JP3747511B2 - マレイミド類の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマレイミド類の製造方法に関する。
【０００２】
マレイミドは、医薬、農薬の中間体原料として、また各種高分子化合物の原料及びゴムの硬化剤として有用な化合物である。
【０００３】
【従来の技術】
Ｎ−カルバモイルマレイミドからマレイミドを製造する方法は、ジャーナルオブ オーガニック ケミストリー，Ｖｏｌ．２５，ｐｐ．５６〜６０，（１９６０）に報告されている。これによれば、無水マレイン酸と尿素から得られるＮ−カルバモイルマレアミド酸を無水酢酸で閉環させてＮ−カルバモイルマレイミドを得た後、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒中、９５℃〜９９℃に加熱して３５分間反応し、副生したシアヌル酸を濾別、ＤＭＦ溶媒を減圧下に留去後、蒸留して８５％の収率でマレイミドが単離できることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、高価なＤＭＦ溶媒を使用するばかりでなく、ＤＭＦは高沸点を有するため完全には留去できない。その結果、蒸留によりＤＭＦとマレイミドを分離する必要が生じるが、ＤＭＦとマレイミドを蒸留により十分に分離することは困難である。さらに、マレイミドは結晶性の高い化合物であり、マレイミド蒸気密度が高くなると蒸留装置内にマレイミド結晶が固結し、蒸留塔を閉塞してしまうという問題があり、工業的にマレイミドを蒸留単離することは非常に困難である。
【０００５】
一方、反応液から一部ＤＭＦを留去した後、抽出によりマレイミドを単離する方法も考えられるが、抽出過程でＤＭＦは有機相にも分配するため、ＤＭＦに高い溶解性を有する副生シアヌル酸のマレイミド結晶中への混入を避けることはできないという問題がある。さらに、水相に分配するＤＭＦによりマレイミドが同伴されてしまうためマレイミドの回収率が低下するという問題もある。
【０００６】
以上のように従来の方法では、工業的に高純度のマレイミドを単離することは非常に困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの問題点に鑑みて鋭意検討を行った結果、Ｎ−カルバモイルマレイミドを脱カルバモイルしてマレイミドを製造するに当たり、３級アミンを存在させることにより、単離を困難とするＤＭＦ以外の溶媒を用いても該脱カルバモイル反応が進行し、その結果、反応液から簡便な操作により容易に高純度のマレイミドを単離できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、下記一般式（Ｉ）
【０００９】
【化３】
【００１０】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基、無置換若しくはメチル基を有するアリール基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す。）
で示されるＮ−カルバモイルマレイミド類を脱カルバモイルさせて、下記一般式（ＩＩ）
【００１１】
【化４】
【００１２】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基、無置換若しくはメチル基を有するアリール基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す。）
で示されるマレイミド類を製造するに当たり、３級アミンの存在下に反応させることを特徴とするマレイミド類の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【００１４】
本発明の方法において原料として用いられるＮ−カルバモイルマレイミド類は、下記一般式（Ｉ）
【００１５】
【化５】
【００１６】
で表されるＮ−カルバモイルマレイミド類である。上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１，Ｒ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が１〜１０のアルキル基、無置換若しくはメチル基を有するアリール基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す。なお、アルキル基としては入手の容易さから炭素数が１〜４のアルキル基が好ましい。
【００１７】
上記一般式（Ｉ）で表されるＮ−カルバモイルマレイミド類の製造方法は特に限定されない。例えば、無水マレイン酸又はその誘導体と尿素を酢酸溶媒中５０〜６０℃で反応させて得られるＮ−カルバモイルマレアミド酸を、無水酢酸溶媒中で脱水閉環させることにより容易に製造できるが、いかなる方法により製造されたものを使用しても差し支えない。
【００１８】
本発明の方法に使用される上記一般式（Ｉ）で表されるＮ−カルバモイルマレイミド類としては、具体的には、Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−クロロ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジクロロ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ブロモ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジブロモ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−メチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−エチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジエチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−プロピル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−プロピル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−イソプロピル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジイソプロピル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−イソブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジイソブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−（２−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（２−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｔ−ブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｔ−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ペンチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−イソペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジイソペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ネオペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジネオペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ヘキシル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ヘキシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ヘプチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ヘプチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−オクチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−オクチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−（２−エチルヘキシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（２−エチルヘキシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ノニル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ノニル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−デシル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−デシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−フェニル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジフェニル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−トリル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジトリル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、Ｎ−カルバモイルフタルイミド、３，４，５，６，−テトラヒドロ−Ｎ−カルバモイルフタルイミド等を挙げることができる。
【００１９】
本発明の方法に使用される３級アミンとしては、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、メチルジイソプロピルアミン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−エチルピロリジン等の３級モノアミン類、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン等の環状３級ジアミン類、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンに代表されるイミノ基を含む３級アミン類、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンに代表されるＮ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラアルキルジアミン類、Ｎ−（２−ジメチルアミノエチル）−Ｎ’−メチルピペラジン等、３級ポリアミン類を例示することができる。これらのうち３級モノアミン類及び環状３級ジアミン類が反応性を向上させるため好ましい。
【００２０】
３級アミンの使用量は、原料のＮ−カルバモイルマレイミド類に対して通常０．１重量％〜３０重量％であり、好適には０．５重量％〜２０重量％の範囲で使用される。上記範囲に対して、３級アミンの添加量が少なすぎると、熱分解反応が十分に進行せず原料回収となり、逆に多くなり過ぎると経済的に不利となるばかりか、水洗時に有機相に残留し製品内に混入するおそれがある。
【００２１】
本発明の方法に使用される溶媒としては、例えば、酢酸エチル，酢酸プロピル，酢酸ブチル等のエステル類、ジオキサン，エチレングリコールジメチルエーテル，エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、メチルプロピルケトン，メチルイソブチルケトン等のケトン類を挙げることができる。これらのうち取扱いの容易さからエステル類が好ましく使用される。これらの溶媒はいずれも減圧下で容易に溶媒留去が可能である。また、これらの溶媒にシアヌル酸が溶解することはないため、回収するマレイミド中にシアヌル酸が混入することはない。
【００２２】
溶媒の使用量は、原料のＮ−カルバモイルマレイミド類に対して通常１．５〜１０重量倍、好ましくは２〜４重量倍の範囲である。上記範囲に比べて溶媒量が少なすぎると副生するシアヌル酸がスラリーとなるため、攪拌が困難となり十分な反応収率が得られないことがある。また、過剰の使用は経済的に不利である。
【００２３】
本発明の方法における反応温度は通常６０〜１５０℃の範囲であり、好ましくは７０〜１００℃である。
【００２４】
本発明の方法における反応時間は通常０．５〜５時間、好ましくは１〜３時間である。上記範囲に比べて反応時間が短かすぎる場合は、十分に反応が進行せず未反応の原料が残存するおそれがある。逆に反応時間が長すぎる場合には、生産性が低下する。
【００２５】
本発明の方法は通常空気中で実施されるが、窒素及びアルゴン等の不活性気体の雰囲気下で実施してもよい。
【００２６】
また、本反応では重合禁止剤は不要であるが、生成物は重合性の高いオレフィンを有していることから重合禁止剤を添加しても差し支えない。重合禁止剤としては硫酸銅、塩化第一銅、塩化第二銅、酢酸銅等の無機及び有機塩を使用することができる。
【００２７】
本発明の方法により生成したマレイミドは、以下に示すような方法により容易に回収することができる。
【００２８】
生成したマレイミドは、副生するシアヌル酸を濾別した後、濾液側を水洗し、得られる有機相から減圧下に溶媒を留去するだけで高純度マレイミドを得ることができる。
【００２９】
また必要であれば、シアヌル酸を濾別し、濾液を水洗後、反応溶媒をマレイミドが難溶でかつマレイミドに対して不活性な溶媒に置換することにより、析出するマレイミド結晶を濾別回収することも可能である。
【００３０】
溶媒置換に使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類等を挙げることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、マレイミドの単離を困難とするＤＭＦ以外の溶媒を使用することができ、簡便な操作により高純度のマレイミドを単離することが可能となる。
【００３２】
【実施例】
本発明を以下に実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によりなんら制限されるものではない。
【００３３】
参考例
Ｎ−カルバモイルマレイミドの合成
２Ｌのセパラブルフラスコに無水マレイン酸４００ｇ、尿素２４０ｇ及び酢酸８００ｇを仕込み、温度を５６℃に設定した。５６℃でこの混合液を８時間攪拌した後、１５℃まで冷却した。析出した結晶を濾別後、乾燥してＮ−カルバモイルマレアミド酸３５０ｇ（収率５４．８％）を得た。
【００３４】
得られたＮ−カルバモイルマレアミド酸３５０ｇ及び無水酢酸８７５ｇを２Ｌのセパラブルフラスコに仕込み、この混合液を反応温度９０℃で３時間攪拌し、閉環反応を行った。
【００３５】
１５℃に冷却後、析出した結晶を濾別し、アセトン２５０ｍｌで洗浄し、不純物を除去した後、乾燥してＮ−カルバモイルマレイミド２２１．０ｇ（収率７１．３％）を得た。
【００３６】
実施例１
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）、トリエチルアミン１．０ｍｌ（０．７３ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００３７】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００３８】
副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液を６０ｍｌの水で水洗した。有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２０．７ｇを得た。
【００３９】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度９７．５ｗｔ％であり、収率は７２．８％であった。
【００４０】
実施例２
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）、トリエチレンジアミン５．６ｇを仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００４１】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００４２】
副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液を６０ｍｌの水で水洗した。有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２０．１ｇを得た。
【００４３】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度９７．６ｗｔ％であり、収率は７０．９％であった。
【００４４】
実施例３
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、１，４−ジオキサン１２０ｍｌ（１２３．８ｇ）、トリエチルアミン１．０ｍｌ（０．７３ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００４５】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００４６】
副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液から溶媒を減圧下に留去した。その後酢酸エチル１２０ｍｌを加え、６０ｍｌの水で水洗した。
【００４７】
有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２０．６ｇを得た。
【００４８】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度９７．０ｗｔ％であり、収率は７２．０％であった。
【００４９】
実施例４
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコに２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）、トリエチルアミン２．０ｍｌ（１．４６ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００５０】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００５１】
副生したシアヌル酸を濾別した後、６０ｍｌの水で水洗した。
【００５２】
有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２６．７ｇを得た。
【００５３】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。
【００５４】
さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度は９８．０ｗｔ％であり、収率は７３．４％であった。
【００５５】
実施例５
２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミドの代わりに、３，４，５，６−テトラヒドロ−Ｎ−カルバモイルフタルイミドを使用した以外は実施例４と同様に反応操作を行い、３，４，５，６−テトラヒドロフタルイミド２３．７ｇを得た。
【００５６】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。
【００５７】
さらに高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度は９８．５ｗｔ％であり、収率は７５．１％であった。
【００５８】
実施例６
２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミドの代わりに、２，３−ジクロロ−Ｎ−カルバモイルマレイミドを使用した以外は実施例４と同様に反応操作を行い、２，３−ジクロロマレイミド２２．６ｇを得た。
【００５９】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。
【００６０】
さらに高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度は９８．４ｗｔ％であり、収率は７０．１％であった。
【００６１】
比較例１
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、ＤＭＦ８０ｇを仕込み、反応温度を９９℃に昇温した。９９℃で０．５時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液からＤＭＦを減圧下に６０ｇ留去した。
【００６２】
得られた液体を、４Ｔｏｒｒ、１００℃で減圧蒸留した。この際、蒸留装置内でマレイミドが固結し、減圧口を閉塞させたため、蒸留の継続は困難であった。
【００６３】
この蒸留により得られた結晶は７．８ｇであった。この結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、十分にＤＭＦとの分離ができず、純度は９６．９ｗｔ％であり、収率は２７．０％であった。
【００６４】
比較例２
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、ＤＭＦ８０ｇを仕込み、反応温度を９９℃に昇温した。９９℃で０．５時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液からＤＭＦを減圧下に６０ｇ留去した。その後酢酸エチル１２０ｍｌを加え、６０ｍｌの水で水洗した。
【００６５】
油水分離後、水相をガスクロマトグラフィーで分析したところ、１０％のマレイミドが存在することが解った。
【００６６】
また、有機相から酢酸エチル及びＤＭＦを４０Ｔｏｒｒの減圧下、９０℃で留去した後、減圧乾燥したが結晶の析出はなく、マレイミドを含む黄色液体２８．６ｇを得た。
【００６７】
この黄色液体をガスクロマトグラフィーで分析したところ８．２ｇのＤＭＦが含有されていた。
【００６８】
得られた液体に水５０ｍｌを添加し、５℃で２時間静置し、析出結晶を濾別し１３．５ｇの結晶を得た。この結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、ＤＭＦが残存し純度は９０ｗｔ％であり、収率は４３．８％であった。。
【００６９】
比較例３
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００７０】
７８℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００７１】
析出した結晶を濾別した後、濾液を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、マレイミドのピークは全く観測されず、Ｎ−カルバモイルマレイミドが観測された。
【００７２】
また、濾滓結晶を分析したところ原料のＮ−カルバモイルマレイミドであることがわかった。
【００７３】
アミン不存在下では全く反応の進行は確認されなかった。
【発明の属する技術分野】
本発明はマレイミド類の製造方法に関する。
【０００２】
マレイミドは、医薬、農薬の中間体原料として、また各種高分子化合物の原料及びゴムの硬化剤として有用な化合物である。
【０００３】
【従来の技術】
Ｎ−カルバモイルマレイミドからマレイミドを製造する方法は、ジャーナルオブ オーガニック ケミストリー，Ｖｏｌ．２５，ｐｐ．５６〜６０，（１９６０）に報告されている。これによれば、無水マレイン酸と尿素から得られるＮ−カルバモイルマレアミド酸を無水酢酸で閉環させてＮ−カルバモイルマレイミドを得た後、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒中、９５℃〜９９℃に加熱して３５分間反応し、副生したシアヌル酸を濾別、ＤＭＦ溶媒を減圧下に留去後、蒸留して８５％の収率でマレイミドが単離できることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、高価なＤＭＦ溶媒を使用するばかりでなく、ＤＭＦは高沸点を有するため完全には留去できない。その結果、蒸留によりＤＭＦとマレイミドを分離する必要が生じるが、ＤＭＦとマレイミドを蒸留により十分に分離することは困難である。さらに、マレイミドは結晶性の高い化合物であり、マレイミド蒸気密度が高くなると蒸留装置内にマレイミド結晶が固結し、蒸留塔を閉塞してしまうという問題があり、工業的にマレイミドを蒸留単離することは非常に困難である。
【０００５】
一方、反応液から一部ＤＭＦを留去した後、抽出によりマレイミドを単離する方法も考えられるが、抽出過程でＤＭＦは有機相にも分配するため、ＤＭＦに高い溶解性を有する副生シアヌル酸のマレイミド結晶中への混入を避けることはできないという問題がある。さらに、水相に分配するＤＭＦによりマレイミドが同伴されてしまうためマレイミドの回収率が低下するという問題もある。
【０００６】
以上のように従来の方法では、工業的に高純度のマレイミドを単離することは非常に困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの問題点に鑑みて鋭意検討を行った結果、Ｎ−カルバモイルマレイミドを脱カルバモイルしてマレイミドを製造するに当たり、３級アミンを存在させることにより、単離を困難とするＤＭＦ以外の溶媒を用いても該脱カルバモイル反応が進行し、その結果、反応液から簡便な操作により容易に高純度のマレイミドを単離できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、下記一般式（Ｉ）
【０００９】
【化３】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基、無置換若しくはメチル基を有するアリール基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す。）
で示されるＮ−カルバモイルマレイミド類を脱カルバモイルさせて、下記一般式（ＩＩ）
【００１１】
【化４】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基、無置換若しくはメチル基を有するアリール基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す。）
で示されるマレイミド類を製造するに当たり、３級アミンの存在下に反応させることを特徴とするマレイミド類の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【００１４】
本発明の方法において原料として用いられるＮ−カルバモイルマレイミド類は、下記一般式（Ｉ）
【００１５】
【化５】
で表されるＮ−カルバモイルマレイミド類である。上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１，Ｒ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が１〜１０のアルキル基、無置換若しくはメチル基を有するアリール基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す。なお、アルキル基としては入手の容易さから炭素数が１〜４のアルキル基が好ましい。
【００１７】
上記一般式（Ｉ）で表されるＮ−カルバモイルマレイミド類の製造方法は特に限定されない。例えば、無水マレイン酸又はその誘導体と尿素を酢酸溶媒中５０〜６０℃で反応させて得られるＮ−カルバモイルマレアミド酸を、無水酢酸溶媒中で脱水閉環させることにより容易に製造できるが、いかなる方法により製造されたものを使用しても差し支えない。
【００１８】
本発明の方法に使用される上記一般式（Ｉ）で表されるＮ−カルバモイルマレイミド類としては、具体的には、Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−クロロ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジクロロ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ブロモ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジブロモ−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−メチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−エチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジエチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−プロピル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−プロピル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−イソプロピル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジイソプロピル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−イソブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジイソブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−（２−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（２−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｔ−ブチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｔ−ブチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ペンチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−イソペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジイソペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ネオペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジネオペンチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ヘキシル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ヘキシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ヘプチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ヘプチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−オクチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−オクチル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−（２−エチルヘキシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（２−エチルヘキシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−ノニル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−ノニル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−ｎ−デシル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジ（ｎ−デシル）−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−フェニル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジフェニル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２−トリル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、２，３−ジトリル−Ｎ−カルバモイルマレイミド、Ｎ−カルバモイルフタルイミド、３，４，５，６，−テトラヒドロ−Ｎ−カルバモイルフタルイミド等を挙げることができる。
【００１９】
本発明の方法に使用される３級アミンとしては、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、メチルジイソプロピルアミン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−エチルピロリジン等の３級モノアミン類、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン等の環状３級ジアミン類、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンに代表されるイミノ基を含む３級アミン類、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンに代表されるＮ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラアルキルジアミン類、Ｎ−（２−ジメチルアミノエチル）−Ｎ’−メチルピペラジン等、３級ポリアミン類を例示することができる。これらのうち３級モノアミン類及び環状３級ジアミン類が反応性を向上させるため好ましい。
【００２０】
３級アミンの使用量は、原料のＮ−カルバモイルマレイミド類に対して通常０．１重量％〜３０重量％であり、好適には０．５重量％〜２０重量％の範囲で使用される。上記範囲に対して、３級アミンの添加量が少なすぎると、熱分解反応が十分に進行せず原料回収となり、逆に多くなり過ぎると経済的に不利となるばかりか、水洗時に有機相に残留し製品内に混入するおそれがある。
【００２１】
本発明の方法に使用される溶媒としては、例えば、酢酸エチル，酢酸プロピル，酢酸ブチル等のエステル類、ジオキサン，エチレングリコールジメチルエーテル，エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類、メチルプロピルケトン，メチルイソブチルケトン等のケトン類を挙げることができる。これらのうち取扱いの容易さからエステル類が好ましく使用される。これらの溶媒はいずれも減圧下で容易に溶媒留去が可能である。また、これらの溶媒にシアヌル酸が溶解することはないため、回収するマレイミド中にシアヌル酸が混入することはない。
【００２２】
溶媒の使用量は、原料のＮ−カルバモイルマレイミド類に対して通常１．５〜１０重量倍、好ましくは２〜４重量倍の範囲である。上記範囲に比べて溶媒量が少なすぎると副生するシアヌル酸がスラリーとなるため、攪拌が困難となり十分な反応収率が得られないことがある。また、過剰の使用は経済的に不利である。
【００２３】
本発明の方法における反応温度は通常６０〜１５０℃の範囲であり、好ましくは７０〜１００℃である。
【００２４】
本発明の方法における反応時間は通常０．５〜５時間、好ましくは１〜３時間である。上記範囲に比べて反応時間が短かすぎる場合は、十分に反応が進行せず未反応の原料が残存するおそれがある。逆に反応時間が長すぎる場合には、生産性が低下する。
【００２５】
本発明の方法は通常空気中で実施されるが、窒素及びアルゴン等の不活性気体の雰囲気下で実施してもよい。
【００２６】
また、本反応では重合禁止剤は不要であるが、生成物は重合性の高いオレフィンを有していることから重合禁止剤を添加しても差し支えない。重合禁止剤としては硫酸銅、塩化第一銅、塩化第二銅、酢酸銅等の無機及び有機塩を使用することができる。
【００２７】
本発明の方法により生成したマレイミドは、以下に示すような方法により容易に回収することができる。
【００２８】
生成したマレイミドは、副生するシアヌル酸を濾別した後、濾液側を水洗し、得られる有機相から減圧下に溶媒を留去するだけで高純度マレイミドを得ることができる。
【００２９】
また必要であれば、シアヌル酸を濾別し、濾液を水洗後、反応溶媒をマレイミドが難溶でかつマレイミドに対して不活性な溶媒に置換することにより、析出するマレイミド結晶を濾別回収することも可能である。
【００３０】
溶媒置換に使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類等を挙げることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、マレイミドの単離を困難とするＤＭＦ以外の溶媒を使用することができ、簡便な操作により高純度のマレイミドを単離することが可能となる。
【００３２】
【実施例】
本発明を以下に実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によりなんら制限されるものではない。
【００３３】
参考例
Ｎ−カルバモイルマレイミドの合成
２Ｌのセパラブルフラスコに無水マレイン酸４００ｇ、尿素２４０ｇ及び酢酸８００ｇを仕込み、温度を５６℃に設定した。５６℃でこの混合液を８時間攪拌した後、１５℃まで冷却した。析出した結晶を濾別後、乾燥してＮ−カルバモイルマレアミド酸３５０ｇ（収率５４．８％）を得た。
【００３４】
得られたＮ−カルバモイルマレアミド酸３５０ｇ及び無水酢酸８７５ｇを２Ｌのセパラブルフラスコに仕込み、この混合液を反応温度９０℃で３時間攪拌し、閉環反応を行った。
【００３５】
１５℃に冷却後、析出した結晶を濾別し、アセトン２５０ｍｌで洗浄し、不純物を除去した後、乾燥してＮ−カルバモイルマレイミド２２１．０ｇ（収率７１．３％）を得た。
【００３６】
実施例１
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）、トリエチルアミン１．０ｍｌ（０．７３ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００３７】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００３８】
副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液を６０ｍｌの水で水洗した。有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２０．７ｇを得た。
【００３９】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度９７．５ｗｔ％であり、収率は７２．８％であった。
【００４０】
実施例２
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）、トリエチレンジアミン５．６ｇを仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００４１】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００４２】
副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液を６０ｍｌの水で水洗した。有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２０．１ｇを得た。
【００４３】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度９７．６ｗｔ％であり、収率は７０．９％であった。
【００４４】
実施例３
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、１，４−ジオキサン１２０ｍｌ（１２３．８ｇ）、トリエチルアミン１．０ｍｌ（０．７３ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００４５】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００４６】
副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液から溶媒を減圧下に留去した。その後酢酸エチル１２０ｍｌを加え、６０ｍｌの水で水洗した。
【００４７】
有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２０．６ｇを得た。
【００４８】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度９７．０ｗｔ％であり、収率は７２．０％であった。
【００４９】
実施例４
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコに２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）、トリエチルアミン２．０ｍｌ（１．４６ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００５０】
７５℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００５１】
副生したシアヌル酸を濾別した後、６０ｍｌの水で水洗した。
【００５２】
有機相から酢酸エチルを９０Ｔｏｒｒの減圧下に留去した後、減圧乾燥してマレイミド２６．７ｇを得た。
【００５３】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。
【００５４】
さらに、高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度は９８．０ｗｔ％であり、収率は７３．４％であった。
【００５５】
実施例５
２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミドの代わりに、３，４，５，６−テトラヒドロ−Ｎ−カルバモイルフタルイミドを使用した以外は実施例４と同様に反応操作を行い、３，４，５，６−テトラヒドロフタルイミド２３．７ｇを得た。
【００５６】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。
【００５７】
さらに高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度は９８．５ｗｔ％であり、収率は７５．１％であった。
【００５８】
実施例６
２，３−ジメチル−Ｎ−カルバモイルマレイミドの代わりに、２，３−ジクロロ−Ｎ−カルバモイルマレイミドを使用した以外は実施例４と同様に反応操作を行い、２，３−ジクロロマレイミド２２．６ｇを得た。
【００５９】
得られた結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、純度＞９９ｗｔ％であった。
【００６０】
さらに高速液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、純度は９８．４ｗｔ％であり、収率は７０．１％であった。
【００６１】
比較例１
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、ＤＭＦ８０ｇを仕込み、反応温度を９９℃に昇温した。９９℃で０．５時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液からＤＭＦを減圧下に６０ｇ留去した。
【００６２】
得られた液体を、４Ｔｏｒｒ、１００℃で減圧蒸留した。この際、蒸留装置内でマレイミドが固結し、減圧口を閉塞させたため、蒸留の継続は困難であった。
【００６３】
この蒸留により得られた結晶は７．８ｇであった。この結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、十分にＤＭＦとの分離ができず、純度は９６．９ｗｔ％であり、収率は２７．０％であった。
【００６４】
比較例２
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、ＤＭＦ８０ｇを仕込み、反応温度を９９℃に昇温した。９９℃で０．５時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。副生したシアヌル酸を濾別した後、濾液からＤＭＦを減圧下に６０ｇ留去した。その後酢酸エチル１２０ｍｌを加え、６０ｍｌの水で水洗した。
【００６５】
油水分離後、水相をガスクロマトグラフィーで分析したところ、１０％のマレイミドが存在することが解った。
【００６６】
また、有機相から酢酸エチル及びＤＭＦを４０Ｔｏｒｒの減圧下、９０℃で留去した後、減圧乾燥したが結晶の析出はなく、マレイミドを含む黄色液体２８．６ｇを得た。
【００６７】
この黄色液体をガスクロマトグラフィーで分析したところ８．２ｇのＤＭＦが含有されていた。
【００６８】
得られた液体に水５０ｍｌを添加し、５℃で２時間静置し、析出結晶を濾別し１３．５ｇの結晶を得た。この結晶をガスクロマトグラフィーで分析したところ、ＤＭＦが残存し純度は９０ｗｔ％であり、収率は４３．８％であった。。
【００６９】
比較例３
攪拌機、温度計及び冷却管を付した２００ｍｌの四つ口フラスコにＮ−カルバモイルマレイミド４０ｇ、酢酸エチル１２０ｍｌ（１０８．６ｇ）を仕込み、反応温度を７５℃に昇温した。
【００７０】
７８℃で２時間反応を行った後、１５℃まで冷却し、１５℃で１．０時間攪拌を行った。
【００７１】
析出した結晶を濾別した後、濾液を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、マレイミドのピークは全く観測されず、Ｎ−カルバモイルマレイミドが観測された。
【００７２】
また、濾滓結晶を分析したところ原料のＮ−カルバモイルマレイミドであることがわかった。
【００７３】
アミン不存在下では全く反応の進行は確認されなかった。
Claims (4)
- 下記一般式（Ｉ）
で示されるＮ−カルバモイルマレイミド類を脱カルバモイルさせて、下記一般式（ＩＩ）
で示されるマレイミド類を製造するに当たり、３級アミンの存在下に反応させることを特徴とするマレイミド類の製造方法。 - 一般式（Ｉ）においてＲ１，Ｒ２が、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示し、一般式（ＩＩ）においてＲ１，Ｒ２が、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基又はＲ１，Ｒ２が炭素−炭素結合により結合した環状置換基を示す、請求項１に記載のマレイミド類の製造方法。
- ３級アミンが３級モノアミン、トリエチレンジアミン、環状３級ジアミン及び３級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種の３級アミンである、請求項１又は２に記載のマレイミド類の製造方法。
- ３級アミンがトリエチルアミン又はトリエチレンジアミンである、請求項１又は２に記載のマレイミド類の製造方法。
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