JPH03500412A - スチルベンジカルボン酸エステル誘導体の製造方法 - Google Patents

スチルベンジカルボン酸エステル誘導体の製造方法

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JPH03500412A
JPH03500412A JP63509115A JP50911588A JPH03500412A JP H03500412 A JPH03500412 A JP H03500412A JP 63509115 A JP63509115 A JP 63509115A JP 50911588 A JP50911588 A JP 50911588A JP H03500412 A JPH03500412 A JP H03500412A
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バン シックル,デイル エルバート
モーリス,ジョン クラフト
フレッシャー,ジーン キャロル
ウォーカー,セオドア ルーズベルト,シュニア
マックコール,マービン アンソニー
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イーストマン ケミカル カンパニー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 スチルベンジカルボン 主皿企立国 本発明はスチルベンジカルボン酸のジメチルまたは新規ジフェニル誘導体の一段 製造法に関する。
光里至1量 スチルベンジカルボン酸のエステル誘導体、たとえば、ジメチルトランス−4. 4′−スチルベンジカルボキシレート(DMSDC)及ヒジフェニルトランス− 4.4′−スチルベンジカルボキシレート(DPSDC)は高性能ポリエステル エンジニアリングプラスチックに有用な構成単位である。詳細には、スチルベン ジカルボン酸のジフェニルエステル誘導体はビスフェノールAとエステル交換し て、エンジニアプラスチックとして有用な高分子量ポリエステルを形成できる。
置換トルエンからのスチルベンの形成は、Toland及び共同研究者によって 報告されている(W.G.Toland, Jr.、 J.B.Wilkes+ 及びF.J.Brutschy, J, An+.Chem.Soc.、 75 . 2263(1953) ;W.G。
Toland. Jr.r及びJ.BJ51kes, J.Am.Chem.S oc.、 76、 307(1954) i米国特許第2. 610, 191 号;第2.677、703号;及び第2、 688. 631号を参照)。
これらの文献においては、遊離カルボン酸及びトルエンのシアノ誘導体を特定の 条件下においてスチルベンに変換できることか示された。さらに、未置換トルエ ンをスチルベンに変換できることが示されている(Aronstein及びVa n Nierop。
Rec.Trav.Chim.、 2L 488(1902) ;Friedm an, Ber.、 49, 277。
1334、 1352. 1551(1902) ;及び米国特許第3.548 ,018号を参照)。
トランス4.4′−スチルベンジカルボン酸のジメチルエステル誘導体はp−ト ルイル酸メチル及び硫黄から製造できたことが報告されている(W.J.Jac kson及びJ.C.Morris。
Journal of Applied Polymer Science :  Applied Poly+++erSymposium 41, 307− 326(1985) ) 、しかしながら、硫化水素の効率のよい除去の有効性 及びこの反応においてp−)ルイル酸メチルの硫黄に対する高モル比によく注意 することによって収率が増大することはこれまで知られていない。
主五Ω皿! 本発明は、特定のモル比の反応体を用いて、反応の間に形成される硫化水素を除 去する条件下でスチルベンジカルボン酸のジメチルまたはジフェニル誘導体を製 造する方法に関する.さらに詳しくは、本発明は式: 〔式中、Rはメタまたはパラ位において結合し且つ式−COOR’(式中、R′ はメチルまたはフェニルである)の基である〕の化合物と元素状硫黄とを反応さ せることを含んでなる式: 〔式中、Rは前に定義した通りである〕のエステル化合物の製造方法であって、 化合物(II)が最初に硫黄に対して少なくとも約5=1のモル過剰で存在し、 反応の間に生成される硫化水素を反応帯域から除去し、該方法が不活性雰囲気下 で且つ化合物(I)が形成されるような反応条件下でおこる製造方法に関する。
化合物(1)及び化合物(I[)のR部分はパラ位で結合するのが好ましい。化 合物(1)のR′部分がフェニルである場合には、このような化合物は新規であ って、また本発明の範囲内である。
1里■詳亘星脱皿 本発明の方法は、純粋な化合物(II)を用いて実施するのが好ましく、または 場合によっては適当な溶媒を使用できる。
適当な溶媒としてはジフェニルエーテル、ジメチルフタレート、ビフェニルなど が挙げられる。
本発明の方法の実施においては、代表的には適当なビベンジル誘導体が形成され る(ここで使用する「ビベンジル誘導体」または「ビベンジル」とはジメチルビ ベンジルジカルボン酸エステル誘導体及び/またはジフェニルビベンジルジカル ボン酸エステル誘導体を指すものとする)。形成されるビベンジル誘導体の量に 対する化合物(1)の比を増大させることが望ましい、ビベンジル誘導体が硫黄 による脱水素によって比較的容易に目的化合物(I)に変換できる(さらに以下 において説明)としても、このような追加の変換がコスト及び時間の要件を増す 。ビベンジル誘導体に対する化合物(1)の比は、硫化水素(反応の間にも生成 する)を反応帯域から除去する場合に実質的に増大することが判明した。反応帯 域からの硫化水素の除去が2、速であるほど、生成されるビベンジル誘導体に対 する化合物(1)の比が高い。従って、硫化水素は生成されるのと実質的に同一 の速度で除去するのが最も望ましい。このような除去速度は、窒素またはアルゴ ンのような不活性ガスによって反応帯域を連続的に洗い流すことによって達成で きる。
本発明の方法は代表的には230°C〜320°C;好ましくは245°C〜2 85°Cの温度において実施する。230°C未満の温度においては反応はより 緩慢であって、商業的には実行可能ではなく、320°Cより高温では、若干の 分解が起こり、収率がより低くなり、しかも色が悪くなる。
本発明の方法における反応時間は代表的には約2〜6時間、好ましくは約3〜4 時間である。本発明方法に必要な圧力は、特定の反応体及び他の反応条件に応じ て、概ね大気圧から約250ポンド/平方インチゲージ(ps ig)まで変化 できる。p −トルイル酸メチルを用いてジメチルトランス4,4′−スチルベ ンジカルホキシレー) (DMSDC)を形成する場合には、少なくとも約50 psigが必要である。化合物(1)及び化合物(n)のR′がフェニルである 場合には、反応は大気圧で実施することによって、高価な加圧装置に対する必要 性を排除できる。
本発明方法における反応体の初期モル比は決定的なものである。満足な収率を得 るためには硫黄に対する化合物(II)の初期モル過剰が少なくとも約5:1で あることが必要であり;少なくとも約10:1モル過剰が好ましい。化合物(I I)の過剰の上限は決定的なものではなく、上限に対する唯一の制約は実際的及 び経済的なものである。化合物(■):硫黄の最も好ましい初期モル比は約5: 1〜約20:1である。初期比の反応体を反応させた後、硫黄が消費されるにつ れて化合物(n)の過剰はしだいに大きくなる0代表的には、反応は硫黄が使い 果たされるまで進行する。従って、5:1の化合物(■):硫黄の初期比によっ て化合物(II)の約20%の転化が得られる。ビベンジル誘導体は目的化合物 (1)に容易に変換できるので、ビベンジル誘導体と化合物(I)の総合収率が 重要である(化合物(I)のみの収率に加えて)。
約5=1未満の化合物(It)対硫黄の反応体比では他の副生成物の形成が増加 し、それは目的化合物(1)へは容易には変換できず、従って、このような比は 望ましくない。
本発明の別の実施B様においては、適当なビベンジル誘導体(化合物(I)と共 に形成)をジフェニルエーテルのような適当な溶媒の存在下において元素硫黄と 反応させて化合物(1)を形成する。この反応の適当な条件は、温度約240〜 300°C1圧力約10〜1100psi、反応期間は約1〜24時間で、窒素 またはアルゴンのような不活性ガス散布を用いるものである。
発明の好ましい方法において、窒素を底部において反応混合物中に散布し、反応 器の上部において冷却器を通過させ、そして反応器内で50〜250psigの 圧力が保持できるように圧力低下オリフィスを通って逃散させることのできるよ うな形状の継手及び磁気撹拌機を装着したスチール反応器中にp −トルイル酸 メチルを入れる。従って、共生酸物硫化水素は反応帯域から連続的に除去される 。反応の進行は、パージガス中の硫化水素の濃度を監視することによって追跡で き、加熱及び散布の中止の時期を示すことができる。従って、不必要に長い反応 時間による生成物の第二の破壊は避けられる。
スチルベンジカルボン酸の遊離酸誘導体に比較してスチルベンジカルボン酸のエ ステル誘導体、特にメチルエステル誘導体を用いて行うのが極めて望ましい、た とえば、パラ−トルイル酸を用いてトランス4.4′−スチルベンジカルボン酸 を形成する場合には、遊離酸誘導体を単離するために緻密な単離操作が必要であ る。また、パラ−トルイル酸とトランス4,4′−スチルベンジカルボン酸との 混合物は硬化して硬い残渣を生じ、遊離酸誘導体を得るためにはキシレン及びK OH抽出を必要とする。これに対して、バラ−トルイル酸メチルとDMSDCと の混合物はスラリーであって、DMSDCの単離には簡易な濾過のみが必要であ る。
さらに、はとんどの通用において、トランス4.4′−スチルベンジカルボン酸 は酸クロライドによって精製しなければならない(追加の工程である)。次いで 、酸クロライドはDMSDCのようなエステル誘導体に変換しなければならない (さらに別の工程)。これに対して、出発原料としてトルイル酸のエステル誘導 体、たとえば、パラ−トルイル酸メチルを用いて行う場合には、対応するスチル ベンエステル誘導体、たとえば、DMSDCが直接形成でき、必要ならば、簡単 な再結晶によって精製できる。
あるいは、本発明の新規な化合物〔すなわち、R′がフェニルである化合物(I )〕は、ジプチル錫オキシドのような適当な触媒を用いて適当なメチルエステル スチルベン誘導体〔すなわち、R′がメチルである化合物(I)〕を酢酸フェニ ルとエステル交換することによって製造できる。この反応によってスチルベンフ ェニルエステル誘導体を形成した後、反応生成物は代表的には目的生成物、未反 応出発原料、過剰の触媒及び反応副生成物を含む。目的生成物は、適当な溶媒を 用いて再結晶することによってこのような反応生成物から精製できることが判明 した。このために特に良好な溶媒はジメチルホルムアミド(DMF )を含むも のであることが発見された。
以下の例は発明を説明するためのものであって、発明を限定するものとして解し てはならない。
■−1 一トルイル メチルのDMSDCへの 、二側生成物HzSを、その形成と実質 的に同じ速度で除去するのに充分なように窒素流が反応器を通過できるように設 計された、1リツトルオートクレーブに、攪拌下に、p−トルイル酸メチル(M PT >約600グラム(4モル)及び硫黄(元素状)12.8グラム(0,4 モル)を加えた。オートクレーブからのガスは35°Cに保持した凝縮器から流 出させた。オートクレーブを窒素で約75psigまで加圧し、定常流が約30 0cc/分の速度でオートクレーブの液体部分を通過できるように窒素流を調整 した。次いで、オートクレーブを280’Cの温度まで加熱し、紫外線ガスセル メーターで測定した排ガスの硫化水素量が0、1容量%未満となるまで加熱、撹 拌及び窒素散布を続けた。
このプロセスには280℃で約2時間が必要であった。次いで、反応器を冷却し 、内容物を反応器から取り出した。45°Cにおいて濾過し、そしてメタノール で洗浄することによって、ジメチルトランス4,4′−スチルベンジカルボキシ レート(DMSDC)34.8 g (消費されたMPTに基づき59.5%) が得られた。粗製材料はNMRによって>98mof%純粋であることが分析さ れ、X線蛍光分析による硫黄含量(総量)は244ppn+であった。さらに、 濾液はジメチル4.4′−ビベンジルジカルボキシレート9.12gを含み、こ れは高真空蒸留によって単離し、さらに有効なプロセスのために硫黄促進脱水素 によってDMSDCに変換できる。DMSDCは安息香酸メチルから再結晶し、 230°C〜233°Cにおいて溶融した。
ビベンジル(ジメチル4.4′−ビベンジルジカルボキシレート)のジフェニル エーテル溶液を、はぼ1M濃度のビベンジルが得られるように調製した。溶液が 最初は硫黄中で0、1 Mとなるのに充分な硫黄を加え、溶液を260”Cにし 、そして反応体溶液150−当りI 5CF)lの速度で不活性ガスを溶液に散 布した0反応混合物のサンプリング及びガスクロマトグラフィー分析によって、 DMSDCの濃度が480分までニ0.094Mに達したことが示された0反応 混合物を35°Cに冷却し、結晶化したDMSDC生成物を濾過によって単離し た。この濾液は追加のビベンジル及び硫黄を補って再循還できる。
■−盈 MPT/S反応混合物がらHzSを適切に除去しない効果は、以下の表に記載し た実験においてD?l5DCと対応するビベンジルの収率の比較かられかる。
l−よ 280°にお番るジメチル −ンス−4,4′−スチルベンジカルボキシレート の に・ るH3 の六071 2.0 0.2 2.0 育 0.0680  0.0110 6.18134 2.0 0.2 2.0 無 0.0137  0.0905 0.151079 4.0 0.2 0.0 有 0.0681  0.0117 5.82”MPT −p−)ルイル酸メチル。
ゝS−元素硫黄。
’ph、osmジフェニルエステル、不活性希釈剤及び溶媒。
’DFISDC−ジメチルトランス−4,4′−スチルベンジカルボキシレート 、 一ビベンジル詭ジメチル4.4′〜ビベンジルジカルボキシレート。
DMSDC及び関連するビベンジル以外の他の生成物がこの反応において形成さ れる。
班−土 表2はDMSDC及び関連するビベンジルの総合収率に対する反応体のモル此の 変動の効果を示す0表2中の全ての実験は、変動する速度のN、散布下において 実施した。
079 4.00 0.200 0.00 20:1 6B、1 11.7 9 .3 B4.6073 4.00 0.400 0.00 10:1 116. 9 30.6 30.9 75.1037 4.00 0.800 0.00  5:I 179.8 89.0 43.7 78.8087″4.00 1.0 f)0 0.00 4:1 123.0 53.5 − 37.31101”  1.04 0.258 1.04 4:1 B8.3 23.6 104.2  47.3126’t 1.04 0.25B 1.04 4:1 121.1  42.1 87.8 &3.0071 2.00 0.200 2.00 10 :1 6B、0 11.0 9.9 B3.3119 2.00 0.1 2. 00 20:1 39.8 6.1 − 81.1’MPT −p −)ルイル 酸メチル。
b3−元素硫黄。
ePh!O−ジフェニルエステル、不活性希釈剤及び溶媒。
’DMSDC−ジメチルトランスー4.4′−スチルベンジカルボキシレート。
8ビベンジル=ジメチル4.4′−ビベンジルジカルボキシレート。
f副生成物としてはベンゾチオフェン、テオラキス(4−カルボメトキシフェニ ル)チオフェン、1,2.3−1リス(4−カルボメトキシフェニル)プロパン 及び1,2.3−トリス(4−カルボメトキシフェニル)プロペンが挙げられる 。
9消費されたMPT基づく収率。
h反応温度=300°C9 5本発明の例ではない。
表2かられかるように、低値のMPT/Sはまた、スチルベン生成物よりもビベ ンジルの形成を促進する傾向がある。
胛メ旦悲1遺 約2標準立方フイート/時の窒素パージをしながら、1100psiの保持され た圧力においてオートクレーブ中で硫黄3.20g(0,10モル)と共にp− トルイル酸フェニル212g (1,00モル)及びジフェニルエーテル340 gを280°Cに加熱した。
約2時間後、窒素パージガス流中において測定された硫化水素の発生はなくなり 、そして反応器を冷却させた。反応生成物混合物を45°Cにおいて濾過して濾 液(ジフェニルエーテルと反応したp−)ルイル酸フェニルとの混合物)420 .6g及び固体(生成物及び未反応のp−)ルイル酸フェニル)110.8 g を得た。濾過用漏斗上の固体をアセトン1ooIdずつで数回洗浄し、乾燥後、 ジフェニル4.4′−スチルベンジカルホキシレー) 14.0 gを得た。反 応容器をアセトンですすぎ洗いすることによって生成物がさらに0.46g得ら れ;総収量14.46gは消費された硫黄に基づき理論値の68.8%である。
合した生成物をシクロヘキサノンから再結晶して、淡黄色の生成物(DI9.2 27〜229°C)13.2gを得た。生成物のNMRスペクトル(cocL7 0%、トリフルオロ酢酸30%)は、提案した構造と一致していた:デルタ8. 28(d、 4)1)、 7.75(d、 4H)、 7.48(t。
4H)、 7.35(m、 4H)、 7.20(d、 4B)。
磁気攪拌機、蒸留カラム及び蒸留ヘッドを装着した1リツトル3頚フラスコに酢 酸フェニル(204,3g 、 1.5モル)を供給した。酢酸フェニルを20 0°Cに加熱し、攪拌しながらジブチル錫オキシド(1,0g)を加えた。次い で、混合物にDMSDC(148,1g 、 0.50モル)を少しずつ加えた 。温度が200°Cに近づいた時、全ての物質が溶解した。生成酢酸メチルを頭 部から回収しながら、溶液を205°〜208°Cにおいて約6時間攪拌した。
180°Cで一夜放置後、反応混合物を224°Cに再加熱し、その状態でさら に8.5時間保持し、その間に酢酸メチルを回収し;低沸点溶剤合計68.9  gを回収した。反応生成物を焼成皿に注ぎ、そこで液体がほとんど直ちに固化し た0次いで、固化した材料を乳鉢と乳棒で磨砕し、そして冷DMFでこねた。材 料を濾過によって回収し、アセトンで洗浄し、そして空気乾燥した(収量: 1 B2 g )。
粗製生成物を溶媒/溶質比的10:1で熱DMFから再結晶させた。鮮やかな黄 色のDMF溶液の冷却によって結晶が析出し、それを濾過によって回収し、冷D MFで、次いでアセトンで洗浄し、空気乾燥した。固体は淡黄色であった(収量 :177.4 g 、 M、P、221〜223°C)。ガスク07トグラフイ ーによって目的生成物の純度が99%より高いことを確認した。
[ 堕遷且悲1道 表面下から緩やかな窒素流を吹き込みながら(散布しながら)、純p−トルイル 酸フェニル65 g (0,306モル)を280〜310°C(沸点)の温度 範囲に保持した。100″Cにおいてより多くのp−)ルイル酸フェニル(20 g 、0.099モル)中に溶解した硫黄(1,92g 、0.060モル)を 、2〜3時間攪拌しながら徐々に加えた。さらに4時間加熱、攪拌及び窒素散布 を続け、次いで混合物を80℃近くまで冷却させ、沸騰しているアセトン100 dを加えた。懸濁液をより大きいフラスコに移し、アセトンをさらに400d加 えた。懸濁液を沸騰している状態で濾過して、ジフェニル4.4′−スチルベン ジカルボキシレート3.8gを得た。
国際調査報告 ++111MIllIMl^−””” ”= PCT/US 8F103356 匡際調査報告 PCT/US 8g103356−°”−′−“pa+rm l −y″′″be++ rd、++”°゛″°〜“−°“−゛”°3°゛°−荻豊 「′″″″−−−゛71w+++s−+hrplMremsi+w4m+mFx ewmf−1ゝt−1−噌11ff+evrllFnkmT1w Fm*pew  P*+rm IMrwv m m *a **Hli+hk I*+ +he w ps++−s+w +birb 高浴@m+wT+77−1++ l1w  PTIT+P j m1on+w+m*

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.式: ▲数式、化学式、表等があります▼(II)〔式中、Rはメタまたはパラ位にお いて結合し且つ式一COOR′(式中、R′はメチルまたはフェニルである)の 基である〕の化合物と元素状硫黄とを反応させることを含んでなる式:▲数式、 化学式、表等があります▼(I)〔式中、Rは前に定義した通りである〕のエス テル化合物の製造方法であって、化合物(II)が最初に硫黄に対して少なくと も約5:1のモル過剰で存在し、反応の間に生成される硫化水素を反応帯域から 除去し、該方法が不活性雰囲気下で且つ化合物(I)が形成されるような反応条 件下でおこなわせる製造方法。
  2. 2.前記硫化水素をそれが形成されるのと実質的に同一の速度で反応帯域から除 去する請求の範囲第1項の方法。
  3. 3.前記反応温度が約230〜320℃である請求の範囲第1項の方法。
  4. 4.前記反応温度が約245〜285℃である請求の範囲第1項の方法。
  5. 5.窒素で洗い流しながら硫化水素を除去する実施する請求の範囲第1項の方法 。
  6. 6.R′がメチルである請求の範囲第1項の方法。
  7. 7.R′がフェニルである請求の範囲第1項の方法。
  8. 8.約大気圧〜約250psigの圧力で実施する請求の範囲第1項の方法。
  9. 9.約50〜250psigの圧力で実施する請求の範囲第6項の方法。
  10. 10.約大気圧で実施する請求の範囲第7項の方法。
  11. 11.硫黄に対する化合物(II)の前記初期モル過剰が少なくとも約10:1 である請求の範囲第1項の方法。
  12. 12.硫黄に対する化合物(II)の前記初期モル過剰が約5:1〜20:1で ある請求の範囲第1項の方法。
  13. 13.前記R部分がパラ位において結合した請求の範囲第1項の方法。
  14. 14.R部分がパラ位において結合した請求の範囲第6項の方法。
  15. 15.R部分がパラ位において結合した請求の範囲第7項の方法。
  16. 16.適当な溶媒の存在下において実施する請求の範囲第1項の方法。
  17. 17.前記溶媒がジフェニルエーテル、フタル酸ジメチル及びビフェニルからな る群から選ばれる請求の範囲第16項の方法。
  18. 18.式: ▲数式、化学式、表等があります▼(I)〔式中、Rはメタまたはパラ位におい て結合し、且つ式−COOR′(式中、R′はメチルまたはフェニルである)の 基である〕のエステル化合物の生成方法であって、適当な溶媒の存在下、化合物 (I)が形成されるような反応条件において適当なジメチルビベンジルジカルボ キシレート誘導体またはジフェニルビベンジルジカルボキシレート誘導体を元素 状硫黄と反応させることを含んでなる方法。
  19. 19.約240〜300℃の温度、約10〜100psigの圧力において約2 〜24時間の反応時間、不活性ガス散布をしながら実施する請求の範囲第18項 の方法。
  20. 20.前記の適当な溶媒がジフェニルエーテルである請求の範囲第18項の方法 。
  21. 21.前記R部分がパラ位において結合している請求の範囲第18項の方法。
  22. 22.前記R′部分がメチルである請求の範囲第18項の方法。
  23. 23.前記R′部分がメチルである請求の範囲第21項の方法。
  24. 24.式: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、▲数式、化学式、表等があります▼部分はメタまたはパラ位において結 合している〕のエステル化合物。
  25. 25.ジフェニルトランス−4,4′−スチルベンジカルボキシレートである請 求の範囲第24項の化合物。
  26. 26.ジメチルホルムアミドを含む適当な溶媒を用いて反応生成物を再結晶させ ることを含んでなる、ジメチルエステルスチルベン誘導体出発原料、酢酸ジフェ ニル、触媒及び反応副生成物を含む反応生成物からスチルベンジカルボン酸のパ ラまたはメタジフェニルエステル誘導体を精製する方法。
  27. 27.前記触媒がジブチル錫オキシドである請求の範囲第26項の方法。
JP63509115A 1987-10-07 1988-09-30 スチルベンジカルボン酸エステル誘導体の製造方法 Pending JPH03500412A (ja)

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US105,416 1987-10-07
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