスアルデヒド、m−アニ
スアルデヒド、サリチルアルデヒド、p−ジメチルアミ
ンベンズアルデヒド、p−エトキシベンズアルデヒド、
0−エトキシベンズアルデヒド、3,4−ジェトキシベ
ンズアルデヒド、m−ベンゾイルベンズアルデヒド、レ
ゾルシルアルデヒドなどのアミノ基、水酸基、アルコキ
シ基置換の芳香族アルデヒド、ヒドロキシビルビックア
ルデヒド、グリコールアルデヒド、α−ヒドロキシプロ
ピオンアルデヒド、メトキシアセトアルデヒドなどの水
酸基、アルコキシ基を含む脂肪族アルデヒド誘導体があ
げられる。
さらにアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソ
ブチルアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレロアルデヒ
ド、イソブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、エチル
ベンズアルデヒド、シクロプロピルアルデヒドなどの脂
肪族、芳香族、脂環式脂肪族アルデヒドなども有効であ
る。
また、本発明の方法を実施するに当り、フェロセンと反
応させるべきケトン類としては、たとえばアセトン、メ
チルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチ
ル−〇−ブチルケトン、メチルイソブチリルケトン、メ
チル−8−ブチルケトン、3.−メチル−2−ヘキサノ
ン、3−エチル−2−ペンタノン、ジイソプロピルケト
ン、エチルイソブチルケトン、4−メチル−2−オクタ
ノン、ジー・n−ブチルケトン、ジ−t−ブチルケトン
、メチル−n−オクチルケトン、syn −テトラエチ
ルアセトン、メチル−n−オクチルケトン、3−メチル
−3−エチル−2,−ヘキサノン、エチル−n−へブチ
ルケトン、ジ−n−ノニルケトン、ジ−n−オクチルケ
トン、メチルビニルケトン、メチルプロペニルケトン、
エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、ア
リルアセトン、メシチルオキサイド、2,3−ジメチル
−6−ヘプテン−6−オン、3−プロピル−3−ヘキセ
ン−2−オン、アセトフェノン、メチルベンジルケトン
、フェニルエチルケトン、0−メチルアセトフェノン、
m−メチルアセトフェノン、2,4−ジメチルアセトフ
ェノン、フェニル−n ブチルケトン、フェニル−1
−ブチルケトン、2−フェニルシクロペンタノン、2−
フェニルシクロヘキサ。
ノン、メチル−α−ナフチルケトン、9−アセチルアン
スラセン、アセチルビフェニル、アンスロン、フルオレ
ノン、1−インダノン、2−インダノン、エチルベンジ
ルケトン、ベンジルアセトンβ−テトラロン、5−フェ
ニル−3−ペンタノン、3− メチル−1−テトラロン
、ベンジルビナコロン、ブロモアセトン、クロロエチル
メチルケトン、メトキシメチルメチルケトン、メトキシ
プロピルメチルケトン、イソプロポキシメチルケトン、
α−メトキシビナコロン、1−メトキシエチルイソブチ
ルケトン、α−メトキシアセトフェノン、β−ナフトキ
シアセトン、m−メトキシベンゾフェノン、p−フェノ
キシベンゾフェノン、n−プロポキシメチルフェニルケ
トン、p−jロピオンフェノール、アセチルフェニルメ
チルカルビノール、o−クロロベンゾフェノン、フェニ
ル−α−クロロベンジルケトジシクロプロピルケトン、
シクロへキシルアセトン、シクロペンチルメチルケトン
、4−エトキシシクロヘキシルイソプロピルケトン、4
−メトキシシクロへキシル−t−ブチルケトン、4−ヒ
ドロキシシクロへキシルメチルケトン、シクロペンタノ
ン、シクロヘキサノン、シクロオクタン、シクロオクタ
ノン、シクロヘキセノン、シクロへブテノン、シクロオ
フテノンおよびこれらのヒドロキシ、アミノ、シアノ、
ハロ、アルコキシ置換体、2−ヒドロキシアセチルフラ
ン、2−クロロアセチルフラン、4−キノリルクロロメ
チルケトンフルフラールアセトン、フルフラールアセト
フラン、フルフラールアセトフェノン、α−フリルアセ
トン、エチル−2−フリルケトン、2−アセチル−5−
メチルフラン、エチル−2−チェニルケトン、メチル−
3−ピリジルケトン、2−アセチルジベンゾフラン、メ
チル−2−ベンゾフリルケトンなどがあげられる。
一方ルイス酸としてはたとえばFeCl3.5nC12
1’−1lcII3、ZnC4、T t C4、BF3
.0Et2、BF3、B(CH3)3、FeBr3、A
l3Br3、■2、Br2.5nC14、などがあげら
れるが、なかでもFeCl3.5nC12の場合は特に
顕著な効果かえられるので推奨される。
また、本発明で採用する有機極性溶媒としては、ルイス
酸触媒に対しても充分な溶解力を示し、それゆえ反応系
を均一にし、また生成する水を偏在化せしめないよう水
といかなる割合でも混じり合う性質を有し、かつ所望の
反応温度を保つに必要な沸点を示す非プロトン性極性溶
媒であることが適当である。
極性を示す一つの尺度として双極子モーメントがあるが
、本発明で採用する極性溶媒の双極子モーメントは、0
.5デバイから6.0デバイの範囲にある。
このような諸条件を満足する非フ’Clトン性極性溶媒
を例示すれば、たとえばN、N−ジメチルホルムアミド
、N、N−ジメチルアセトアミド、2−N−メチル−2
−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホ
スフォル、アミド、アセトニトリル、ポリリン酸などが
あげられるが、なかでも前3者は価格、取扱いやすさ、
沸点などの諸点から好ましい。
また、非極性有機溶媒としては、該反応系において生成
せる水分を強制的に取除く為、水と共沸混合物となりう
るものであるべきで、水と共沸混合物となり得ない非極
性有機溶媒では反応系を不均一なものとし、かつ縮合反
応によって生成する水を効果的に排除する事ができない
のでルイス酸触媒が不活性化してしまうなど不都合が生
じ本発明の目的を達成し得ない。
故に、本発明で言うところの非極性有機溶媒としては、
水と共沸混合物となリウるキシ1/ン、トルエン、ベン
ゼン等いわゆるBTX溶媒が最も好適に用いられる。
本発明を遂行するにあたり、反応モードとして、フェロ
センとカルボニル体と極性有機溶媒およびルイス酸触媒
を同一容器内にて加熱、反応せしめる場合、非極性有機
溶媒を反応開始後投入するかあるいは反応開始後から反
応終了特進連続的あるいは断続的に加えて本発明を達成
してもよい。
反応開始前に非極性有機溶媒を投入する場合は本来ノ反
応であるフェロセンとカルボニル体との重縮合反応を最
も効果的に進行せしめうる温度に到達する前に非極性溶
媒の沸騰が始まり、反応等の温度上昇が妨げられると共
に、該非極性溶媒が本来の目的を果さずして揮散するた
め好ましくない。
上記反応モードでも本発明を達成し得るが、該反応系で
はフェロセンとカルボニル体とルイス酸触媒との直接的
な接触により、タール状のフェロセンとカルボニル化合
物のランダム縮合ポリマー、カルボニル自己縮合ポリマ
ーやフェロセンモノポリマー及びフェロセンポリマーの
架橋反応物等の副反応生成物が生じるおそれがあるため
、次なる反応モードを用いるのが好ましい。
すなわち、カルボニル体を一方の系で、フェロセンおよ
びルイス酸触媒を別の系でそれぞれ極性有機溶媒に溶解
せしめ、加熱撹拌された一方の系の溶液に他方の系の溶
液を滴下させ、重縮合させるに際し非極性有機溶媒を滴
下する方の溶液に混合して加えるか、滴下時に同時に滴
下し加える。
あるいは、ルイス酸触媒を一方の系で、フェロセンおよ
びカルボニル体を別の系でそれぞれ極性有機溶媒に溶解
せしめ、加熱撹拌された一方の系の溶液に他方の系の溶
液を滴下させ重縮合させるに際し、非極性有機溶媒を滴
下する方の溶液に混合して加えるか滴下時に同時に滴下
し加える反応モードを用いればなお効果的である。
さらに非極性有機溶媒を用いるに当っては、連続脱水還
流装置を用いて、共沸混合物中から遊離せる水を分離排
斥しつつ、該極性有機溶媒を用いる場合、少量の。
使用量で本発明の目的を効果的に達成しうろことは云う
までもない。
本発明の上記反応系において、フェロセン、カルボニル
体、極性有機溶媒、非極性有機溶媒およびルイス酸触媒
の仕込割合は、フェロセン1モル。
当りカルボニル体0.80〜1.2モルの範囲に選び、
かつ、フェロセンおよびカルボニル体の合計量100部
(重量部、以下同様)に対し極性有機溶媒100〜20
00部、好ましくは、200〜1000部、ならびにル
イス酸触媒0.5部〜20部、好ましくは1〜5部の範
囲および非極性有機溶媒50〜1000部好ましくは1
00〜500部の範囲に選ぶのが好ましい。
また重縮合反応の反応温度としては60℃以上。
なかでも70〜150℃の程度の範囲から選ぶのが適当
である。
重縮合の反応方式としては、バッチ式、追加仕込式、さ
らには連続方式などの各種方式が何れも採用可能であり
、また加圧重合も可能である。
かくしてえられるフェロセンポリマーは、分子量約15
00〜200000程度の淡黄色ないし淡褐色の固体で
あり、多くのものがN、N−ジメチルホルムアミド、ア
セトン、クロロホルムなどの溶剤類に可溶である。
しかして該ポリマーは、すぐれた耐熱性、耐酸化性を有
していると共に、それ自体半導電性を有しており、塗料
、帯電防止剤、反応触媒、硬化剤、安定剤、老化防止剤
(抗酸化剤)などの用途にきわめて有用である。
しかも、前述のごとく可撓性がすぐれており、かつシー
トに成形することもできるので半導電層、半導電シート
、電気機器材料などの用途にも有用である。
つぎに実施例をあげて本発明の詳細な説明する。
実施例 1 フェロセン50部(重量部、以下同じ)、無水塩化鉄5
部を300部のN、N−ジメチルホルムアミド(DMF
)に溶解せしめた溶液を11の丸底フラスコに仕込み、
窒素雰囲気中、激しく撹拌し、140°Cに加熱する。
これにベンズアルデヒド45部をDMF 100部に溶
解せしめた溶液を滴下炉斗より3m11分の割合で滴下
添加する。
ベンズアルデヒドの滴下終了後引続いて300m1のキ
シレン10TLl/分の割合で滴下する。
冷却管に濁ったキシレン(水との共沸混合物)が凝集し
はじめた時点(反応開始後、約70分)で冷却管を取り
去り、蒸溜用アダプターにつけかえ、キシレン−水の共
沸混合物を系より取除いた。
この操作により失われたキシレンは適宜補充し、溜かせ
るキシレンが透明清澄となったのち、加えた全量のキシ
レンをすべて系外に取去り、蒸溜用アダプターを撤去し
て再び還流用冷却管ととり換える。
この操作が終了するのは反応開始後約140分である。
さらに、この温度で1時間保ったのち、室温まで放冷し
て相当量の固体部を含む粘稠な液体を得た。
これを炉別し、固体部を蒸溜水で数回洗浄乾燥した後、
石油エーテル、ベンゼンの順でソックスレー抽出を行な
い、未反応原料を除き、精製茶色ポリマーを得た。
P液部についても、これを蒸溜水にて稀釈したところ、
ポリマーが沈殿として析出した。
これを戸別して上述の方法で洗浄精製したのち、先のポ
リマーと併合した。
ここに得られたポリマーは軟化点160〜175°Cの
茶色ポリマーで、120°C・5 kg/C11¥、の
条件でプレスする事により、シート状に加工することが
出来た。
なお、ポリマーの収率は98%、赤外線吸収スペクトル
にはカルボニル基をはじめ原料の残存を示す吸収はなく
、1600.1240.1100.1080.1010
.970,950.800および690crn に
特性吸収が認められた。
さらに、ここで得られたポリマーはその体積抵抗率が2
X 105ohm−cmというきわめて高い導電性を
示すのも大きな特長といえよう。
比較例 1 キシレン3001rLlを加えず、従ってキシレン−水
の共沸混合物の漏失操作を行わない点のみ実施例1と異
なる反応を行なった。
ただし反応時間の総計を4時間とし、実施例1と同じ後
処理、精製法を行なった結果、実施例1にて得られたポ
リマーと殆ど同じ態様、特性を示すポリマーが得られた
が、その収率は89%にとどまった。
実施例 2 ベンズアルデヒドの代りに、p−トリルアルア、ヒト4
5部を用いた点においてのみ実施例1と異なる反応を行
なったところ、柔らかい銅色のポリマーが得られ、これ
を蒸溜水、石油エーテル、ベンゼンで順次それぞれ数回
洗浄して120℃・5kg/cyyf、でプレス成型可
能な精製ポリマーを得た。
収率92%、体積抵抗率は8X10’ohm−αであっ
た。
実施例 3 ベンズアルデヒドの代りにp−アニスアルデヒド45部
を、またDMFの代りにN、N−ジメチルアセトアミド
を極性溶媒として用いた点においてのみ実施例1と異な
る反応を行なった。
その結果、淡褐色ポリマーが生成し、これを実施例1と
まったく同様に後処理、精製したところ、アセトンに可
溶のポリマーがほぼ定量的収率で得られた。
このポリマーもシートに成型可能であり、体積抵抗率は
5X105ohm−cmであった。
実施例 4 ベンズアルデヒドの代りに、ケイ皮アルデヒド45部を
、FeCl3の代りに無水塩化アルミニウム(以下Al
Cl3という)5部と、またDMFの代りにDMACを
極性溶媒として用いた点においてのみ実施例1と異なる
反応を行なった。
この場合、触媒として用いたAlCl3は使用直前に不
活性雰囲気中、乾燥状態にて充分細砕したうえで反応に
供した。
実施例1とまったく同様の後処理、精製法によって99
%という殆ど定量的な収率で目的のポリマーを得た。
体積抵抗率は6X10’ohm−Cmであり、また11
80.1155.1090.1040.970.740
および720cm に赤外吸収スペクトルが認めら
れた。
実施例 5 ベンズアルデヒドに代りクロトンアルデヒド、Fe(J
’3に代り塩化スズ(SnC12)、DMFに代りN−
メチルピロリドンをさらにキシレンの代りにトルエンを
それぞれ所定の量用い、かつ反応温度域を100〜11
0°Cとした以外は、実施例1と同様の条件、方法にて
反応を行ない、収率92%で目的のポリマーを得た。
体積抵抗率は7X103ohm−αであり、ポリマーの
外観は茶色弾性体であった。
比較例 2 トルエンを用いず、従って、トルエン−水の共沸混合物
の漏失操作も行わない、ならびに反応時間を6時間とし
た点においてのみ実施例5と異なる反応を行ない、実施
例5と全く同じ後処理、精製方法に依って、実施例5で
得られたものと殆ど変るところのない特性、性状を有す
る目的のポリマーを得たが収率は76%にすぎなかった
実施例 6 ベンズアルデヒドの代りにフルフラール36部、DMF
の代りに極性溶媒としてヘキサメチルホスフォルアミド
(HMPA)を用いた点においてのみ実施例1と異なる
反応を行なった。
反応の様相は実施例1と異なるところはないが、得られ
たポリマーは茶色海綿状であり、空気中で軟化点(18
0℃)以上に加熱した後では脆弱になった。
精製ポリマーの体積抵抗率は、2X107ohm−篩で
あり、また1600.1280.1170.1020お
よび940crrL に赤外特性吸収スペクトルを示
した。
なお収率は82%であった。実施例 7 ベンズアルデヒドに代って、p−ジメチルアミノベンズ
アルデヒド45部を用いた点においてのみ実施例1と異
なる反応を行ない、濃いうぐいす色ポリマーを収率86
%で得た。
得られたポリマーの体積抵抗率は4 X 107ohm
−cmであり、アセトンに可溶であった。
実施例 8 ベンズアルデヒドの代りにサリチルアルデヒド45部を
用いた点においてのみ実施例1と異なる反応を行なった
この場合は、反応時間を合計4時間以上とするのがポリ
マー収率向上に有効であり、4時間反応を行なった後、
実施例1と全く同様の洗浄、精製後、84%の収率で目
的のポリマーを得た。
このポリマーの体積抵抗率は2×10107ohαであ
り、赤外線吸収スペクトルでは、原料であるサリチルア
ルデヒド特性吸収の消失は勿論であるが、ポリマー中の
OH基の吸収が非会合性OH吸収として認められた。
実施例 9 ベンズアルデヒドに代り、ベンゾフェノン48部を用い
た点においてのみ実施例1と異なる反応を行ない、収率
79%で目的のポリマーを得た。
得られたポリマーの体積抵抗率は5X105ohm−儂
であり、1600.1285.1245.1185.1
155.1080.1035.950および700cr
rL−1に赤外線吸収スペクトルを示した。
比較例 3 キシレンを用いず、したがって、キシレン−水の共沸混
合物の漏失操作も行わない点においてのみ実施例9と異
なる反応を行ない、同様の後処理、精製方法によって、
実施例9にて得られたポリマ。
−と性状・特性殆ど変ることのない目的のポリマーを得
たが、その収率は68%にすぎなかった。
実施例 10 ベンズアルデヒドに代り、シクロヘキサン40部を用い
、F e C4に代り無水塩化亜鉛(ZnC4)を5部
用い、かつ反応温度をシクロヘキサンの沸点(155°
C)とした点においてのみ実施例1と異なる反応を行な
い、淡茶色を呈する目的のポリマーを収率64%で得た
この場合、残存物から約41%のフェロセンが未反応原
料として回収された。
また、得られたポリマーの体積抵抗率はI X 107
ohm−cmであり、1600.1110.1040.
990.955.925および700礪タ1に赤外線吸
収スペクトルを示した。
実施例 11 シクロヘキサンに代り、アセトフェノン45部を用い、
ZnCl2に代りS n C125部を用いたほかは、
実施例10と同様の反応を行ない、収率72%で銅色を
定する目的のポリマーを得た。
なお、この反応における未反応回収フェロセンは25%
であった。
また得られたポリマーは、1600.1380.125
5.1100.1000.945.815および700
(I’m’に赤外線特性吸収スペクトルを示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 フェロセンとアルデヒドもしくはケトンを極性有機
    溶媒中、ルイス酸触媒の共存下、重縮合させてフェロセ
    ンポリマーを製造するにあたり、水と共沸混合物を作り
    うる非極性有機溶媒を添加することを特徴とするフェロ
    センポリマーの製造方法。
JP810176A 1976-01-27 1976-01-27 フェロセンポリマ−の製造方法 Expired JPS5825326B2 (ja)

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