JP4105252B2 - 六置換グアニジニウムクロライド水溶液並びにその調製法および用法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は相間移動触媒作用に関する。特に、本発明は相間移動触媒として有用な六（ヘキサ）置換グアニジニウム塩の水溶液の調製並びにかかる溶液をポリエーテルイミドおよびその中間体の調製に使用することに関する。
ヘキサアルキルグアニジニウム塩を各種の反応で相間移動触媒として使用することは知られている。これらの反応の多くは無水の条件下で行う必要のあることを特徴とされている。このため、六置換グアニジニウム塩は固体でありそして使用される有機溶媒中には僅かしか溶解しないので、反応混合物中にかかる塩を計った量で導入することは極めて難しくなる。
【０００２】
六置換グアニジニウム塩は一連の３つの反応により調製しうる。即ち、第二アミンのホスゲン化による四（テトラ）置換尿素の生成；四置換尿素を更にホスゲン化するクロルホルムアミジニウムクロライド［「ビルスメイアー（Vilsmeier ）塩」としても知られており、従って以後ときどきこのように表示する］の生成；および最後に、このビルスメイアー塩を更に第二アミンと反応させる六置換グアニジニウムクロライドの生成。これらの反応の中第三の反応は無水の条件下で行う必要があり、そして第二の反応も好ましくは無水で行われる。
【０００３】
アセトニトリルのような高価な溶媒を使用するかあるいはかなり過剰のホスゲンを使用しないとビルスメイアー塩を良い収率で調製することができないことがしばしば分かっている。このことは例えば、六置換グアニジニウム塩を９４％の収率で与えているが溶媒としてアセトニトリルを使用している、Kantlehner等のLiebigs Ann.Chem. ，１９８４，１０８−１２６に記載された方法について言えよう。米国特許第５，１３２，４２３号の実施例１にはトルエン中にオキシ塩化燐を使用する方法が記載されているが、この方法は生成物を８７％の収率で与えている。Barton等のJ.Chem.Soc., Perkin Trans.，１９８２，２０８５−２０９０に記載されたホスゲンとトルエンを使用する方法は、ホスゲンをかなり過剰に使用している（モル比１．９５：１）にも拘わらず、収率は比較的に低い（８５％）結果となっている。いずれにしても、ホスゲンは毒性でありしかも反応中に封じ込めることが難しいので、ホスゲンを大過剰で使用することは望ましくない。その上、大過剰のホスゲンを処分するには一般に苛性スクラバに通過させるなどのスパージ操作を必要とするので、処分に当たり潜在的に危険な廃棄物の問題が起きよう。
【０００４】
上述した一連の反応の生成物は決まって六置換グアニジニウムクロライドである。更に、このクロライドは吸湿性であり、無水条件下での使用が複雑となることが分かっている。そのため、これらはしばしばブロマイドのような他の塩に転換されている。しかし、これには追加の反応工程が必要とされ、この工程も費用がかかり、従って望ましくない。
【０００５】
ビスフェノール塩とハロ−またはニトロ−置換フタルイミドとの反応の相間移動触媒として六置換グアニジニウム塩を使用してポリエーテルイミドの製造に慣用されている中間体であるビスイミドを生成することが、米国特許第５，０８１，２９８号の実施例４に記載されている。ビスフェノール塩と、同様に置換されたビス（フタルイミド）化合物との反応によりポリエーテルイミドを直接調製するのに六置換グアニジニウム塩を使用することは米国特許第５，２２９，４８２号に開示されている。いずれの場合にあっても、グアニジニウム塩は固体の形態で添加されており、これは既述の通り、商業的な操業において多くの問題を呈示する。痕跡量ですらも水が存在すると収率を劇的に減少するので、これらの反応では無水の条件が必須とされる。
【０００６】
従って、六置換グアニジニウム塩を高い収率で調製しそしてこれを商業的な操業において相間移動触媒として簡便な方法で使用する方法が引き続いて望ましい調査課題とされている。
発明の要約
本発明は、六置換グアニジニウム塩およびその中間体の調製、かかる塩を含んだ組成物、並びにかかる組成物のポリエーテルイミドおよびその中間体の調製における相間移動触媒としての使用に関連した多くの観点を有する。それぞれの観点に関してさっそく以下に要約する。
【０００７】
第一の観点：六置換グアニジニウム塩の水溶液の調製方法。この方法は以下の諸工程からなる。
（Ａ）約４０−８０℃の範囲の反応温度で、アルカリ金属塩基の添加により約１０−１３の範囲に維持されたｐＨにおいて、脂肪族または脂環式第二アミン、水および低い極性の有機溶媒を含む混合物中にホスゲンを通過させ、その際、前記水の量を支配反応条件下における飽和濃度の少なくとも約９５重量％の濃度を有するアルカリ金属塩化物副生物の溶液を生成するのに有効な割合とし、前記ホスゲンと前記アミンの当量比を１．０−１．１５：１の範囲とし、前記有機溶媒と前記水の容量比を０．８−５．０：１の範囲とし、そして前記アミンの割合を完全な転換を想定したときに前記有機溶媒中に生成物の約２５−９０重量％の溶液を与えるように計算し、これにより四置換尿素を含んだ第一の生成物の混合物を生成し、
（Ｂ）前記第一の生成物の混合物から水、アミンおよびアルカリ金属塩化物を除去して第一の生成物混合物を生成し、
（Ｃ）必要ならば有機溶媒を添加するかあるいは除去することにより前記第一の生成物混合物を約４０−８０重量％の範囲の四置換尿素濃度に調節し、
（Ｄ）約６０−８０℃の範囲の温度でホスゲンを導入し、その際、ホスゲンの添加量を存在するあらゆる水と反応し、加えてホスゲンと前記四置換尿素の当量比を１．０５−１．１５：１の範囲とするのに有効な割合とし、これにより四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを含む無水の混合物を生成し、
（Ｅ）前記無水の混合物から未反応のあらゆるホスゲンを取り除き、
（Ｆ）前記四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを六置換グアニジニウム塩に変換するのに有効な量で第二アミンを前記無水の混合物に添加し、そして
（Ｇ）前記六置換グアニジニウム塩を塩基性媒体中の水で希釈して水性相および有機相を生成し、未反応の第二アミンを含む前記有機相を除去し、そして前記六置換グアニジニウム塩を含有する前記水性相を必要なら酸性化してそのｐＨを２−１２の範囲の値に調節する。
【０００８】
第二および第三の観点：前記工程Ａを含む四置換尿素の調製方法並びに前記工程ＤおよびＥを含む四置換クロルホルムアミジニウムクロライドの調製方法。
第四の観点： 少なくとも３個の炭素原子を有する分子鎖が各窒素原子に１個以上結合されている六置換グアニジニウム塩の水溶液の調製方法。この方法は以下の諸工程からなる。
【０００９】
（Ｈ）約４０−８０℃の範囲の反応温度で、アルカリ金属塩基の添加により約１０−１３の範囲に維持されたｐＨにおいて、脂肪族または脂環式第二アミン、水および低い極性の有機溶媒を含む混合物中にホスゲンを通過させて四置換尿素を含んだ第一の生成物の混合物を生成し、
（Ｊ）前記第一の生成物の混合物から水、アミンおよびアルカリ金属塩化物を除去して第一の生成物混合物を生成し、
（Ｋ）約６０−８０℃の範囲の温度でホスゲンを導入して四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを含む無水の混合物を生成し、
（Ｌ）前記無水の混合物から未反応のあらゆるホスゲンを取り除き、
（Ｍ）前記四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを第二の生成物混合物中に六置換グアニジニウム塩として変換するのに有効な量で第二アミンを前記無水の混合物に添加し、そして
（Ｎ）前記第二の生成物混合物を塩基性媒体中の水で希釈し、その際、水の量を３つの液相を生成するのに有効な量とし、前記六置換グアニジニウム塩を含むその中間相を単離し、そしてこの中間相を必要なら酸性化してそのｐＨを２−１２の範囲の値に調節する。
【００１０】
第五の観点：２−１２の範囲のｐＨを有する六置換グアニジニウム塩の水溶液を含んだ組成物。
第六の観点：水溶液中の六置換グアニジニウム塩並びに次式：
【００１１】
【化２】

【００１２】
（式中、Ａは３価の芳香族基であり、Ｒ¹ は約１−１３個の炭素原子を含有する置換されたまたは置換されていない１価または２価の炭化水素基であり、Ｘ¹ はハロまたはニトロであり、そしてｑは１または２である）を有するイミドおよびジヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ金属塩の少なくとも一方を含んだ組成物。第七の観点：ポリエーテルイミドまたはその中間体の調製方法。この方法は以下の諸工程からなる。
【００１３】
（Ｐ）六置換グアニジニウムクロライドの水溶液を含む混合物から実質的に全ての水を除去して六置換グアニジニウムクロライドを含む無水の混合物を形成し、
（Ｒ）低い極性の有機溶媒中で、前記六置換グアニジニウムクロライド、式（Ｉ）を有するイミドおよびジヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ金属塩を含む無水の混合物を調製し、そして
（Ｓ）前記無水の混合物中において前記アルカリ金属塩と前記イミドとの間に反応を生起させる。
【００１４】
好ましい具体例の詳細な記述
本発明の課題である六置換グアニジニウム（以後簡単を期すため時として単に「グアニジニウム」とすることがある）クロライドは前述の米国特許第５，１３２，４２３号に開示されたもの全てを包含する。好ましい具体例においては、グアニジニウムクロライドは次式：
【００１５】
【化３】

【００１６】
を有する。ここに、Ｒ² はＣ_1-6 の第一アルキル基であるか、または２つのＲ² 基が連結している窒素原子と共に飽和複素環式基を形成する。このような化合物は、第二アミンが式（Ｒ²）₂ＮＨを有する場合において上述した３段階法により調製することができる。
本発明の第一の観点はその溶解特性からヘキサエチルグアニジニウムクロライドを含む組成物の製造に主に有効であるが、しかし、本発明はその他のグアニジニウムクロライドに対して使用することも意図している。工程Ａでは、ホスゲンはアミン、水および低い極性の有機溶媒を含んだ混合物中に通される。適当な有機溶媒は脂肪族および芳香族炭化水素並びにハロゲン化芳香族炭化水素を含み、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、０−ジクロロベンゼン、クロロトルエン、ジクロロトルエンおよびオクタンが例示される。水と共沸混合物を形成する芳香族溶媒が好ましく、これらにはベンゼン、トルエンおよびキシレンが含まれる。従って、芳香族炭化水素が特に好ましくそしてトルエンが最も好ましい。
【００１７】
ホスゲンと第二アミンとの間の反応条件は四置換尿素を高い収率で得るために重要である。これらの条件には以下の条件が含まれる。約１０−１３、好ましくは約１０．５−１２．５の範囲内のｐＨ。ｐＨはアルカリ塩基、代表的には水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム特に前者の添加により維持される。約４０−８０℃、好ましくは約４５−５５℃の反応温度。及び１．０−１．１５：１、好ましくは約１．１：１の範囲のホスゲン対アミンの当量比。ここに使用される「当量」という用語は、当該化合物の分子量を支配反応条件下において該化合物中に存在する反応性基の数で割った商に等しい該化合物の重量数を指す。従って、第二アミンの１当量はその分子量に等しくそしてホスゲンの１当量はその分子量の半分である。
【００１８】
別の重大な条件は有機溶媒に対するアミンの割合であり、これは完全な転換が起きると想定して、有機溶媒中に四置換尿素の約２５−９０重量％、好ましくは３５−８５重量％の溶液を与えるように計算されるべきである。アミンの適当な割合は計算または簡単な実験により容易に決定できる。
更に別の重要な条件は有機溶媒対水の容量比であり、これは約０．８−５．０：１そして特に約１．５−４．５：１の範囲であるべきである。殆どの状況下においては、かかる比は有機溶媒中の生成物の計算濃度に逆比例しよう。従って、３０％および６０％の計算濃度においては、典型的な容量比はそれぞれ４：１および２：１である。
【００１９】
最後に、水の割合は、温度を含めた支配反応条件下における当該水性系に対する飽和量の少なくとも約９５％に等しい量で副生物のアルカリ金属塩化物、通常塩化ナトリウムが存在するように、十分低いことが要求される。飽和あるいはさらには過飽和条件を維持して生成したアルカリ金属塩化物の少なくとも一部を析出させてアミンおよび生成物の四置換尿素を全て有機相中に残存せしめることが実際的であり場合によってはおそらく好ましかろう。これにより反応が完結したときに典型的に水性相を含んでいる廃棄生成物の処理の問題が簡単になる。
【００２０】
アミンとホスゲンとの間の反応は２段階で行われ、第一段階では置換されたカルバモイルクロライドが形成され、そして第二段階でこのカルバモイルクロライドに更にアミンが反応して四置換尿素が形成される。混合物中に有機結合された塩素が残存せずあるいは有機結合された塩素の価が最小に達したときに反応は完結したものと思われる。記述した条件が維持されるならば、収率は典型的には９０％を超える。
【００２１】
反応が完結したら、析出されたあらゆるアルカリ金属塩化物を溶解するために水を加えることが通常好ましい。次いで、工程Ｂにおいて、工程Ａで生成された第一の生成物の混合物から水、アミンおよびアルカリ金属塩化物を除去する。ビルスメイアー塩を生成する第二の反応は無水の条件下で最も効率よく進行するので、実質的に全ての水を除去することが好ましい。代表的には、この無水混合物の水の含量は５０ｐｐｍ（重量）を超えないであろう。
【００２２】
水およびアルカリ金属塩化物の主要な割合は単に水性相と有機相とを分離しそして水性相を除去することにより除去することができる。最後の痕跡量の水は共沸蒸留により除去することが好ましく、これが好ましい有機溶媒を水と共沸混合物を形成するものとした理由である。残留している痕跡量のあらゆるアミンも蒸留により除去されよう。しばしば、水性相に溶解しているのに加えて固体のアルカリ金属塩化物が存在するであろうから、これを蒸留操作後に濾過することによって除去することができる。
【００２３】
工程Ｃでは、有機溶媒を加えるかあるいは典型的には蒸留により溶媒を除去することにより、無水混合物中の四置換尿素の濃度を約４０−８０重量％に調節する。四置換尿素の濃度が既にこの規定された範囲内にあるときは、勿論この工程は不要である。
工程Ｄでは、約６０−８０℃の範囲の温度で無水の混合物中にホスゲンが導入される。ホスゲンの添加が完結したときのホスゲンと四置換尿素の当量比は約１．０５−１．１５：１の範囲である。反応の進行は核磁気共鳴分光分析のような慣用の分析技術により監視することができ、混合物は反応が完結するまで６０−８０℃の温度範囲内に維持される。その時点で、未反応のホスゲンを工程Ｅで除去する。ここに定義される「除去」とは、この工程では典型的には不活性化量のアミンの導入による反応および窒素でのスパージによるなどの気化による除去を包含する。
【００２４】
ビルスメイアー塩に更にアミンを反応させる最後の反応は工程Ｆで行われる。この工程の温度は典型的には約４５−７０℃の範囲である。
反応混合物が無水である好ましい条件では、アミンとビルスメイアー塩の当量比は２：１を超える。反応混合物が無水のとき、前記の比は最も頻繁には約２．０５−２．５：１の範囲である。このアミンの１当量がビルスメイアー塩と反応して六置換グアニジンを形成しそして、もう１当量が生成された塩化水素を中和する。混合物が無水でない場合には、存在するいかなる水と反応して除去するために追加のホスゲンが必要とされよう。
【００２５】
ビルスメイアー塩が完全に六置換グアニジンに変換された完了時点を決定するための便宜な手段はホスゲン紙の使用である。未反応のビルスメイアー塩はホスゲン紙と接触すると赤い色を発色する。従って、このような色の発色が無くなったときに反応が完結している。
工程Ｇはグアニジニウムクロライドの水溶液としての単離を可能にし、この溶液にはまた典型的には全容液に基づいて約８−１２重量％の量で存在するアルカリ金属塩化物も含まれている。単離は、典型的には少なくとも約１３のｐＨの塩基性媒体中の適当な容量の水を添加しそして典型的には主に有機相の留去により過剰のアミンを除去して達成される。蒸留に続いて必要なら更に水を加えてもよい。所望のグアニジニウムクロライドは水溶性であるから水性相中に残留し、一方有機相は取り出して捨てることができる。得られる水性生成物の相間移動触媒として使用される際の酸−塩基平衡を維持するために、酸好ましくは希釈された水性鉱酸そして典型的には塩化水素酸を最後に添加して溶液のｐＨを２−１２、好ましくは６−８の範囲の値にする。
【００２６】
グアニジニウムクロライドの収率が最適となるのに加えて、上述した処方の更なる利点は未反応のアミンが蒸留により種々の段階で除去されることである。従って、この未反応のアミンは回収して再循環することができる。
本発明の第二および第三の観点は、状況によって考えうる、四置換尿素および／またはビルスメイアー塩の調製後にプロセスを停止しこれらの生成物を貯蔵しておく必要性に基づいている。従って、工程Ａは、工程ＤおよびＥの組み合わせと同様に、分離して別個に使用できる。
【００２７】
本発明の第四の観点は更に３つの発見に基づいている。第一に、各窒素原子に結合された１個以上の分子鎖（非環式あるいは脂環式に拘わらず）中に少なくとも３個の炭素原子を有するグアニジニウムクロライド（以後時として「高級グアニジニウムクロライド」と呼ぶ）はしばしばヘキサエチルグアニジニウムクロライドとは実質的に異なる反応性および溶解性の特性を有する。そのため、上記に詳しく記述した条件がこれらの高級グアニジニウムクロライドの調製には必要でもあるいは最適でもないことがしばしば見いだされた。このことは特に工程Ａ−Ｄにおける濃度および割合に言えることである。
【００２８】
第二に、この生成物を相間移動触媒として使用する際にはアルカリ金属塩化物の存在はしばしば無害ではあるが、アルカリ金属塩化物が有害となるような環境がある。例えば、アルカリ金属塩化物が存在すると溶液を均質に維持するために水で更に希釈する必要があり、そのため梱包、取り扱い、輸送および貯蔵のような作業を複雑にする可能性がある。また、アルカリ金属塩化物特に塩化ナトリウムの水溶液はステンレス鋼のような或種の材料で作られた装置に対して腐食性であり、そのためこのような装置が使用されるときにはアルカリ金属塩化物の存在は望ましくなかろう。最後に、相間移動触媒作用の反応で形成された生成物中にアルカリ金属塩化物が存在すると、他の目的で市場性がある筈の亜硝酸ナトリウムのような副生物が過剰な塩化物イオン濃度を有するようになって市販性が妨げられる可能性が生じうる。このような状況下においては、アルカリ金属塩化物から容易に分離される高級グアニジニウムクロライドを使用することが有利となろう。
【００２９】
第三に、高級グアニジニウムクロライドを調製する方法の終局の作業過程で水および有機溶媒の割合を適当に調節すれば、生成物を含有する混合物は３つの相に分離する。頂部の相は有機溶媒とそれに溶解した副生物を含んでいる。底部の相は本質的にアルカリ金属塩化物の塩水からなる。中間の相は本質的にアルカリ金属塩化物を含んでおらず、所望されるグアニジニウムクロライド並びに少量の水を含んでいる。
【００３０】
これらの発見は第四の観点を喚起するものであり、この観点は第一の観点と類似した工程を有するが組成的な限定の幾つかを取り除かれた、高級グアニジニウムクロライドの調製方法である。この方法はまた、グアニジニウム塩の生成後に混合物を希釈して前述した３つの相を形成させそして前記グアニジニウム塩と水を含むがアルカリ金属塩化物を実質的に含まない中間相を分離する工程を含んでいる。
【００３１】
本発明の第五の観点は第一および第四の観点に従って得られるグアニジニウム塩水溶液に指向されている。この溶液のｐＨは記述したように調節されている。第六の観点はグアニジニウムクロライド水溶液を相間移動触媒として使用する形態に基づいておりその特性は第七の観点についての以下の記述から明らかとなろう。
【００３２】
かかる観点はポリエーテルイミドおよびその中間体の形成のための置換反応に使用する相間移動触媒の源となる材料としてのグアニジニウムクロライドの水溶液の使用である。記述した如く、これらのグアニジニウムクロライドは吸湿性であるから固体の形態で使用することは難しい。しかしながら、これらをブロマイドのようなより吸湿性の少ない塩に変換するには追加のプロセス工程が必要となるので商業的な目的から望ましくない。従って、これらを水溶液として導入しその後で水を除去することができることが極めて有利である。
【００３３】
式（Ｉ）で表されるイミドにおいて、Ａ基は一般に約６−３０個の炭素原子を含有する。イミドは一般にはフタル酸あるいは２，３−ナフタレンジカルボン酸のようなｏ−ジカルボン酸から誘導されるが、しかし、１，８−ナフタレンジカルボン酸のような酸の誘導体もまた適している。最も好ましくは、イミドはフタルイミドである。
【００３４】
ｑが１のときは、Ｒ¹ 基は好ましくはアルキル基そして特に低級アルキル基（即ち、炭素原子数７までのアルキル基）である。最も好ましくは、Ｒ¹ はメチル基、ｎ−プロピル基またはｎ−ブチル基である。ｑが２のときには、Ｒ¹ は好ましくはアリーレン基、特にフェニレン基そして最も頻繁にはｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基またはこれらの混合物である。
【００３５】
ビスフェノール塩は一般に次式：
（III） Ｒ²（ＺＭ）₂
の化合物である。上記式中、Ｒ² は約６−３０個の炭素原子を含有する２価の芳香族基であり、Ｍはアルカリ金属であり、そしてＺは酸素または硫黄である。Ｒ² 基は炭化水素基でよく、また酸素または硫黄のような他の原子を含有していてもよい。Ｒ² 基を誘導しうるジヒドロキシ芳香族化合物の例には、レゾルシノール、ヒドロキノン、４，４′−ジヒドロキシビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′，５，５′−テトラメチルビフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、３−ヒドロキシフェニル−４−ヒドロキシフェニルメタン、２，２−ビス（２−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（以後「ビスフェノールＡ」と呼ぶ）、２−（３−ヒドロキシフェニル）−２−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、４，４′−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホキシド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホンおよび３−ヒドロキシフェニル−４−ヒドロキシフェニルスルホン。
【００３６】
好ましいＲ² 基は通常以下の式の基である。
【００３７】
【化４】

【００３８】
上記式中、各Ｒ³ は個々に独立して水素またはメチル基であり、Ｒ⁴ は炭素原子１−５個の直鎖または分岐アルキレン基であり、そして各Ｘ² は個々に独立して水素またはハロゲン（通常塩素または臭素）である。上記の式の混合物もまた意図されている。特に望ましいのは、式VIを有し、式中のＲ⁴ がイソプロピリデンであり各Ｘ² が水素である、ビスフェノールＡの塩である。
【００３９】
ビスフェノール塩中のアルカリ金属は既知のアルカリ金属の任意のものでよい。入手性および低コストの理由から通常ナトリウムおよびカリウムが好ましく、ナトリウムが特に好ましい。Ｚ基は酸素でも硫黄でもよいが、通常酸素である。第七の観点は少なくとも二つの関連において適用しうる。第一は、既に掲げたような低い極性の有機溶媒中でのハロ−またはニトロ−置換フタルイミドとジヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ金属塩（以後時により単に「ビスフェノール塩」と呼ぶ）との置換反応によるビス（フタルイミド）芳香族化合物の生成であり、この生成物は更に二無水物に変換することができ、この二無水物とジアミンとの反応によりポリエーテルイミドを形成することができる。第二は、同様の溶媒中における、２，２′−（１，３−フェニレン）ビス［５−クロロ−１Ｈ−イソインドール−１，３（２Ｈ−ジオン）］としても知られている１，３−ビス［Ｎ−（４−クロロフタルイミド）］ベンゼンによって例示されるような、同様の置換基を有するビス（Ｎ−置換フタルイミド）化合物とビスフェノール塩との間の直接反応によるポリエーテルイミドの直接の形成である。
【００４０】
測定しうる如何なる割合の水の存在がこれらの反応における収率を実質的に減少させることが知られている。一般に、水の含有量は５０ｐｐｍ重量より低くなければならず、反応混合物が完全に無水に維持されていることが大いに好ましい。これは痕跡量の水を含有している可能性のある試薬を、上記に例示したこの種の溶媒に例示されるような水と共沸混合物を形成する有機溶媒と組み合わせそして他の試薬の導入に先立って共沸蒸留により水を除くことによって最もしばしば達成される。
【００４１】
本発明はグアニジニウムクロライドを水溶液として導入し次いで典型的には共沸蒸留によりグアニジニウムクロライドを含む混合物から水を除去することを可能にする。一つの具体例では、アルカリ金属塩化物が存在する水溶液をイミドおよびビスフェノール塩の導入に先立ってトルエン等で共沸的に蒸留する。関連した実施の態様において水の留去後にグアニジニウムクロライドを溶解するのに十分な熱トルエンが使用されている場合には（例えば、約２５０ｍｌ／ｇ）、トルエン溶液を熱いうちに濾過してアルカリ金属塩化物を除去することができる。
【００４２】
しかし、大抵は、本発明の主な利点が相間移動触媒を液体の形態で導入することなので、水の除去の前に相間移動触媒をこれら両方の試薬から隔離しておくことには利点はない。従って、しばしば好ましい具体例では第六の観点の実施態様をも生み出すものである。水の除去は相間移動触媒とイミドおよび／またはビスフェノール塩との混合物に対してトルエンのような溶媒と組み合わせて行われる。実質的に全ての水が除去されたら（ここに「実質的に」とは水の全含有量が５０ｐｐｍ重量より多くないことを意味する）、他方の試薬を添加して慣用の条件下で置換反応を行うことができる。水の除去を迅速に完結することができるときには、グアニジニウムクロライドを両方の試薬と組み合わせることができる。これらの実施の態様においては、工程Ｐが工程Ｒの少なくとも一部と組み合わされる。
【００４３】
工程Ｓでは、生成物の形成のために反応混合物を通常約１００−２００℃好ましくは約１２５−１７５℃の範囲の温度に加熱される。ビスフェノール塩およびイミドを化学量論的な量で使用することが好ましいが、しかし適当な条件下においては一方または他方の試薬を過剰に（一般には約２５％を越えないで）使用することができる。分析の目的のため、反応混合物中に内標準を導入することができる。グアニジニウム塩の割合は触媒的に有効な割合であり、最も頻繁にはイミドに基づいて約０．１−５．０モル％である。
【００４４】
生成物の単離は慣用の方法により達成することができる。これらは典型的にはアルカリ性水溶液で洗浄し、有機相を乾燥しそして溶媒をストリッピングすることを伴う。
以下に実施例を掲げて本発明を例解する。
実施例 １
１リットル容量で丸底５首型のモルトン（Morton）フラスコに、機械的攪拌器、ｐＨ電極、温度計、ホスゲン浸漬管およびクライゼン・ヘッドアダプタを装備し、このヘッドアダプタには固体二酸化炭素−アセトン凝縮器および苛性添加口を装備した。このフラスコに１１０ｇ（１．５モル）のジエチルアミン、８６ｇのトルエンおよび５０ｍｌの水を装入した。ホスゲン８２ｇ（０．８２９モル）を３ｇ／分の速度で攪拌しながら導入し、その間フラスコを固体二酸化炭素−アセトン浴中に浸漬して５０℃に維持した。ホスゲン添加の間、ｐＨ制御式スイッチに接続された蠕動ポンプにより、必要に応じて５０％水酸化ナトリウム水溶液を添加することによって、ｐＨを１１．５に維持した。
【００４５】
ホスゲンの添加が完了した後、混合物を油浴中で７０℃に加熱した。必要ならば追加の苛性を添加して約２５分間にわたりｐＨを１１．５に維持した。
７０℃で３０分の後、混合物を４０℃に冷却しそれから水１５０ｍｌを添加して塩を溶解した。更に水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１２．０に調節した。この混合物を分析したところ、テトラエチル尿素の収率は９３％であることがわかった。
【００４６】
フラスコの内容物を１リットルの分液ロートに移し、２０ｍｌのトルエンで２回洗浄しそして水性相を捨てた。トルエン溶液をフラスコに戻しそれからｐＨ探針およびクライゼンヘッドを取り外してストッパーおよび短径路蒸留ヘッドに置き換えた。混合物を共沸蒸留で乾燥してトルエン中にテトラエチル尿素の６２．５％の溶液を得た。留出液を分析したところ未反応のジエチルアミンと少量のテトラエチル尿素の存在が示され、この未反応のジエチルアミンは再循環することができ、またこのテトラエチル尿素はその主要部分と一緒にすることができる。
【００４７】
フラスコに均圧式添加漏斗を装備しこの添加漏斗に５０ｍｌのジエチルアミンを装入し、これによりこのジエチルアミンを後に導入するホスゲンから隔離するように維持した。反応混合物を８０℃に加熱し、攪拌しながらホスゲン７６ｇ（７６８ミルモル）を３８分間にわたり添加した。加熱を２．５時間継続し、その後核磁気共鳴分光分析によりテトラエチル尿素からビルスメイアー塩への９９％の転換が示された。
【００４８】
反応混合物を５０℃に冷却しそして添加漏斗から約５ｍｌのジエチルアミンを添加して残留するホスゲンを不活性化した。トルエン１９３ｍｌを添加してビルスメイアー塩の濃度を４０％に調製した後、全量で１３２ｇ（理論的テトラエチル尿素の当量に対して２．４当量）のジエチルアミンを約１５分かけて滴下して加えその間温度を５５℃に維持した。次いで水１００ｍｌを添加しそれからフラスコに再びｐＨ電極とクライゼンヘッドを備え付け、このクライゼンヘッドには苛性添加口および短径路蒸留ヘッドを備え付けた。
【００４９】
水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１３．３に調節した。混合物を蒸留して留出液約２５５ｍｌを除去し、その後は反応混合物中にはジエチルアミンおよびテトラエチル尿素は検出されなかった。
水１００ｍｌを添加して析出した塩を溶解しそれから混合物を１０ｍｌの洗浄水と共に分液ロートに移したところ、混合物は水性相と有機相に分離した。この水性相は所望されるヘキサエチルグアニジニウムクロライドおよび塩化ナトリウムの溶液であった。第一工程で導入されたジエチルアミンに基づいて全体の収率は８５．８％であった。
【００５０】
実施例 ２
実施例１で使用しそして部分的に変更を加えたのと同様の装置にジ−ｎ−プロピルアミン１５２ｇ（１．５モル）、トルエン１６６ｇおよび水５０ｍｌを装入した。温度５５℃および５０％水酸化ナトリウム水溶液の添加により１１．５に維持されたｐＨにおいて、全量で８１ｇ（８２０ミリモル）のホスゲンを２７分間にわたり３ｇ／分の速度で加えた。ホスゲンの添加が完了した後、混合物を５５℃に１時間維持し、次いで約５ｍｌのジ−ｎ−プロピルアミンを添加して未反応のホスゲンを不活性化した。
【００５１】
混合物を窒素下で一晩攪拌した後水１００ｍｌを添加しそれから有機層を分離して２００ｍｌの１Ｎ塩化水素酸で各２回そして２００ｍｌの水で各２回洗浄し、次いでアリコートを取り出して分析しそして更に使用した。テトラ−ｎ−プロピル尿素の収率は約９６．５％であった。
混合物をフラスコに戻しそしてホスゲンを２ｇ／分の速度で４０．５分にわたり全部で８１ｇ（８２０ミリモル）導入し、その後攪拌を８０℃で２時間続けた。未反応のホスゲンを窒素流により系からスパージしそして更に３．７ｇの試料を分析のために取った。
【００５２】
ジ−ｎ−プロピルアミン１５４．２ｇ（１．５２モル）を８０℃で攪拌しながら滴下して加え、そして反応の進行をホスゲン紙によって監視した。アミンの添加が完了したら、１００ｍｌの水を添加しそしてフラスコに再びｐＨ電極を備え付けた。水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１２．０に上げ、その後で蒸留により揮発物を除去した。水およびトルエンそれぞれ１００ｍｌを加えて共沸蒸留を継続した。
【００５３】
最後に、トルエン１００ｍｌを添加しそして混合物を分液ロートに移した。混合物は、塩化ナトリウムを含む底部の透明な水溶液の相、有機不純物を含む頂部の暗色のトルエン相および水とヘキサ−ｎ−プロピルグアニジニウムクロライドを含む中間の淡黄色の相の、３つの相に分離した。中間の相を分離し、そしてグアニジニウムクロライドの全体の収率は約７６％であると測定された。
【００５４】
実施例 ３
実施例２と同様の手順に従って、トルエン９６２ｍｌおよび水２５ｍｌ中において４−メチルピペリジン４７．９ｇ（４８２ミリモル）およびホスゲン２２．９ｇ（２３２ミリモル）との間に反応を行った。ホスゲン２２ｇ（２２０ミリモル）の添加によりビルスメイアー塩が形成された。最後に、４−メチルピペリジン２５．１ｇ（２５１ミリモル）との反応によりトリス（４−メチルピペリジニル）グアニジニウムクロライドへの転換が達成された。全体の収率は７３％であった。
【００５５】
実施例 ４
機械的攪拌器、窒素入口手段および頂部に還流凝縮器を備えたディーン−スターク・トラップが装備された２リットル容量のオイルジャケットの付いた５首型ガラス容器に窒素雰囲気中で、４−ニトロ−Ｎ−メチルフタルイミド３３５ｇ（１．６３モル）、トルエン１４００ｇおよび実施例１の生成物に類似しヘキサエチルグアニジニウムクロライド３４．４％、塩化ナトリウム１０％および水５５．６％からなる水溶液６．２ｇ（即ち、ヘキサエチルグアニジニウムクロライド８ミリモル）を装入した。この溶液を加熱して環流させそして約４００ｇのトルエンの共沸蒸留により水を除いた。こうして得られた溶液を可撓性の管継手を介して、既にビスフェノールＡ二ナトリウム塩２２２ｇ（８１５ミリモル）およびトルエン７００ｇを装入されている同様に装備された５リットル容量のガラス容器に添加した。得られた混合物を１２０℃に６０分間維持した後高圧液体クロマトグラフィーで分析したところ、反応は完了しており２，２−ビス［４−（３，４−カルボキシフェノキシ）フェニル］プロパンビス−Ｎ−メチルイミドの収率は９９．４％であることが示された。
【００５６】
この混合物を８０℃に冷却しそしてこの温度において１％水酸化ナトリウム水溶液５８０ｍｌにより各３回洗浄した。この精製したビスイミド溶液の黄色度指数は２．０であった。
実施例 ５
スチームジャケットの装着された４０，０００リットル容量の容器に窒素雰囲気で４−ニトロ−Ｎ−メチルフタルイミド４，２７６ｋｇ（２０．８ｋｇ−モル）およびトルエン１５，６４９ｋｇを装入した。この混合物を攪拌しながら約１１５℃に加熱しそして実施例１の生成物に類似しそしてヘキサエチルグアニジニウムクロライド２８．６％および塩化ナトリウム約１０％を含む水溶液６８．１リットル（ヘキサエチルグアニジニウムクロライド０．０８ｋｇ−モル）を１０分間にわたり添加し、水を共沸蒸留によって連続的に除去した。約４，１００ｋｇのトルエンが除去されるまで蒸留を継続し、この時点での反応温度は約１１９℃であった。約７，７１０ｋｇのトルエン中における約２，８１２ｋｇ（１０．３３ｋｇ−モル）のビスフェノールＡ二ナトリウム塩の懸濁液を添加したところ、発熱反応が起き温度が３℃上昇した。４−ニトロ−Ｎ−メチルフタルイミドを添加して混合物の化学量論比を２：１に調節しそして高圧液体クロマトグラフィーによって反応の完了が示されるまで反応を続けた。実施例４におけるように仕上げ処理したところ、所望される２，２−ビス［４−（３，４−カルボキシフェノキシ）フェニル］プロパンビス−Ｎ−メチルイミドがトルエン溶液として得られた。
【００５７】
実施例 ６
５０ｍｌのｏ−ジクロロベンゼン中の２．１５２ｇ（７．９ミリモル）のビスフェノールＡ二ナトリウム塩の混合物を窒素下で２００℃に加熱しそして３．４５５ｇ（７．９ミリモル）の１，３−ビス［Ｎ−（４−クロロフタルイミド）］ベンゼンを１０ｍｌのｏ−ジクロロベンゼンとの混合物として加えた。蒸留を開始しそして１０ｍｌのｏ−ジクロロベンゼンを除去した後に、実施例１の生成物に類似しそして３５％のヘキサエチルグアニジニウムクロライドを含む水溶液０．５５ｇを発泡を起こすことなく窒素流により水蒸気が掃引除去されるような速度で滴下して加えた。この混合物を２００℃で５時間攪拌したところ、ゲル透過クロマトグラフ分析により得られたポリエーテルイミドがポリスチレン内標準に対して約４０，０００の重量平均分子量を有することが示された。

Claims (6)

1. 六置換グアニジニウム塩の水溶液の調製方法において、
   （Ａ）４０−８０℃の範囲の反応温度で、アルカリ金属塩基の添加により１０−１３の範囲に維持されたｐＨにおいて、脂肪族または脂環式第二アミンと、水と、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、クロロトルエン、ジクロロトルエンまたはオクタンから選択される有機溶媒とを含む混合物中にホスゲンを通過させ、その際、前記水の量を支配反応条件下における飽和濃度の少なくとも９５重量％の濃度を有するアルカリ金属塩化物副生物の溶液を生成するのに有効な割合とし、前記ホスゲンと前記アミンの当量比を１．０−１．１５：１の範囲とし、前記有機溶媒と前記水の容量比を０．８−５．０：１の範囲とし、そして前記アミンの割合を完全な転換を想定したときに前記有機溶媒中に生成物の２５−９０重量％の溶液を与えるように計算し、これにより四置換尿素を含んだ第一の生成物の混合物を生成し、
   （Ｂ）前記第一の生成物の混合物から水、アミンおよびアルカリ金属塩化物を除去して第一の生成物混合物を生成し、
   （Ｃ）必要ならば前記有機溶媒を添加するかあるいは除去することにより前記第一の生成物混合物を４０−８０重量％の範囲の四置換尿素濃度に調節し、
   （Ｄ）６０−８０℃の範囲の温度でホスゲンを導入し、その際、ホスゲンの添加量を存在するあらゆる水と反応し、加えてホスゲンと前記四置換尿素の当量比を１．０５−１．１５：１の範囲とするのに有効な割合とし、これにより四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを含む無水の混合物を生成し、
   （Ｅ）前記無水の混合物から未反応のあらゆるホスゲンを取り除き、
   （Ｆ）前記四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを六置換グアニジニウム塩に変換するのに有効な量で第二アミンを前記無水の混合物に添加し、そして
   （Ｇ）前記六置換グアニジニウム塩を塩基性媒体中の水で希釈して水性相および有機相を生成し、未反応の第二アミンを含む前記有機相を除去し、そして前記六置換グアニジニウム塩を含有する前記水性相を必要なら酸を添加してそのｐＨを２−１２の範囲の値に調節する、ことからなる方法。
2. 第二アミンがジエチルアミンである請求項１記載の方法。
3. 少なくとも３個の炭素原子を有する分子鎖が各窒素原子に１個以上結合されている六置換グアニジニウム塩の水溶液の調製方法において、
   （Ｈ）４０−８０℃の範囲の反応温度で、アルカリ金属塩基の添加により１０−１３の範囲に維持されたｐＨにおいて、脂肪族または脂環式第二アミンと、水と、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、クロロトルエン、ジクロロトルエンまたはオクタンから選択される有機溶媒とを含む混合物中にホスゲンを通過させて四置換尿素を含んだ第一の生成物の混合物を生成し、
   （Ｊ）前記第一の生成物の混合物から水、アミンおよびアルカリ金属塩化物を除去して第一の生成物混合物を生成し、
   （Ｋ）６０−８０℃の範囲の温度でホスゲンを導入して四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを含む無水の混合物を生成し、
   （Ｌ）前記無水の混合物から未反応のあらゆるホスゲンを取り除き、
   （Ｍ）前記四置換クロルホルムアミジニウムクロライドを第二の生成物混合物中に六置換グアニジニウム塩として変換するのに有効な量で第二アミンを前記無水の混合物に添加し、そして
   （Ｎ）前記第二の生成物混合物を塩基性媒体中の水で希釈し、その際、水の量を３つの液相を生成するのに有効な量とし、前記六置換グアニジニウム塩を含むその中間相を単離し、そしてこの中間相を必要なら酸を添加してそのｐＨを２−１２の範囲の値に調節する、
   ことからなる方法。
4. 有機溶媒がトルエンである請求項３記載の方法。
5. ポリエーテルイミドまたはその中間体を調製する方法において、
   （Ｐ）請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法で得られる六置換グアニジニウムクロライドの水溶液を含む混合物から実質的に全ての水を除去して六置換グアニジニウムクロライドを含む無水の混合物を形成し、
   （Ｒ）ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、クロロトルエン、ジクロロトルエンまたはオクタンから選択される有機溶媒中で、前記六置換グアニジニウムクロライド、ジヒドロキシ芳香族化合物のアルカリ金属塩および式：
   

   

   （式中、Ａは３価の芳香族基であり、Ｒ¹ は１−１３個の炭素原子を含有する置換されたまたは置換されていない１価または２価の炭化水素基であり、Ｘ¹ はハロまたはニトロであり、そしてｑは１または２である）を有するイミドを含む無水の混合物を調製し、そして
   （Ｓ）前記無水の混合物中において前記アルカリ金属塩と前記イミドとの間に反応を生起させる、
   ことからなる方法。
6. グアニジニウムクロライドがヘキサエチルグアニジニウムクロライドである請求項５記載の方法。