JP2002047254A - パラフェニレンジアミンの製造方法 - Google Patents
パラフェニレンジアミンの製造方法Info
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Abstract
ながら高純度のパラフェニレンジアミンを製造する方法
を提供する。 【解決手段】 極性溶媒の存在下でヨウ素とニトロベン
ゼンとを塩基と反応させて4-ニトロソアニリンと4-ニト
ロアニリンとを製造した後、引き続き前記混合溶液をア
ルコールで希釈し、水素化触媒を用いて水素化反応を実
施することにより、パラフェニレンジアミンを製造す
る。
Description
ジアミンの製造方法に関し、詳しくは、極性有機溶媒の
存在下でヨウ素とニトロベンゼンとを塩基と反応させて
4-ニトロソアニリンと4-ニトロアニリンとを製造した
後、水素化触媒を用いて水素化反応させることにより、
高純度のパラフェニレンジアミンを製造する方法に関す
る。
化防止剤の原料、燃料添加剤及び染料分野においてもそ
の利用度が高い化合物である。最も大きな需要先は、高
弾性、高耐熱性素材であるアラミド(aramid)繊維を製
造する基礎原料としての使用や、ポリウレタン原料であ
るパラフェニレンイソシアナート(p-phenylenediisocy
anate)を製造する基本物質としての使用などであっ
て、その応用範囲が広いことが知られている。
ジアミンを製造する従来の商業化された方法には、第1
番目の方法としては、クロロベンゼンに硝酸を作用させ
てパラニトロクロロベンゼンを製造した後、これをアン
モニアと反応させて4-ニトロアニリンを製造し、その製
造された4-ニトロアニリンを水添(水素添加)してパラ
フェニレンジアミンを製造する方法がある。
窒素でジアゾ化(diazotation)した後、過剰のアニリ
ンと反応させて1,3-ジフェニルトリアジンを製造してこ
れを転位させ、更にそれを水素添加してパラフェニレン
ジアミンとアニリンを得るジアゾ化工程による製造方法
がある。
般的な商業化された方法であるが、反応中間体の4-ニト
ロアニリンの製造のためのクロロベンゼンのニトロ化の
反応時に65:35の比率で異性質体のオルト(ortho)とパ
ラ(para)のニトロクロロベンゼンが生じてくる。そし
て、この段階においてはパラ生成物を純粋に分離するこ
とができないため、最終の生成物のパラフェニレンジア
ミンに少量の異性体が残留し、高純度のパラフェニレン
ジアミンを製造することが困難であるという問題点があ
る。このため、この方法は低純度製造用または染料製造
用として用いられている。また、塩素含有物を原料とし
て使用することに起因して、多量に発生する廃液の処理
が難しいという問題点もある。
性体の精製問題を解決する方法である。詳しくは、アニ
リンを酸化窒素でジアゾ化した後、ジアゾ化合物を過剰
のアニリンと反応させて1,3-ジフェニルトリアジンを製
造し、これを酸性条件下で転位させ、更に水添して、ア
ニリン誘導体であるパラフェニレンジアミンを得る方法
である(米国特許第4,020,052号及び第4,279,815号)。
しかし、この方法によると、比較的高純度のパラフェニ
レンジアミンを製造することはできるが、工程が厳しく
なり、多段階の反応を要するという問題点がある。
(nucleophilic aromatic substitution of hydrogen)
反応を用いてベンズアミド(benzamide)とニトロベンゼ
ンとを有機塩基であるテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド(tetramethylammoniumhydroxide:以下、TMA(O
H)とする)と反応させて中間体のN-(4-ニトロフェニ
ル)ベンズアミド(n-(4-nitrophenyl) benzamide)を合成
し、合成した中間体に水(またはアンモニア)を添加し
て4-ニトロアニリンと安息香酸(またはベンズアミド)
とに分解する2段階反応を経て、4-ニトロアニリンを製
造する方法が提案されている(J. Am. Chem. Soc., 199
2, 114(23); J. Org. Chem., 1993, 58, 6883-6888; 米
国特許第5,436,371号、第5,380,946号、WO 93/2444
7)。
が置換された4-ニトロアニリンを製造することができる
上に、水素化反応を実施して高純度のパラフェニレンジ
アミンを製造することができる。
2段階反応により4-ニトロアニリンを製造し、反応中に
水分が含まれるために生成物の収率が相当に低下すると
いう問題点がある。また、比較的高価な有機塩基である
TMA(OH)を使用しなければならないという問題点もあ
る。
れたものであり、製造工程の単純化及び製造費用の節減
を図りながら高純度のパラフェニレンジアミンを製造す
る方法を提供することを目的とする。
ようなNASH反応を用いる方法において生じる問題点を解
決するために鋭意研究努力した結果、アルカリ塩基類の
存在下でベンズアミドの代わりにヨウ素を用いてニトロ
ベンゼンと反応させた結果、従来と比べて安易な条件下
で選択的に4-ニトロソアニリンを製造することができる
ということを発見して、本発明を完成するに至った。
反応容器(one-pot)内でパラジウム触媒(Pd/C)また
は白金触媒(Pt/C)の存在下で水素化反応を実施して、
オルト、メタのような異性体を生ずることなく高純度の
パラフェニレンジアミンを製造するものである。
塩基類を用いることにより、製造費用を節減し、4-ニト
ロソアニリンを経てパラフェニレンジアミンを製造する
反応を通じて、パラ異性体の選択性が高く、生成物の分
離後に精製過程を必要としないパラフェニレンジアミン
を製造するものでもある。
に係るパラフェニレンジアミンの製造方法は、極性溶媒
の存在下でヨウ素とニトロベンゼンとを塩基と反応させ
て4-ニトロソアニリンと4-ニトロアニリンとを製造した
後、連続的にパラジウム触媒(Pd/C)または白金触媒
(Pt/C)を用いて水素化反応を実施してパラフェニレン
ジアミンを得る段階を含むことを特徴とする。
のを提供する。
ロベンゼンとを塩基と反応させて4-ニトロソアニリンと
4-ニトロアニリンとを製造した後、引き続き前記混合溶
液をアルコールで希釈し、水素化触媒を用いて水素化反
応を実施することにより、パラフェニレンジアミンを製
造することを特徴とするパラフェニレンジアミンの製造
方法。
ム触媒(Pd/C)または白金触媒(Pt/C)を用いることを
特徴とする(1)記載のパラフェニレンジアミンの製造
方法。
ロソアニリン及び4-ニトロアニリンの総重量100重量部
に対し0.1から10重量部であることを特徴とする(1)
又は(2)記載のパラフェニレンジアミンの製造方法。
重量部に対し50から500重量部になるように添加するこ
とを特徴とする(1)記載のパラフェニレンジアミンの
製造方法。
温度が、常温から200℃であることを特徴とする(1)
記載のパラフェニレンジアミンの製造方法。
水素圧が、3.51から35.1kg/cm2絶対圧力(50から500psi
(psi:ポンド/平方インチ絶対圧力))であることを
特徴とする(1)記載のパラフェニレンジアミンの製造
方法。
て説明する。
極性有機溶媒の存在下でヨウ素とニトロベンゼンとを塩
基と反応させて、4-ニトロソアニリンと4-ニトロアニリ
ンとを製造した後、Pd/C触媒またはPt/C触媒を用いて水
素化反応を実施して高純度のパラフェニレンジアミンを
製造する方法に関するものである。
造方法では、まずジメチルスルホキシドのような極性有
機溶媒の存在下でヨウ素とニトロベンゼンとを塩基と反
応させて4-ニトロソアニリンと4-ニトロアニリンとを製
造する。
塩基であるアルカリ金属及びアルカリ土金属塩基類など
を使用することができ、反応溶媒としては無機塩基の溶
解度を考慮して極性溶媒のジメチルスルホキシド、ジメ
チルホルムアルデヒド、N-メチルピロリドンなどを使用
することができる。
調節することにより、生成される4-ニトロソアニリン及
び4-ニトロアニリンの比率を調節することができる。即
ち、ヨウ素の比率が高くなるほど、4-ニトロソアニリン
の生成比率が大きくなる。また、ニトロベンゼンの比率
が高いと、4-ニトロアニリンの生成比率は大きくなるも
のの、4-ニトロアニリンの2次反応生成物の4,4’-ジニ
トロジフェニルアミンが検出されるようになってしま
う。従って、ニトロベンゼンに対するヨウ素の好ましい
比率は1〜10当量である。
1次生成物の4-ニトロソアニリンと4-ニトロアニリンと
を得て、連続的にPd/C触媒またはPt/C触媒を用いて水素
化反応を実施することにより、高純度のパラフェニレン
ジアミンを製造することができる。
ソアニリン及び4-ニトロアニリンの混合溶液にエタノー
ル及びイソプロパノールのようなアルコールを添加して
希釈して使用することが好ましい。このときのアルコー
ルの量は、使用した極性溶媒100重量部に対し50〜500重
量部であるのが好ましい。このように水素化反応の実施
前に反応溶媒をアルコールで希釈しなければ反応が進行
しない。
のような水素化触媒の量は4-ニトロソアニリンと4-ニト
ロアニリンの総重量100重量部に対し0.1〜10重量部であ
るのが好ましい。
しい。もし、反応温度が低過ぎると、反応が進行しなく
なり、反応温度が低くなるほど反応の進行程度も相当低
下する。反面、反応温度が高くなると、反応速度は速く
なる。
圧は3.51〜35.1kg/cm2絶対圧力(50〜500psi)が好まし
い。水素圧が高くなるほど反応速度は速くなる。
ベンゼンとから2-ニトロソアニリン及び2-ニトロアニリ
ンのようなオルト化合物である副産物を生じることなく
4-ニトロソアニリン及び4-ニトロアニリンが生成される
ので、水添により異性体を含まない高純度のパラフェニ
レンジアミンを生成するのに有利である。
影響されないため、無水状態のための反応装置が必要で
はなくなる上に、4-ニトロソアニリンを生成した後に分
離工程を経る必要なしに一つの反応容器内で水素化反応
を通じて高純度のパラフェニレンジアミンを製造し得る
という利点をもつ。
例によりパラフェニレンジアミンの製造方法を例示する
が、本発明において生成物は核磁気共鳴(NMR)スペク
トルと気体クロマトグラフィー−質量分析検出器(GC-M
SD)を用いて分析・確認し、気体クロマトグラフィーと
高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて定量分
析した。
量分析し、その条件は以下のようにした。
mn):ULTRA2(Crosslinked 5% Ph MeSilicone)50m×
0.2mm×0.33μm 2.キャリヤガス(Carrier gas):窒素(nitrogen) 3.ヘッド圧力(Head pressure):1.4kg/cm2絶対圧力
(20psi) 4.オーブン(Oven): 100℃(2min) to 280℃, β=10
℃/min 5.検出器・温度(Detector and temperature): FID
(280℃) 6.スプリット比(Split ratio):30:1 7.ガスフローレート(Make up gas flow-rate):38m
l/min
内部標準物質として用い、ピレン面積を基準として各物
質の濃度に対する面積比を求めて標準検量をした。検量
曲線から生成物のモル濃度を計算し、4-ニトロソアニリ
ン及び4-ニトロアニリンの収率はニトロベンゼンを基準
にして算出した。
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
反応容器に、ヨウ素(120g、2mol)、水酸化カリウム
(158g、2.4mol)、ピレン(6g)、DMSO(80g)を入れ
た後、酸素雰囲気下で攪拌しながら温度を90℃まで昇温
した。反応温度が90℃に達した後、滴下漏斗(funnel)
を通してニトロベンゼン74g(0.6mol)とDMSO 80gとの
混合溶液を徐々に滴下した。このとき、反応容器内の温
度が90±4℃を超えないように調節した。反応の終了点
はガスクロマトグラフィーで分析してニトロベンゼンが
なくなる時間と定め、反応時間は1時間30分〜2時間程
度要した。内部標準物質のピレンを基準に生成物を定量
分析した結果、ニトロベンゼンに対し4-ニトロソアニリ
ン88モル%(mole%)と4-ニトロアニリン12モル%(mo
le%)とを得た。
でエタノール300mlを加えて希釈した後、5%Pd/C触媒3g
を用いて温度90℃で8.4kg/cm2絶対圧力(120psi)の水
素圧で水素化反応を実施した。
オルト、メタのような副産物が見られない高純度のパラ
フェニレンジアミンが転換率100%で得られたことが確認
された。
が、前記実施例1とは異なり、水素化触媒として3%Pt/C
触媒を用いて水素化反応を実施した。
この場合も転換率100%で高純度のパラフェニレンジアミ
ンが得られたことが確認された。
法、即ち、極性有機溶媒の存在下でヨウ素とニトロベン
ゼンとを塩基と反応させて4-ニトロソアニリンと4-ニト
ロアニリンとを製造した後、水素化触媒を用いて水素化
反応を行い高純度のパラフェニレンジアミンを製造する
方法によれば、オルト及びメタのような異性体が含まれ
ずに、高純度のパラフェニレンジアミンを製造すること
ができる。
過程を経ずに同一反応容器で水素化触媒の存在下で水素
化反応を実施しているので、製造工程の単純化を図るこ
とができる上、廉価なヨウ素及びアルカリ塩基類を用い
ているので、製造費用を節減することができ、パラ異性
体の選択性が非常に高いので生成物の分離後に精製過程
を必要としなくなるという効果もある。
Claims (6)
- 【請求項1】 極性溶媒の存在下でヨウ素とニトロベン
ゼンとを塩基と反応させて4-ニトロソアニリンと4-ニト
ロアニリンとを製造した後、引き続き前記混合溶液をア
ルコールで希釈し、水素化触媒を用いて水素化反応を実
施することにより、パラフェニレンジアミンを製造する
ことを特徴とするパラフェニレンジアミンの製造方法。 - 【請求項2】 前記水素化触媒として、パラジウム触媒
(Pd/C)または白金触媒(Pt/C)を用いることを特徴と
する請求項1記載のパラフェニレンジアミンの製造方
法。 - 【請求項3】 前記水素化触媒の含量が、4-ニトロソア
ニリン及び4-ニトロアニリンの総重量100重量部に対し
0.1から10重量部であることを特徴とする請求項1又は
2記載のパラフェニレンジアミンの製造方法。 - 【請求項4】 前記アルコールを、極性溶媒100重量部
に対し50から500重量部になるように添加することを特
徴とする請求項1記載のパラフェニレンジアミンの製造
方法。 - 【請求項5】 前記水素化反応を実施するときの温度
が、常温から200℃であることを特徴とする請求項1記
載のパラフェニレンジアミンの製造方法。 - 【請求項6】 前記水素化反応を実施するときの水素圧
が、3.51から35.1kg/cm2絶対圧力(50から500psi)であ
ることを特徴とする請求項1記載のパラフェニレンジア
ミンの製造方法。
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