JP5515501B2 - ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの製造方法 - Google Patents
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Description
この製造方法でのβ-ジケトン類については、パラジウムキレート塩を形成し得るものであればよいと説明されているだけであり、具体例で示されたものはアセチルアセトンだけであった。そして、実施例1で、a−BPTTの生成に係るTONが約129まで改良されたことが開示されているが、高価な貴金属であるパラジウムの利用効率は充分とは云えず、さらに改良の余地があった。
1. 分子状酸素の存在下、少なくともパラジウム塩と銅塩とβ−ジカルボニル化合物を含む触媒を用いてフタル酸ジエステルを酸化カップリングさせるビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの製造方法において、
β−ジカルボニル化合物が、下記化学式(1)で示され、且つフタル酸ジメチルエステル中に0.1モル/Lの濃度で溶解した溶液状態で26℃において測定したエノール体の割合が80%、好ましくは85%、より好ましくは90%を超える化合物であることを特徴とするビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの製造方法。
本発明で用いるフタル酸ジエステルの具体例としては、フタル酸ジメチルエステル、フタル酸ジエチルエステル、フタル酸ジプロピルエステル、フタル酸ジブチルエステル、フタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ジフェニルエステルなどを好適に挙げることができる。これらのフタル酸ジエステルは、フタル酸、フタル酸無水物、フタル酸ハロゲン化物などと、水酸基を有する化合物、例えば低級脂肪族アルコール、芳香族アルコール、フェノール類などとを反応して容易に得ることができる。
一方、α位にプロトンがないために化学構造上エノール体として存在できない3,3−ジメチル−2,4−ペンタンジオン(エノール体の割合:0%)や、アセト酢酸メチル(エノール体の割合:6.0%)、エノール体の存在する割合が比較的小さいアセチルアセトン(エノール体の割合:79.5%)などのβ−ジカルボニル化合物は、反応効率を高める効果が比較的小さくなるので好適ではない。
非特許文献1に記載されているとおり、β-ジカルボニル化合物は、下記化学式(2)で表されるケト−エノール平衡によって、ある割合で相互異性体のエノール体として存在し得る。
一方、前記非特許文献1(前記表1)のエノール体の割合は、24℃の液体状態においてNMRスペクトルより算出している。これらの各測定方法によって得られるエノール体の割合は、絶対値としては相違している。しかしながら、エノール体の割合の傾向(相対的な大きさの傾向、大小の順番)は、本発明で測定した前記フタル酸ジメチル溶液中で測定した場合と同じである。なお、非特許文献1の測定方法では、24℃で液体状態でない化合物のエノール体の割合は測定できない。したがって、本発明では、より反応条件に近いフタル酸ジメチルエステルに溶解した状態でのエノール体の割合を採用した。
本発明の発明者らは、β−ジカルボニル化合物について種々検討した結果、β−ジカルボニル化合物の中でもエノール体の割合がより高いβ−ジカルボニル化合物を用いると、生成物として特定の構造異性体を選択的に得ることができるのみならず、反応効率を高める上で極めて有用であることを見出して本発明に到達したのである。
すなわち、エノール体の割合が高いβ−ジカルボニル化合物を用いると、目的生成物である非対称ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの選択率を向上することができるのみならず、[生成物(モル数)/触媒パラジウム(モル数)]で示されるTONを高くすることが可能になる。この結果、高価な貴金属であるパラジウムの消費量を抑制することができ、より経済的な製造方法を得ることができる。
ここで「断続的および連続的」は、所定間隔の供給停止期間を挟んだ断続供給および連続供給を意味する。
β−ジケトンの供給の間隔(供給停止期間)が長くなると、高価な貴金属であるパラジウムの消費量を抑制することが困難になり、[生成物(モル数)/触媒パラジウム(モル数)]で示されるTONが低くなって、経済的な製造方法を得ることが難しくなることがある。
よって本発明においては、好ましくは、β−ジカルボニル化合物を断続的または連続的に供給する供給開始温度は、反応混合液の温度が130℃以上、好ましくは140℃以上、より好ましくは150℃以上である。
供給に際してのβ−ジカルボニル化合物の状態及び形態は特に限定されない。β−ジカルボニル化合物が液体であればそのまま送液ポンプなどにより断続的および連続的に供給しても良く、β−ジカルボニル化合物を例えば反応原料のフタル酸エステルに溶解した溶液として、送液ポンプなどによって断続的および連続的に反応系へ供給しても良い。
攪拌機と原料導入用導管と生成物排出用導管と空気供給用導管とを備えた内容積0.5リットルのSUS製反応器を用い、以下の要領で酸化カップリング反応を行なった。
反応器にフタル酸ジメチルエステル(以下DMPと略すこともある)2.45モルを加え、酢酸パラジウム0.36ミリモル、アセチルアセトン銅2.0ミリモルを加えた後、その反応混合液に空気を370ミリリットル/分でバブリングさせ更に415rpmの回転速度で攪拌機を回転させ攪拌しながら、反応混合液を2.22℃/分の昇温速度で185℃まで昇温した。この時点から、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン(以下TMHDと略すこともある)24ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液を0.1ミリリットル/分で反応混合液に連続供給しながら、185℃到達後6時間後まで185℃の温度で酸化カップリング反応を行った。
最終的なTMHDの供給量は9.2ミリモル、DMPの供給量は0.20モルとなった。反応途中でのサンプリングによるロス分(計12.3g)、さらに軽沸として系外に放出されるロス分があるため、反応終了後に回収した反応混合液は494.2gであった。この反応混合液をサンプリングし、10ミリモル濃度のりん酸Na緩衝溶液とアセトニトリルとで希釈し、高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCと略すこともある)にて各生成物を定量した。なお、最終的なa−BPTTの生成量は、反応終了後に回収した反応混合液および反応途中でサンプリングした反応混合液の総重量(506.5g)と、反応終了後に回収した反応混合液中のа―BPTTの重量パーセント濃度(8.27重量%)との積をとり、途中サンプリングをしなかった場合におけるа―BPTTの生成量として算出した。
結果を表1に示した。TONは294であった。
3,5−ヘプタンジオン24ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液の代わりに、2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン24ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして185℃の温度で酸化カップリング反応を行った。
最終的な2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオンの供給量は9.2ミリモル、DMPの供給量は0.20モルとなった。反応混合液をサンプリングし、反応混合液をサンプリングし、10ミリモル濃度のりん酸Na緩衝溶液とアセトニトリルとで希釈し、HPLCにて各生成物を定量した。
結果を表2に示した。TONは265であった。
反応のスケールを1.5倍にし、TMHD24ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液の代わりに、アセチルアセトン30ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして185℃の温度で酸化カップリング反応を行った。
最終的なアセチルアセトンの供給量は9.7ミリモル、DMPの供給量は0.21モルとなった。反応混合液をサンプリングし、10ミリモル濃度のりん酸Na緩衝溶液とアセトニトリルとで希釈し、HPLCにて各生成物を定量した。
結果を表2に示した。TONは248であった。
3,5−ヘプタンジオン24ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液の代わりに、アセト酢酸メチル24ミリモルをDMP100ミリリットルに溶解した溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして185℃の温度で酸化カップリング反応を行った。
最終的なアセト酢酸メチルの供給量は9.9ミリモル、DMPの供給量は0.21モルとなった。反応混合液をサンプリングし、10ミリモル濃度のりん酸Na緩衝溶液とアセトニトリルとで希釈し、HPLCにて各生成物を定量した。
結果を表2に示した。TONは193であった。
Claims (3)
- β−ジカルボニル化合物が、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、2,6−ジメチル−3,5−へプタンジオン、2,8−ジメチル−4,6−ノナンジオン、2−メチル−4,6−ウンデカンジオン、2−メチル−4,6−ノナンジオン、5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン、2,2−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン、及び5−メチル−2,4−ヘプタンジオンからなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項1に記載のビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの製造方法。
- β−ジカルボニル化合物が、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、2,6−ジメチル−3,5−へプタンジオン、からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの製造方法。
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