JP2502996B2 - 4―クロルフタル酸の二量化法 - Google Patents

4―クロルフタル酸の二量化法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフタル酸のクロル化反応により得られた4−
クロルフタル酸を脱ハロゲン二量化して、ビフエニル化
合物を製造する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
例えば、4−クロルフタル酸などの芳香族化合物の二
重化により得られるビフエニル化合物類は、種々の工業
原料として有用なものであり、例えば3,4,3′,4′−ビ
フエニルテトラカルボン酸アルカリ金属塩は耐熱性ポリ
イミド樹脂製造用原料として有用な物質である。従来、
芳香族ハロゲン化合物を脱ハロゲン二重化してビフエニ
ル化合物を製造する方法としては、例えば、水酸化アル
カリ水溶液中で金属パラジウムを担持し触媒及びメタノ
ールの存在下に脱ハロゲン二量化せしめる方法(J.Am.C
hem.Soc.71776(1949)、特公昭59−14015号)等が知ら
れている。しかしながら、これら公知の方法によると脱
ハロゲンした芳香族化合物が多量に副生するため、所望
のビフエニル化合物の収率が低い問題が有り、ビフエニ
ル化合物を高収率で得るためには、脱ハロゲン副生物を
抑制することが課題であつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らの一人は上記実情に鑑み、高収率で目的と
するビフエニル化合物を得るための検討を行なつた結
果、先に上記の公知方法において、メタノールの代り
に、多価アルコール、ホルムアルデヒド類又は一酸化炭
素を用いると良いことを見い出し特許出願を行なつた。
(特願昭60−165284号(特開昭62−26238号)および特
願昭60−211296号(特開昭62−72629号)参照) そして、上述の方法に関して更に検討を重ねた結果、
フタル酸のクロル化反応により得られた4−クロルフタ
ル酸(以下、「粗4−クロルフタル酸」ということもあ
る)の脱ハロゲン二量化反応の場合には、反応終了後の
混合物に特定の還元剤を添加し熱処理することにより、
目的化合物の収率が一層向上することも見い出した。
即ち、本発明は粗4−クロルフタル酸を脱ハロゲン二
量化してビフエニルテトラカルボン酸で高収率で製造す
ることができる方法を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の要旨は、フタル酸のクロル化反応により得ら
れた4−クロルフタル酸を白金族金属触媒、アルコ
ール類、ホルムアルデヒド類および一酸化炭素から選ば
れる少なくとも1種の化合物、およびハロゲン受容体
の存在下に脱ハロゲン二重化反応を行う方法において、
前記二量化反応が実質的に終了した後の混合物にギ酸も
しくはその塩、ヒドラジン類および水素から選ばれる少
なくとも1種の還元剤を添加し、50〜200℃の温度で10
分〜5時間熱処理することを特徴とする4−クロルフタ
ル酸の二量化法。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、フタル酸のクロル化反応により得られた
4−クロルフタル酸を脱ハロゲン二量化することにより
ビフェニルテトラカルボン酸を製造するものである。通
常、フタル酸のクロル化反応により製造された4−クロ
ルフタル酸(そのアルカリ金属塩を含む)は、主成分の
4−クロルフタル酸以外に、その他の異性体およびジク
ロルフタル酸が副生し、これらは晶析精製などによって
は4−クロルフタル酸またはそのアルカリ金属塩から完
全に分離することができない。
したがって、粗4−クロルフタル酸中にはクロル化反
応条件等に応じて0.1〜50重量%程度のジクロルフタル
酸が不純物として含有されている。
本発明では、かかる不純物を含む粗4−クロルフタル
酸を脱ハロゲン二量化反応の原料として使用する。原料
粗4−クロルフタル酸に含まれるジクロルフタル酸は通
常0.1〜50重量%、好ましくは、0.1〜30重量%程度であ
る。
本発明に用いる白金族金属触媒の中心金属としては、
パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム
などが挙げられるが、なかでもパラジウム、ロジウムが
好適である。
これらの白金族金属触媒は、ハロゲン化物、硝酸塩、
硫酸塩等の無機酸塩、酢酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩
等の有機酸塩、アセチルアセトン等のβ−ジケトン類を
含むキレート塩および単体として使用される。なかで
も、金属単体を活性炭、シリカ、アルミナ、シリカアル
ミナ、ゼオライト、酸化チタン、マグネシア、珪藻土、
グラフアイト、アスベスト、イオン交換樹脂、炭酸バリ
ウム、炭酸カルシウム等の担体に担持させたものが好ま
しく、特に活性炭に担持した触媒が好適である。これら
担持金属触媒において金属は担体に対して通常0.1〜20
重量%、特に0.5〜10重量%程度担持されているのが好
適である。白金族金属触媒の使用量は粗4−クロルフタ
ル酸1モルに対し、金属原子換算で通常100〜0.001ミリ
モル、好適には、30〜0.01ミリモルである。
本発明では反応系にアルコール類、ホルムアルデヒド
類および一酸化炭素から選ばれる少なくとも1種の化合
物を存在させて反応を行うものである。ここで用いられ
るアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノ
ール、プロパノールなどの1価アルコール、エチレング
リコール、プロピレングリコール、1,2−ブタンジオー
ル、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール等の
2価アルコール、グリセリン等の3価アルコール、ペン
タエリスリトール等の4価アルコールが挙げられ、中で
もエチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−
ブタンジオール、グリセリン等の2価又は3価アルコー
ルが好適である。ホルムアルデヒド類としては、通常、
パラホルムアルデヒド、ホルマリンが用いられる。これ
ら化合物の使用量は通常、粗4−クロルフタル酸1モル
に対して、0.01〜50モル、好ましくは0.5〜10モルであ
る。一方、一酸化炭素を使用する場合には、通常、その
分圧が0.1〜60kg/cm2、好ましくは1〜10kg/cm2となる
ように調節されるが、一酸化炭素は純粋でもまた、例え
ば、窒素ガスなどの他のガスと混合して用いてもよい。
更に、本発明方法では、ハロゲン受容体を併用するこ
とが目的とするビフエニル化合物を高収率で得るために
必要である。ハロゲン受容体としては、脱ハロゲン二量
化の際に生じるハロゲン原子を受容出来る物質であれば
良く、通常は、塩基性物質が用いられる。
塩基性物質としては、アンモニア、アルカリ金属化合
物、アルカリ土類金属化合物等が挙げられる。これらの
中でもアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合
物が好適であり、具体的にはアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属の炭酸、硝酸、リン酸、ホウ酸等との無機酸
塩、水酸化物、酢酸、フタル酸等の有機酸塩、およびア
ルコキド類等が挙げられる。
特に好ましい具体例は、水酸化リチウム、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化
カルシウム、水酸化バリウム等の水酸化物、炭酸ナトリ
ウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩、
ナトリウムメトキシド、ナトリウメトキシド、カリウム
ターシヤリーブチレート等のアルコキシドであるが炭酸
塩は、水酸化物に比べ反応収率がやゝ低い場合もあるの
で、水酸化物がより好ましい。
これらハロゲン受容体の使用量は出発原料である芳香
族ハロゲン化合物中に含まれるハロゲン原子数およびカ
ルボキシル基等の酸性置換基の存在により変化し特に限
定されないが、通常は、粗4−クロルフタル酸1モルに
対し0.01〜100モル、好適には0.1〜20モル用いられる。
本発明の反応は溶媒の存在下または不存在下で実施す
ることができるが、溶媒を用いる場合は、通常、水また
は水を主体とする水性媒体が好適に用いられる。この際
の溶媒の使用量は通常、粗4−クロルフタル酸に対し
て、0.1〜30重量倍程度である。
本発明の反応温度は通常、20〜300℃、好ましくは50
〜200℃であり、また、反応圧力は通常、常圧〜200kg/c
m2、好ましくは常圧〜100kg/cm2である。そして、反応
時間は条件により異なるが、通常、0.5〜10時間程度で
ある。なお、本発明の反応は回分式又は連続式で実施す
ることができる。
本発明においては、上述の脱ハロゲン二量化反応が実
質的に終了した後の混合物に、ギ酸もしくはその塩、ヒ
ドラジン類および水素から選ばれる少なくとも1種の還
元剤を添加し熱処理することを必須の要件とするもので
ある。なお、本発明で言う反応が実質的に終了した時点
とは、通常、4−クロルフタル酸の転換率が90%以上、
好ましくは95%以上に達した時点を言う。
ここで用いる還元剤の使用量は通常、原料粗4−クロ
ルフタル酸1モルに対して、0.01〜10モル、好ましくは
0.05〜1モルであるが、水素を用いる場合には、通常、
その分圧が0.5〜50kg/cm2程度になるように調節され
る。また、ギ酸塩としては、通常、ギ酸ナトリウム、ギ
酸カリウムなどであり、また本発明においヒドラジン類
としては、ヒドラジン、フエニルヒドラジン、メチルヒ
ドラジンを意味する。
熱処理の温度は50〜200℃、好ましくは80〜150℃であ
り、処理時間は、10分〜5時間、好ましくは0.5〜3時
間である。
本発明によれば、この熱処理により、目的化合物であ
るビフエニルテトラカルボン酸の収率を一段と向上する
ことができるのである。この原因は明確ではないが、原
料粗4−クロルフタル酸中に含有されていたジクロルフ
タル酸が二量化されて生成したクロル化ビフエニルテト
ラカルボン酸が脱ハロゲン化し、目的化合物に変化する
ためと推測される。
したがつて、この熱処理で用いる還元剤の使用量が少
な過ぎる場合、処理温度が低く過ぎる場合、また、処理
時間が短か過ぎる場合には、本発明で期待する効果は十
分に得られない。
なお、本発明では、上記の熱処理に当つて、必要に応
じて、反応混合物に還元触媒である白金族金属などを追
加しても差し支えない。
本発明の反応に使用した白金族金属触媒は従来一般に
行なわれている方法、例えば抽出法、結晶法もしくは還
元法により反応液から分離回収される。
担持金属触媒を用いた場合は、過により容易に分離
回収され、再び脱ハロゲン二量化反応に使用することが
出来る。
本発明で得られた、ビフエニル化合物は、通常、結晶
法、酸析法等によつて反応液から分離取得される。
〔実施例〕
次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが本発
明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定され
るものではない。
〔実施例1〜3及び比較例1〕 内容量1500mlのジルコニウム製誘導撹拌式オートクレ
ーブに、2重量%パラジウムカーボン(含水率50%)6
9.7g、及び4−クロルフタル酸モノナトリウム塩57.0mo
l%を含有する白色粉末368.4g(4−クロル体以外は、
3−クロルフタル酸モノナトリウム塩12.2mol%、4,5−
ジクロルフタル酸モノナトリウム塩3.5mol%、3,4−ジ
クロルフタル酸モノナトリウム塩4.3mol%)、95%水酸
化ナトリウム204.0g、脱塩水652.8mlを入れ撹拌しつつ
一酸化炭素雰囲気下で120℃迄昇温した後、更に系内を
一酸化炭素で1.5kg/cm2G迄昇圧し、消費した一酸化炭素
を供給しつつ一定圧力で5時間反応を行つたところ、4
−クロルフタル酸の転化率は95mol%であつた。引き続
き、この混合物に第1表に示す還元剤を仕込みの粗4−
クロルフタル酸に対して10mol%添加し第1表に示す条
件下で熱処理を行つた。但し、水素を還元剤として用い
た反応では系内圧力を9.5kg/cm2Gとした。
このような処理を行つた後混合物を降温し、脱塩水で
希釈した後、パラジウムカーボンを別し、得られた反
応液を液体クロマトグラフイーで分析しs−ビフエルテ
トラカルボン酸−4−ナトリウム塩(以下、S−BTC塩
と略す)の収率を求めたところ第1表の通りであつた。
〔実施例4〕 内容量500mlのステンレス製セパラブルフラスコに、
2重量%パラジウムカーボン4.05g及び4−クロルフタ
ル酸モノナトリウム塩を含有する白色粉末(成分組成は
実施例−1に同じ)91.0g、95%水酸化ナトリウム49.73
g、エチレングリコール30.2g、脱塩水131.3mlを入れ撹
拌しつつ還留温度(約110℃)迄昇温した後2時間反応
を行つたところ、4−クロルフタル酸の転化率は99.5mo
l%、S−BTC塩の収率は45.0mol%であつた。引き続
き、この混合物にギ酸ナトリウム1.2gを添加し100℃で
1時間熱処理を行つた。この混合物を降温し脱塩水で希
釈した後パラジウムカーボンを別し得られた反応液を
液体クロマトグラフイーで分析したところS−BTC塩の
収率は50.1mol%で、増加率は11.3%であつた。
〔実施例−5〕 エチレングリコールの代りに、パラホルムアルデヒド
15.1gを用いた以外は実施例−4と同様に行つた。処理
前のS−BTC塩の収率は35mol%であり、処理後の収率は
40mol%で、増加率は14.3%であつた。
〔発明の効果〕
本発明によれば粗4−クロルフタル酸の脱ハロゲン二
量化反応を白金族金属触媒、アルコール類、ホルム
アルデヒド類および一酸化炭素から選ばれる少なくとも
1種の化合物、ハロゲン受容体の存在下に行い、実質
的に反応終了後の混合物を特定の還元剤の存在下熱処理
することによりビフエニルテトラカルボン酸を高収率で
取得しうる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フタル酸のクロル化反応により得られた4
    −クロルフタル酸を白金族金属触媒、アルコール
    類、ホルムアルデヒド類および一酸化炭素から選ばれる
    少なくとも1種の化合物、およびハロゲン受容体の存
    在下に脱ハロゲン二重化反応を行う方法において、前記
    二量化反応が実質的に終了した後の混合物にギ酸もしく
    はその塩、ヒドラジン類および水素から選ばれる少なく
    とも1種の還元剤を添加し、50〜200℃の温度で10分〜
    5時間熱処理することを特徴とする4−クロルフタル酸
    の二量化法。
  2. 【請求項2】ハロゲン受容体がアルカリ金属化合物また
    はアルカリ土類金属化合物である特許請求の範囲第1項
    記載の二量化法。
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