JPH04244043A - 4−アセトキシスチレンの調製方法 - Google Patents
4−アセトキシスチレンの調製方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
製方法に関するものであり、更に詳しくは、連続供給反
応モードで、適当な酸無水物の適当な脱水触媒の存在下
において、4’−アセトキシフェニルメチルカルビノー
ルを加熱することによって、4−アセトキシスチレンを
調製する方法に関するものである。
、フォトレジストなどの製造に有用な化合物の調製にお
いて、中間物として役立つ公知の化合物である。4−ア
セトキシスチレンの調製は、当該分野において公知であ
るが、収率と反応選択率(選択率は、4−アセトキシス
チレンの収量対4’−アセトキシフェニルメチルカルビ
ノールの転化量の割合である)を大きくする4−アセト
キシスチレンの更に効率の良い調製方法が望まれ必要と
されている。本発明は、高収率と高選択率を得る方法を
提供する。
製方法に関するものである。更に詳しくは、連続供給反
応モードで、適当な酸無水物と適当な脱水触媒の存在下
において、4’−アセトキシフェニルメチルカルビノー
ルを加熱することによって、4−アセトキシスチレンを
調製する方法に関するものである。
の合成方法に関するものである。
ールソンら(ジャーナルオブ オーガニック ケミ
ストリー(J.Org.Chem.)23,544(1
958))の教えるところに従って合成することができ
る公知の化合物である式(II)
ノールを選択する。化合物IIを、式(III)
09】
に、連続供給反応モードにおいて、加熱することによっ
て脱水する。加熱または脱水、例えば通常の真空脱水に
よる脱水は、適当な脱水触媒と、更に任意に、生成した
4−アセトキシスチレンモノマーのポリマーへの重合を
抑制して化合物Iと副産物の水を形成させる通常の重合
抑制剤の存在下において行う。
、連続または半連続供給反応モードで行うことが必要で
ある。酸無水物を用いない場合、脱水中に生成する水(
副産物)が、化合物Iおよび出発物質と反応して望まし
くない副産物を生成し、その結果、望ましくない量のポ
リマー残留物を残す。従って、酸無水物は、水と反応し
て酸を生成することによって、水掃去剤として働き、ポ
リマー残留物の望ましくない量を減少させるか、または
制御する。更に、連続または半連続供給反応モードを用
いることによって、化合物Iと、未反応水または生成し
た酸、または水と酸の混合物である副産物を迅速かつ連
続的に除去して、ポリマー残留物の量を制御することが
できる。
中のR1とR2が、それぞれ低級アルキルまたはアリー
ルである化合物であり、「低級」という用語は、1−1
0個の炭素原子を含む基を意味し;「アルキル」という
用語は、直鎖炭化水素または飽和基、例えばメチル、エ
チル、イソプロピル、2−ブチル、n−ペンチル、n−
ヘキシルなどを含む枝分かれ鎖炭化水素を指し;「アリ
ール」という用語は、アリール基、例えば式
】
,NO2,NH2であり、nは1−5の整数、mは0ま
たは1の整数であり、「アルキレン」という用語は、原
子価結合を有するものから、例えばエチレン(−CH2
CH2−)、プロピレン(−CH2CH2CH2−)、
イソプロピレン(CH3CHCH2−)などの2つの末
端炭素原子から誘導される低級枝分かれまたは枝なしア
ルキル基の2価ラジカルを指している)で表されるフェ
ニル、o−トルイル、m−トリフルオロメチルフェニル
などから成る1価置換基を指している。
ばH2SO4、HCl、燐酸、ポリ燐酸など;イオン交
換酸性樹脂、例えばアンバーリスト(Amberlys
t,登録商標)、ナフィオン−H(Nafion−H,
登録商標)など;有機酸、例えばp−トルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸など;および無機酸化物、例えば
アルミナ、チタニア、シリカゲルなどのような任意の公
知の脱水触媒が挙げられる。好ましい脱水触媒は、重硫
酸アンモニウム、重硫酸カリウムのような無機重硫酸塩
、および亜燐酸、燐酸、p−トルエンスルホン酸のよう
な酸であり、最も好ましいは燐酸である。
ル、ヒドロキノン、テトラクロロキノン、フェノチアジ
ン、およびジ−t−ブチル−p−クレゾールが挙げられ
る。適当な無水物の好ましい濃度は、化合物III対化
合物IIの1対1のモル比よりも化合物IIIのわずか
に過剰な濃度であり、一般的には約0.25−約1.2
5である。脱水触媒は、化合物Iの収率が最大になるよ
うな量の脱水反応混合物に混ぜる。該触媒量は、用いる
特定の脱水触媒によって変わる。その様な濃度は、ここ
に開示されたことを参考にすれば、当業者であれば幾度
も実験せずに容易に得られる濃度である。例えば、存在
する化合物IIのモル数を基準として、一般的に重硫酸
アンモニウムの濃度は、約0.30モル%−約0.50
モル%;亜燐酸の濃度は、一般的に、約0.40モル%
−約0.60モル%;85重量%燐酸の濃度は、一般的
に、約0.25モル%−約0.40モル%;およびp−
トルエンスルホン酸の濃度は、約0.20モル%−約0
.35モル%である。
には、化合物IIの重量を基準として、約0.01重量
%−約1.0重量%である。
シスチレンの沸点を超える温度まで予熱され、化合物I
I、化合物III、脱水触媒、および重合抑制剤から成
る反応混合物を受容する反応器から成る反応系で行うこ
とができる。反応器は、出口管を経由して、凝縮器に接
続している。真空発生源は、一般的に、凝縮器からの蒸
気出口に、または凝縮器に付属している受け器に接続し
ている。公知の他の任意の脱水反応装置を用いることも
できることを理解すべきである。例えば、脱水と加熱は
、出力口が蒸留塔に接続している低滞留薄膜蒸発器で行
うことができ、その中で混合物は、蒸発器の回転ワイパ
ーによって絶えず混合される。反応は、一般的には温度
約150℃−約300℃、好ましくは約170℃−約2
50℃、最も好ましくは約180℃−約220℃で行う
。脱水は、圧力約5mmHgA−約250mmHgA、
好ましくは約30mmHgA−約150mmHgA、最
も好ましくは約40mmHgA−約100mmHgAで
行う。
よび重合抑制剤の存在下において、これらを加熱するこ
とによって引き起こされる化合物IIの反応は、連続ま
たは半連続法モードで行うことができる。連続法とは、
反応混合物の供給と反応生成物の除去を、ほぼ一定の速
度で、反応器と蒸留装置を含む反応系へ及び反応系から
、反応混合物の供給と反応生成物の除去の連続する流れ
によって行う方法である。半連続法とは、高収率および
/または収率または運転性を維持するのに必要な、反応
混合物の供給または反応生成物の除去の中断期間を有す
る上記連続法のことである。
、脱水触媒および重合抑制剤から成る)を、例えば蠕動
ポンプによる連続または半連続法で、上記のような必要
な温度と真空状態になっている上記の加熱された反応器
または薄膜蒸発器中へ導入して、目標化合物Iと副産物
の水を得る。先に示したように、脱水においては、適当
な酸無水物、例えば無水酢酸と次々に反応するか、また
は蒸留によって反応器から一部分除去され、副産物とし
て有機酸、例えば酢酸のみ、または残留水と結合した酢
酸を生成する水が形成される。生成する目標化合物Iと
副産物(水または有機酸のみ、または水と有機酸)は、
反応器と接続している通常の蒸留塔を通す蒸留によって
、反応器から連続的に除去する。未反応化合物IIを蒸
留塔において化合物Iと副産物から分離できても又はで
きなくても、化合物Iと副産物を凝縮させて塔頂留出物
受け器で補集する。この工程で、化合物IIが、化合物
Iと副産物から分離されない場合、更に次の、第2の蒸
留工程で分離する。化合物IIが、第1蒸留塔で分離さ
れる場合、化合物IIは、戻し還流によって反応器へ戻
される。目標化合物Iと副産物の連続除去は、供給反応
混合物の上記反応器への連続導入と共に行う。
で、反応混合物を供給することが望ましいので、化合物
Iと副産物の除去と反応混合物の導入は、ポンプ機構、
例えば蠕動ポンプを抑制する任意の従来の時期調整装置
または順序調整装置(sequencer)によって、
進行させることができる。
行うと、高選択率をもって化合物Iの良好な収率が得ら
れることを見出した。適当な酸無水物(化合物III)
を供給して、連続または半連続供給反応モードで脱水を
行っても、ある量のポリマー残留物が生成することを見
出した。非常に多量のポリマーが反応器中に蓄積すると
、選択率と化合物Iの収率は、悪影響を受ける。それに
対して、驚くべきことに、反応器中に、ある量のポリマ
ー残留物が存在していると、最適な収率と選択率が得ら
れることを見出した。その様な最適結果を与えるポリマ
ー残留物の量は、望ましい定常状態濃度または上限と下
限を有する可変状態濃度である。定常状態濃度は、反応
器容積の約1容量%から約30容量%である。好ましい
定常状態濃度は、反応器容積の約5容量%から約15容
量%である。可変状態は、反応器容積の約1容量%から
約29容量%の下限と、反応器容積の約2容量%から約
30容量%の上限を有する。
ることによって、例えば等速度で反応器から残留物を絶
えずポンピングすることによって、ポリマー残留物の量
を制御して、残留物の望ましい定常状態濃度、即ち反応
器容積の約1容量%から約30容量%、好ましくは約5
容量%から約15容量%、または下限から上限まで変化
する望ましい可変量を達成できる。この連続除去は、化
合物II、化合物III、脱水触媒、および重合抑制剤
の反応体混合物を連続または半連続供給反応モードにお
いて脱水する時に行う。あるいはまた、望ましくない量
の残留物を定期的に除去することもできる。一つの態様
としては、反応体混合物の第1部を連続供給反応モード
で反応器中に導入して、化合物Iの第1部とポリマー残
留物の第1部を生成させる。ポリマー残留物の望ましい
量、例えば反応器容積の約5容量%から約15容量%、
あるいは下限(約1容量%から約29容量%)または可
変状態上限(約2容量%から約30容量%)を超えたと
きに、例えばポンピングすることによって、この残留物
の第1部のいくらか又は全てを除去して、残留物を望ま
しい量で維持する。次に、反応体混合物の第2部を反応
器に導入し、同じ方法で反応させて、化合物Iと追加の
残留物の第2部を生成させる。残留物の好ましい量を維
持しながら、反応させたい反応体混合物の全てを反応さ
せるまで、残留物除去反応手順を繰返す。
化合物Iのより良好な収率が、どの様に得られたかを示
すいくつかの実験結果を以下に記す。この事については
、望ましい濃度に維持した熱油浴中に浸漬した3口25
0mlガラス反応器の中で、化合物IIを脱水したいく
つかの実験結果を記載している表Iを参照されたい。ポ
ンプを制御して上記の連続反応モードを与える通常の電
気シーケンスタイマー(electrical se
quence timer)を有する蠕動ポンプによ
って、反応器の1つの口を通して、反応器に連結して接
続してある第2のガラス容器中に、反応混合物を入れた
。 蠕動ポンプを用いて、第2ガラス容器に入っている反応
混合物を、脱水と化合物Iおよび副産物の生成のための
反応器に注入した。通常の蒸留塔に付属する塔頂留出物
受け器を経由させて化合物Iと副産物(酸と未反応水)
を反応器から連続的に蒸発させる通常の蒸留塔を、反応
器の第2の口を経て反応器に接続した。通常の真空ポン
プ系もまた反応フラスコの内部と接続して、望ましい真
空を得た。
80−95重量%含む粗化合物IIを、表示量の無水酢
酸(Ac2O)および重合抑制剤フェノチアジン(0.
1重量%)と併用した。180℃を超える温度で形成さ
れた生成残留物を保持しながら、220℃に維持した熱
油浴中に浸漬した反応器に、約2.0g/分の速度で該
反応混合物を供給した。
択すると、約95%の選択率と化合物IIから化合物I
への約78%の転化率が達成されることが認められる。
ており、化合物IIと併用する無水酢酸の濃度は、0−
1.25モルまで変化させた。表Iの脱水実験に用いた
装置と同様な装置を用いた。各実験においては、粗4’
−アセトキシフェニルメチルカルビノール(化合物II
)180gを用い、重合抑制剤としてフェノチアジン(
0.1重量%)を用いて、加熱前に化合物IIと混ぜた
。また、用いた触媒は、85重量%燐酸(0.32モル
%)であった。残留物の温度を180℃に保ちながら、
約2.0g/分の速度で、加熱した反応器に該反応体混
合物を供給した。
て化合物Iを生成させる時の、反応器中におけるポリマ
ー残留物の濃度効果を示す。
物II)[0.58モル]を、無水酢酸(0.64モル
)、フェノチアジン(0.1重量%)および85重量%
燐酸(0.32モル%)と混ぜた。この反応混合物を、
実施例1−25で用いた加熱反応器に、約2.0g/分
の速度で連続して供給し、生成物は、蒸留塔を通して塔
頂から補集した。反応器は、220−230℃に維持し
た熱油浴中に浸漬して、残留物の温度を180−190
℃に保った。化合物Iを含む生成物(155.4g)は
、蒸留塔を通して、塔頂から補集した。加熱反応器には
、残留物(24.6g)が蓄積した。4−アセトキシス
チレン(化合物I)を、収率74.1%で単離した。
モル)、無水酢酸(0.64モル)、フェノチアジン(
0.1重量%)および85重量%燐酸(0.32モル%
)の混合物を、実施例26のようにして連続的に供給し
た。化合物Iを含む生成物(183.3g)は、蒸留塔
を通して塔頂から補集した。反応器には、残留物が残っ
た。4−アセトキシスチレン(化合物I)を、収率91
.7%で単離した。
モル)、無水酢酸(0.64モル)、フェノチアジン(
0.1重量%)および85重量%燐酸(0.32モル%
)の混合物を、実施例27のようにして連続的に供給し
た。化合物Iを含む生成物(173.6g)は、蒸留塔
を通して塔頂から補集した。加熱反応器には、残留物が
、実施例26と実施例27からの残留物と共に残った。 4−アセトキシスチレン(化合物I)を、収率86.7
%で単離した。
アセトキシスチレン(化合物I)の収率を平均すると、
84.1%であった。
Claims (32)
- 【請求項1】 連続供給反応モードまたは半連続供給
反応モードにおいて、適当な酸無水物と適当な脱水触媒
の存在下で、4’−アセトキシフェニルメチルカルビノ
ールを加熱すること、から成る4−アセトキシスチレン
の調製方法。 - 【請求項2】 該4’−アセトキシフェニルメチルカ
ルビノールと共に、適当な重合抑制剤も存在する請求項
1記載の方法。 - 【請求項3】 該4−アセトキシスチレンの調製時に
生成するポリマー残留物を除去すること、を更に含む請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 該ポリマー残留物の除去を、該4−ア
セトキシスチレンの調製のための反応媒体の一部分とし
て働く少なくともいくらかのポリマー残留物の存在を維
持する方法で行う請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 該ポリマー残留物の除去を、該ポリマ
ー残留物の望ましい定常状態量を提供する方法で行う請
求項4記載の方法。 - 【請求項6】 該4−アセトキシスチレンの調製を反
応器中で行い、該定常状態量が、該反応器容積の1容量
%から30容量%である請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 該4−アセトキシスチレンの調製を反
応器中で行い、該反応器中における該ポリマー残留物の
容積が、該反応器容積の1容量%から29容量%である
下限と、該反応器容積の2容量%から30容量%である
上限との間にある請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 該加熱を、160℃−300℃の温度
、5mmHgA−250mmHgAの真空状態で行う請
求項1記載の方法。 - 【請求項9】 適当な該脱水触媒を、無機重硫酸塩、
鉱酸、有機酸、およびそれらの任意の適当な混合物から
成る群より選択する請求項1記載の方法。 - 【請求項10】 適当な該脱水触媒を、重硫酸アンモ
ニウム、重硫酸カリウム、亜燐酸、燐酸、p−トルエン
スルホン酸、およびそれらの任意の適当な混合物から選
択する請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 以下の工程:即ち、a)4’−アセ
トキシフェニルメチルカルビノール、適当な酸無水物、
および適当な脱水触媒から成る反応混合物を、4−アセ
トキシスチレン、副産物、およびポリマー残留物を生成
させるのに適当な反応温度を該混合物に提供するために
加熱されている反応器へ、連続法で供給すること; b)生成した該4−アセトキシスチレンの少なくとも一
部と、該副産物の少なくとも一部を、該反応器から除去
すること; c)該ポリマー残留物の少なくとも一部を、定期的に又
は連続的に該反応器から除去すること から成る連続供給反応モードにおいて4−アセトキシス
チレンを調製する方法。 - 【請求項12】 該反応混合物が、適当な重合抑制剤
を更に含む請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 該反応器から除去する該ポリマー残
留物の量が、該反応器において、該反応器容積の1容量
%から30容量%の範囲にポリマー残留物の容積を維持
する量である請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 ポリマー残留物の該容積が、該反応
器容積の5容量%から15容量%である請求項13記載
の方法。 - 【請求項15】 該加熱を、160℃−300℃の温
度、5mmHgA−250mmHgAの真空状態で行う
請求項11記載の方法。 - 【請求項16】 適当な該脱水触媒を、無機重硫酸塩
、鉱酸、有機酸、およびそれらの任意の適当な混合物か
ら成る群より選択する請求項11記載の方法。 - 【請求項17】 適当な該脱水触媒を、重硫酸アンモ
ニウム、重硫酸カリウム、亜燐酸、燐酸、p−トルエン
スルホン酸、およびそれらの任意の適当な混合物から成
る群より選択する請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 以下の工程:即ち、a)4’−アセ
トキシフェニルメチルカルビノール、適当な酸無水物、
および適当な脱水触媒から成る反応混合物を反応器に導
入すること; b)該反応混合物を、4−アセトキシスチレン、副産物
、およびポリマー残留物を生成させるのに適する反応温
度まで加熱すること;および c)生成した該副産物の少なくとも一部を、該反応器か
ら除去すること から成る4−アセトキシスチレンの調製方法。 - 【請求項19】 生成した該4−アセトキシスチレン
の少なくとも一部を、該反応器から除去する請求項18
記載の方法。 - 【請求項20】 該反応混合物が、適当な重合抑制剤
を更に含む請求項18または19記載の方法。 - 【請求項21】 該4−アセトキシスチレンの調製時
に、該ポリマー残留物の少なくとも一部分を除去するこ
とを更に含む請求項18または19記載の方法。 - 【請求項22】 ポリマー残留物の一部分の該除去を
、定期的に行う請求項21記載の方法。 - 【請求項23】 ポリマー残留物の一部分の該除去を
、4−アセトキシスチレンが生成される間の少なくとも
実質的なある時間において、該反応器内で、望ましい量
の該ポリマー残留物を生成する方法で行う請求項21記
載の方法。 - 【請求項24】 該ポリマー残留物の望ましい量が、
該反応器容積の1容量%から30容量%である請求項2
3記載の方法。 - 【請求項25】 ポリマー残留物の望ましい量が、該
反応器容積の5容量%から15容量%である請求項24
記載の方法。 - 【請求項26】 該加熱を、160℃−300℃の温
度、5mmHgA−150mmHgAの真空状態で行う
請求項18または19記載の方法。 - 【請求項27】 適当な該脱水触媒を、無機重硫酸塩
、鉱酸、有機酸、およびそれらの任意の適当な混合物か
ら成る群より選択する請求項18または19記載の方法
。 - 【請求項28】 適当な該脱水触媒を、重硫酸アンモ
ニウム、重硫酸カリウム、亜燐酸、燐酸、p−トルエン
スルホン酸、およびそれらの任意の適当な混合物から成
る群より選択する請求項27記載の方法。 - 【請求項29】 該反応混合物を、半連続供給モード
において、該反応器へ導入する請求項21記載の方法。 - 【請求項30】 該ポリマー残留物を、連続して除去
する請求項29記載の方法。 - 【請求項31】 該ポリマー残留物を、定期的に除去
する請求項29記載の方法。 - 【請求項32】 以下の工程:即ち、a)4−アセト
キシスチレン、副産物、およびポリマー残留物を生成さ
せるのに適する温度に維持してある反応器に、4’−ア
セトキシフェニルメチルカルビノール、適当な酸無水物
、および適当な脱水触媒から成る反応混合物を、連続法
で供給すること; b)生成した該4−アセトキシスチレンの少なくとも一
部と、該副産物の少なくとも一部を、該反応器から除去
すること; c)該方法の効率を良くするために、該反応器に残って
いる該4−アセトキシスチレンと該副産物の量を、有意
でない量まで減少させるのに十分な時間、該4−アセト
キシスチレンと副産物の該除去を続けている間は、該反
応混合物の該供給を中断すること; d)該供給の該中断の後、更に有意でない量まで該4−
アセトキシスチレンと該副産物を減少させた後、該反応
器から該ポリマー残留物の少なくとも一部を除去するこ
と;および e)工程a)の各繰返しの前に工程d)を繰返して、a
)からc)の工程を少なくとも1回繰返すことから成る
、半連続供給反応モードにおける4−アセトキシスチレ
ンの調製方法。
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