JP2000159772A - 酸ニ無水物の晶析方法 - Google Patents

酸ニ無水物の晶析方法

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JP2000159772A
JP2000159772A JP10342983A JP34298398A JP2000159772A JP 2000159772 A JP2000159772 A JP 2000159772A JP 10342983 A JP10342983 A JP 10342983A JP 34298398 A JP34298398 A JP 34298398A JP 2000159772 A JP2000159772 A JP 2000159772A
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acid dianhydride
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義和 大塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高純度のビシクロ[3.3.0]オクタ
ン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物を収率
良く得る晶析方法を提供する。 【解決手段】 式(1)で表されるビシクロ[3.3.
0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸を無
水酢酸と反応して式(2)で表されるビシクロ[3,
3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸
二無水物を製造する際に、反応終了後、無水酢酸及び酢
酸を濃縮した溶液に50℃〜沸点までの温度で、本酸二
無水物の溶解度の低い溶媒を添加し冷却して本酸二無水
物を晶析し、濾過、単離することを特徴とする酸二無水
物の晶析方法に関する。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸二無水物の晶析方法
に関するものであり、本発明で得られる酸二無水物はポ
リイミド等のポリマーの原料として利用される有用な化
合物である。
【0002】
【従来の技術】一般式(2)で表される酸二無水物は、
例えばJounal of American Che
mical Society,81巻、4273ペー
ジ、1959年、Jounal of America
n Chemical Society, 82巻、6
342ページ、1960年及び特開平2−306935
号公報に報告されている。しかしこれらの文献ではその
収率は低いか又は不明であり、また純度としてもポリマ
ー原料として用いるには不満足な点を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはこのよう
な現状に鑑み、本酸二無水物を収率良く又純度良く得る
ために種々の検討を行い、工業的に可能な方法を見出し
た。
【0004】本酸二無水物は無水酢酸には比較的溶解す
るが、その他の溶媒類には難溶で温度による溶解度差も
低いことが認められた。これらの知見より無水酢酸と難
溶性の溶媒類とによる混合溶媒での晶析条件を検討し、
適当な比率によって、純度、収率良く目的物を得る方法
を見出した。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、式
(1)
【0006】
【化3】
【0007】で表されるビシクロ[3.3.0]オクタ
ン−2,4,6,8−テトラカルボン酸を無水酢酸と反
応して式(2)
【0008】
【化4】
【0009】で表されるビシクロ[3,3,0]オクタ
ン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物を製造
する際に、反応終了後、無水酢酸及び酢酸を濃縮した溶
液に50℃〜沸点までの温度で、本酸二無水物の溶解度
の低い溶媒を添加し冷却して本酸二無水物を晶析し、濾
過、単離することを特徴とする酸二無水物の晶析方法に
関する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、更に本発明を詳細に説明す
る。
【0011】前記式(1)で表されるビシクロ[3.
3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸
(以下BOTCと略す。)は、上記文献に記載されてい
る方法で合成できる。即ち、2,5−ノボルナジエンと
ジシクロペンタジエンをオートクレーブ中190℃で2
0時間反応させ、テトラシクロ[6.2.1.1〈3,
6〉.0〈2,7〉]ドデカ−4,9−ジエンを合成す
る。これをメタノール中−30℃以下でオゾン酸化を行
った後、蟻酸と酢酸の混合溶媒中、過酸化水素を用いた
酸化分解を行うことで得ることができる。また、テトラ
シクロ[6.2.1.1〈3,6〉.0〈2,7〉]ド
デカ−4,9−ジエンを過マンガン酸カリウムによる酸
化によっても得ることができる。
【0012】式(1)で表されるテトラカルボン酸と無
水酢酸の反応は、前記テトラカルボン酸を2〜10当量
の無水酢酸に溶解し、80〜120℃で2〜5時間反応
させて式(2)で表されるビシクロ[3,3,0]オク
タン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物(以
下BODAと略す。)に変換する。この際反応温度が1
20℃以上では立体異性体(後記の式(4)で表され
る。)の生成が生じるので、温度コントロールを管理す
ることが必要である。目的物を純度良く得るためには無
水酢酸の量は10当量用いるのが望ましい。
【0013】反応終了後、減圧下50〜120℃で無水
酢酸及び生成した酢酸を濃縮する。この際後の晶析を考
慮して、基質の1〜5倍重量まで濃縮するのが良い。好
ましくは基質の2〜3倍重量まで濃縮する。
【0014】この溶液に50〜120℃で本化合物が難
溶な溶媒を添加していく。溶媒としてはトルエン、キシ
レン等の沸点50℃以上の炭化水素類、クロロベンゼン
等のハロゲン化炭化水素類、酢酸エチル、酢酸ブチル等
の沸点50℃以上のエステル類、ジイソプロピルエーテ
ル等の沸点50℃以上のエーテル類又はメチルイソブチ
ルケトン等の沸点50℃以上のケトン類などが用いられ
る。好ましくはトルエン、キシレン等の炭化水素類また
は酢酸エチル等のエステル類が望ましい。
【0015】添加する溶媒量は基質の2〜20倍重量の
範囲で任意に選ぶことができる。好ましくは、2〜10
倍重量が望ましい。この溶液を50〜120℃で1時間
程撹拌洗浄した後、0〜25℃まで冷却し、析出した結
晶を濾取する。少量の難溶溶媒で洗浄した後、減圧下乾
燥することで目的物を純度、収率良く得ることができ
る。
【0016】本反応、特に後処理工程においては空気中
の水分を排除するために不活性ガス(窒素等)雰囲気下
で行うのが望ましい。式(1)で表されるBOTCは、
式(3)、式(4)及び式(5)
【0017】
【化5】
【0018】の立体異性体が存在するが、それらは混合
物として用いられるが、式(3)の立体構造を有するも
のを90%以上、好ましくは95%以上含有するのを主
原料として用いるのが望ましい。これらの立体配置は、
本発明方法では、そのまま維持されて酸二無水物として
合成される。
【0019】
【実施例】次に実施例を挙げ本発明の内容を具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
尚、実施例及び比較例で用いた式(1)で表されるBO
TCは、式(3)で表される立体異性体を97.0%及
び式(5)で表される立体異性体3.0%含有するもの
を用いた。
【0020】実施例1 BOTC20g(0.07mol)、無水酢酸140g
(1.32mol)を500mL反応容器中、100℃
にて4時間撹拌した。次に反応溶液を80〜95Cにて
減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量40gと
した。m−キシレンを200g投入し、100℃で一時
間撹拌加熱した。この溶液を15℃まで冷却し、一夜撹
拌した。溶液を減圧濾過し、m−キシレン10mLにて
2回洗浄した。濾取した結晶を1時間減圧乾燥(70〜
80℃、20mmHg)し、無色結晶17gを得た(収
率97.2%)。G.C.分析結果からこの結晶は純度
97.9%の式(3)の酸二無水物(式(5)の酸二無
水物2.1%含有)であることが確認できた。
【0021】実施例2 BOTC5.0g(17.5mmol)、無水酢酸35
g(330mmol)を300mL反応容器中、100
℃にて4時間撹拌した。次に反応溶液を80〜95℃に
て減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量10g
とした。酢酸エチルを60g投入し、1時間加熱還流し
た。この溶液を15℃まで冷却し、一夜撹拌した。溶液
を減圧濾過し、酢酸エチル10mLにて2回洗浄した。
濾取した結晶を1時間減圧乾燥(70〜80℃、20m
mHg)し、無色結晶3.9gを得た(収率89.2
%)。G.C.分析結果からこの結晶は純度98.5%
の一般式(3)の酸二無水物(一般式(5)の酸二無水
物1.5%含有)であることが確認できた。
【0022】実施例3 BOTC5.0g(17.5mmol)、無水酢酸35
g(330mmol)を300mL反応容器中、100
Cにて4時間撹拌した。次に反応溶液を80〜95℃に
て減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量20g
とした。酢酸エチルを60g投入し、1時間加熱還流し
た。この溶液を15℃まで冷却し、一夜撹拌した。溶液
を減圧濾過し、酢酸エチル10mLにて2回洗浄した。
濾取した結晶を1時間減圧乾燥(70〜80℃、20m
mHg)し、無色結晶3.8gを得た(収率86.9
%)。G.C.分析結果からこの結晶は純度98.9%
の一般式(3)の酸二無水物(一般式(5)の酸二無水
物1.1%含有)であることが確認できた。
【0023】実施例4 BOTC5.0g(17.5mmol)、無水酢酸35
g(330mmol)を300mL反応容器中、100
℃にて4時間撹拌した。次に反応溶液を80〜95℃に
て減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量10g
とした。酢酸エチルを25g投入し、1時間加熱還流し
た。この溶液を15℃まで冷却し、一夜撹拌した。溶液
を減圧濾過し、酢酸エチル28mLにて2回洗浄した。
濾取した結晶を1時間減圧乾燥(70〜80℃、20m
mHg)し、無色結晶4.03gを得た(収率92.2
%)。G.C.分析結果からこの結晶は純度97.2%
の一般式(3)の酸二無水物(一般式(5)の酸二無水
物2.8%含有)であることが確認できた。
【0024】実施例5 BOTC5.0g(17.5mmol)、無水酢酸35
g(330mmol)を300mL反応容器中、100
℃にて4時間撹拌した。次に反応溶液を80〜95℃に
て減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量10g
とした。酢酸エチルを100g投入し、1時間加熱還流
した。この溶液を15℃まで冷却し、一夜撹拌した。溶
液を減圧濾過し、酢酸エチル110mLにて2回洗浄し
た。濾取した結晶を1時間減圧乾燥(70〜80℃、2
0mmHg)し、無色結晶4.05gを得た(収率9
2.7%)。G.C.分析結果からこの結晶は純度9
8.0%の一般式(3)の酸二無水物(一般式(5)の
酸二無水物2.0%含有)であることが確認できた。
【0025】実施例6 BOTC150g(0.524mol)、無水酢酸10
71g(10.5mol)を3L反応容器中、100℃
にて4時間撹拌した。2時間ほどで完全溶解した後、反
応生成物が析出しはじめた。次に反応溶液を80〜95
℃にて減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量5
00gとした。酢酸エチル(脱水品:水分15〜30p
pm)を1350g投入し、一時間加熱還流した。この
溶液を15℃まで冷却し、一夜撹拌した。溶液を減圧濾
過し、酢酸エチル50mLで2回洗浄した。濾取した結
晶を1時間減圧乾燥(70〜80℃、20mmHg)
し、無色結晶125.0gを得た(収率95.3%)。 融点205〜206℃ G.C.分析結果からこの結晶は純度98.4%の一般
式(3)の酸二無水物(一般式(5)の酸二無水物1.
6%含有)であることが確認できた。
【0026】実施例7 BOTC150g(0.524mol)、無水酢酸10
71g(10.5mol)を3L反応容器中、100C
にて4時間撹拌した。2時間ほどで完全溶解した後、反
応生成物が析出しはじめた。次に反応溶液を80〜95
℃にて減圧濃縮し(200〜80mmHg)、総重量5
00gとした。トルエン(脱水品)を1350g投入
し、100℃で1時間加熱撹拌した。この溶液を15℃
まで冷却し、一夜撹拌した。溶液を減圧濾過し、トルエ
ン50mLで2回洗浄した。濾取した結晶を1時間減圧
乾燥(70〜80℃、20mmHg)し、無色結晶12
5.3gを得た(収率95.6%)。 融点207〜210℃ G.C.分析結果からこの結晶は純度97.4%の一般
式(3)の酸二無水物(一般式(5)の酸二無水物2.
6%含有)であることが確認できた。
【0027】比較例1(アセトニトリル再結晶) BOTC5.0g(17.5mmol)、無水酢酸35
g(330mmol)を300mL反応容器中、100
℃にて4時間撹拌した。次に反応溶液を80〜95℃に
て減圧下(200〜80mmHg)で完全留去した。ア
セトニトリル(脱水品)を50g投入し、1時間加熱還
流した。この溶液を15℃で冷却し、一夜撹拌した。溶
液を減圧濾過し、アセトニトリル10mLにて2回洗浄
した。濾取した結晶を1時間減圧乾燥(70〜80℃、
20mmHg)し、無色結晶2.4g(54.9%)得
た。G.C.分析結果からこの結晶は純度97.0%の
一般式(3)の酸二無水物(一般式(5)の酸二無水物
2.4%含有)であることが確認できた。
【0028】
【発明の効果】本発明の晶析方法は式(1)のテトラカ
ルボン酸から式(2)の酸二無水物を純度、収率良く製
造できる方法である。この方法により製造コストを低減
でき、比較的安価なポリマー原料として供給可能で工業
的生産にも適用可能となりうるものである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1) 【化1】 で表されるビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,
    6,8−テトラカルボン酸を無水酢酸と反応して式
    (2) 【化2】 で表されるビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,
    6,8−テトラカルボン酸二無水物を製造する際に、反
    応終了後、無水酢酸及び酢酸を濃縮した溶液に50℃〜
    沸点までの温度で、本酸二無水物の溶解度の低い溶媒を
    添加し冷却して本酸二無水物を晶析し、濾過、単離する
    ことを特徴とする酸二無水物の晶析方法。
  2. 【請求項2】 無水酢酸及び酢酸を基質の1〜5倍重量
    まで濃縮する請求項1記載の酸二無水物の晶析方法。
  3. 【請求項3】 溶解度の低い溶媒を基質の2〜20倍重
    量添加する請求項1又は請求項2記載の酸二無水物の晶
    析方法。
  4. 【請求項4】 溶解度の低い溶媒として、沸点50℃以
    上の炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、エステル類、
    エーテル類又はケトン類の溶媒から選ばれる少なくとも
    1種の溶媒を用いる請求項1乃至3記載の酸二無水物の
    晶析方法。
  5. 【請求項5】 溶解度の低い溶媒として、トルエン、キ
    シレン、酢酸エチル、酢酸ブチルの溶媒から選ばれる少
    なくとも1種の溶媒を用いる請求項1乃至4記載の酸二
    無水物の晶析方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009104685A1 (ja) 2008-02-21 2009-08-27 日産化学工業株式会社 レジスト下層膜形成組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法

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