JP3204641B2 - オキシジフタル酸無水物の製造方法 - Google Patents

オキシジフタル酸無水物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オキシジフタル酸
無水物の製造方法に関する。オキシジフタル酸無水物
は、各種ジアミンと反応させてポリイミドを製造する原
料として重要である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】オキシ
ジフタル酸無水物の種々の製造方法が文献に記載されて
いる。古くは、Marvelらによるテトラメチルフェニルエ
ーテルの酸化反応による製法がある(J.Am.Cherm.Soc.8
0,1197-(1955))。この酸化反応は、酸化剤として毒性の
強い過マンガン酸カリウムを使用するため、工業的な製
法には不適である。また、特開昭53−122738号
公報には、ハロ無水フタル酸とカセイソーダを極性溶媒
中で反応させて、オキシジフタル酸無水物を得る方法が
記載されているが、この反応での目的物の収率は極めて
低い。特開昭55−136246号及び特開昭55−1
27343号公報には、ニトロ無水フタル酸と亜硝酸ソ
ーダ並びに炭酸塩を極性溶媒中で反応させてオキシジフ
タル酸無水物を製造する方法が記載されている。これら
の製法では、反応中に有害な酸化窒素が副生するため、
工業的には利用しにくい。
【0003】特開昭63−96183号公報には、極性
溶媒中でハロ無水フタル酸と炭酸カリウム及びフッ化カ
リウム又はフッ化セシウムとを反応させるオキシジフタ
ル酸無水物の製造方法が開示されているが、この方法は
水が介在する反応であり、水が存在すると反応率が低下
して十分な収率が得られない。
【0004】特公平3−50071号公報には、ヒドロ
キシ無水フタル酸とハロ無水フタル酸とを、炭酸カリウ
ムの存在下に脱ハロゲン化水素反応させてオキシジフタ
ル酸無水物を得る方法が開示されている。この方法はヒ
ドロキシ無水フタル酸をハロ無水フタル酸の加水分解に
より製造しなければならず、工業的に有利な製法とは言
えない。
【0005】特開平1−254673号公報には、ハロ
無水フタル酸と炭酸カリウムを、フッ化カリウム触媒の
存在下に反応させて、直接オキシジフタル酸無水物を製
造する方法が開示されている。この方法はニート反応あ
るいはニートに近い反応であるため、撹拌方法に工夫が
必要であり、安定した反応性を得ることが難しい。しか
もこの方法は炭酸カリウムの使用に限定され、他の炭酸
塩類、例えば炭酸ナトリウムでこの方法をトレースする
と、反応物の粘度が高くなり、十分な流動性が得られず
に反応が途中で停止してしまう。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、式1
【0007】
【化3】
【0008】(式中、HalはF、Cl、Br又はIを
表す)のハロ無水フタル酸と、炭酸リチウム、炭酸ナト
リウム、炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウムから選ば
れる炭酸塩とを、溶媒中で反応させ、式2
【0009】
【化4】
【0010】で示されるオキシジフタル酸無水物を製造
する方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明では、炭酸カリウム以外の
炭酸塩及び溶媒を利用して反応させてオキシジフタル酸
無水物を製造することができる。炭酸塩の形状は粉末で
も粒状でもよいが、好ましくは粒状の炭酸塩を使用する
と効率よく反応させることができる。例えば、通常ソー
ダ灰と称される粒状炭酸ナトリウムを使用した場合、反
応率90%で目的物が得られることがわかった。
【0012】使用されうる炭酸塩としては、炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム及び炭酸カルシ
ウムより選ばれるが、好ましくは炭酸ナトリウムであ
る。炭酸カリウムを使用して溶媒中で反応させると、反
応が途中で停止し、所定の反応率を得ることができな
い。本発明の方法で用いる炭酸塩の形態は粉末、粒状ど
ちらでもかまわないが、好ましくは粒径が50〜750
μm 、さらに好ましくは150〜750μm の粒状炭酸
塩である。該炭酸塩とハロ無水フタル酸のモル比は、約
0.5近傍が収率の点から有利であるが、好ましいモル
比は0.5〜0.4である。
【0013】本発明の方法が実施される反応温度は、一
般に170〜260℃の範囲で行われる。使用する触媒
は、反応温度に耐えうる相関触媒である、ホスホニウム
塩、スルホニウム塩が利用できる。例えばトリフェニル
ホスフィン、臭化テトラフェニルホスホニウム、塩化テ
トラブチルホスホニウム、ヨウ化トリエチルスルホニウ
ム、臭化トリフェニルスルホニウムなどである。触媒量
は、ハロ無水フタル酸に対し0.1〜10重量%、好ま
しくは0.3〜5重量%である。また、アルカリ金属ヨ
ウ化物又はアルカリ金属フッ化物を助触媒として使用す
ることにより反応性を高めることができ、しかも製品の
着色が少ない利点もある。使用されるアルカリ金属ヨウ
化物としては、LiI、NaI、KI、アルカリ金属フ
ッ化物としては、LiF、NaF、KFなどが挙げられ
る。使用量はハロ無水フタル酸に対して0.05〜5重
量%、好ましくは0.1〜2重量%である。
【0014】反応には、溶媒を用いる。使用する溶媒
は、反応温度(170〜260℃)付近に沸点を持ち、
反応に関与しないものでなければならない。例えば、
1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベ
ンゼンのようなポリ塩化ベンゼン、1,2−ジクロロト
ルエンのようなポリ塩化トルエンが使用可能である。脱
水された非プロトン性の極性溶媒、例えばスルホランも
使用可能である。使用量はハロ無水フタル酸に対して5
0〜600重量%、好ましくは100〜200重量%で
ある。
【0015】オキシジフタル酸無水物を単離するには、
反応生成物を熱時濾過し得られる濾液を冷却し、オキシ
ジフタル酸無水物を得る。必要に応じて濾液を濃縮し、
収量アップをはかる。またスルホランの場合、濾液を水
に分散させ、析出するオキシジフタル酸を固液分離す
る。得られたオキシジフタル酸を加熱又は無水酢酸を使
用して閉環し、オキシジフタル酸無水物を得る。
【0016】本発明の方法では、溶媒存在下にて反応さ
せるため、ニート反応に比べて樹脂成分が生成しにく
く、着色しにくいため、脱色精製の負担を軽減できる。
したがって、高純度が要求される電子材料用途にも好適
なオキシフタル酸無水物を得ることができる。
【0017】
【実施例】実施例1 4−ブロモ無水フタル酸90.8g(0.4mol)及び
1,2−ジクロロトルエン150gを反応器に入れ、2
10℃に加熱した。次に粒径200〜500μmの粒状
炭酸ナトリウム21.2g(0.20mol)、臭化テトラ
フェニルホスホニウム4.5g(0.011mol)、及び
ヨウ化カリウム2.1g(0.013mol)を90分間に
わたって分割投入した。投入後3時間熟成させた。生成
物を高速液体クロマトグラフでチェックすると、反応率
90%であった。反応物を冷して150℃に下げ、熱時
濾過した。濾液を冷却後、4−オキシジフタル酸無水物
を単離した。収量50.9g(収率82.0%)。さら
に精製を必要とするときは酢酸洗浄する。
【0018】実施例2 3−クロロ無水フタル酸73.0g(0.40mol)及び
1,2,4−トリクロロベンゼン200gを反応器に入
れ、220℃に加熱した。次に粒径200〜500μm
の粒状炭酸リチウム14.8g(0.20mol)、ヨウ化
トリエチルスルホニウム3.5g(0.015mol)、及
びフッ化カリウム1.8g(0.031mol)を90分間
にわったって分割投入した。投入後4時間熟成させた。
生成物を高速クロマトグラフでチェックすると、反応率
88%であった。反応物を冷して150℃に下げ、熱時
濾過した。濾液を冷却後、3−オキシジフタル酸無水物
を単離した。収量49.6g(収率79.9%)。さら
に精製を必要とするときは酢酸洗浄する。
【0019】実施例3 4−ブロモ無水フタル酸90.8g(0.40mol)及び
脱水スルホラン150gを反応器に入れ、200℃に加
熱した。次に粒径200〜500μm の粒状炭酸ナトリ
ウム21.2g(0.20mol)、トリフェニルホスフィ
ン4.5g(0.017mol)、及びヨウ化カリウム2.
1g(0.013mol)を90分間にわたって分割投入し
た。投入後4時間熟成させた。生成物を高速液体クロマ
トグラフでチェックすると、反応率85%であった。反
応物を冷して150℃に下げ、熱時濾過した。濾液を冷
却後、5%酢酸水溶液500ml中へ入れ、90℃で2時
間加熱撹拌し、オキシジフタル酸無水物を開環させ、テ
トラカルボン酸とした。冷却後、固液分離し、得られた
オキシジフタル酸を1,2−ジクロロベンゼン200g
中で、220℃で3時間加熱閉環させた。オキシジフタ
ル酸の閉環が終了すると系内は白濁から透明〜少し濁っ
た状態に変わる。これを熱時濾過し、濾液を冷却後、4
−オキシジフタル酸無水物を単離した。収量49.0g
(収率79.0%)。さらに精製を必要とするときは酢
酸洗浄する。
【0020】比較例1 実施例1における粒状炭酸ナトリウムの代りに、粒径2
00〜500μm の粒状炭酸カリウムを用いた以外は、
同様の条件で反応させた。4−オキシジフタル酸無水物
の収率は37.1%であり、溶媒中の炭酸カリウムとの
反応に比べて、本発明の方法では高収率かつ容易な反応
で目的物のオキシジフタル酸無水物が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−254673(JP,A) 米国特許5153335(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07D 307/89 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式1 【化1】 (式中、HalはF、Cl、Br又はIを表す)のハロ
    無水フタル酸と、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸
    マグネシウム及び炭酸カルシウムから選ばれる粒状炭酸
    塩とを、溶媒中で反応させ(ここで、該溶媒は、ハロ無
    水フタル酸に対して50〜200重量%である)、 式2 【化2】 で示されるオキシジフタル酸無水物を製造する方法。
  2. 【請求項2】 炭酸塩が、粒径50〜750μm の粒状
    炭酸ナトリウム又は粒状炭酸リチウムである、請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 相間触媒であるホスホニウム塩又はスル
    ホニウム塩の存在下で反応させる、請求項1又は2記載
    の方法。
  4. 【請求項4】 さらにアルカリ金属ヨウ化物又はアルカ
    リ金属フッ化物の助触媒の存在下で反応させる、請求項
    3記載の方法。
  5. 【請求項5】 アルカリ金属ヨウ化物が、LiI、Na
    I及びKIから選ばれる請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 アルカリ金属フッ化物が、LiF、Na
    F及びKFから選ばれる請求項4記載の方法。
  7. 【請求項7】 170〜260℃の反応温度で反応させ
    る、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。
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