JPH049376A - メチルノルボルネンジカルボン酸無水物の製造方法 - Google Patents

メチルノルボルネンジカルボン酸無水物の製造方法

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JPH049376A JP2110586A JP11058690A JPH049376A JP H049376 A JPH049376 A JP H049376A JP 2110586 A JP2110586 A JP 2110586A JP 11058690 A JP11058690 A JP 11058690A JP H049376 A JPH049376 A JP H049376A
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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】 産業上の利用分野 本発明は、メチルノルボルネンジカルボン酸無水物の製
造方法に関し、さらに詳しくは、ナフサなどをスチーム
クラブキングして得られる炭素数6〜7の留分であって
、かつメチルシクロペンタジェンなどのジオレフィン成
分を含む炭化水素留分と無水マレイン酸とを特定の触媒
の存在下および特定の反応温度にてディールス・アルダ
−反応させることによるメチルノルボルネンジカルボン
酸無水物の製造方法に関する。
従来の技術 脂環式ジカルボン酸無水物をエポキシ樹脂の硬化剤とし
て使用することは、従来から知られている。また、室温
にて液状であるメチルノルボルネンジカルボン酸無水物
は、耐熱性を要するエポキシ樹脂の硬化剤として一般に
使用されており、その製造方法もたとえば、特公昭57
28504号公報などに記載されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のメチルノルボルネンジカルボン酸
無水物は、通常、高価なメチルシクロペンタジェンダイ
マーを熱分解してメチルシクロペンタジェン(以下、M
CPDと略す。)とした後、無水マレイン酸とディール
ス・アルダ−反応させることにより製造されるた約、製
造コストが高いという問題点を有していた。
一方、ナフサなどの炭化水素混合物をスチームクラッキ
ングして得られる炭素数6〜7の留分てあって、かつM
CFDなどのジオレフィン成分を含む留分と無水マレイ
ン酸とをディールス・アルダ−反応させることによりメ
チルノルボルネンジカルボン酸無水物を製造できうれば
その製造コストは低減するが、以下のような問題点を有
していた。
すなわち、上記のスチームクラブキングにより得られる
留分に含有されるMCPDは、通常、下式に示す1−メ
チルシクロペンタジェン(以下、1−MCPDと略す。
)  2〜メチルシクロペンタジエン(以下、2−MC
PDと略す。)および5−メチルシクロペンタジェン(
以下、5−MCP Dと略す。)の三種類の構造異性体
の混合物からなる。従って、1−MCPDおよび CH。
1−MCPD        2−MCPD     
  5−MCFD2−MCPDが無水マレイン酸と容易
に反応し、かつ重質物の生成の少ない20〜35℃の反
応温度にて無水マレイン酸とのディールス・アルダ−反
応を行うと5−MCP Dはその立体障害のため無水マ
レイン酸と反応しないため、メチルノルボルネンジカル
ボン酸無水物の収率が含有MCPD量に対して大巾に低
下するという問題点があった。
一方、5−MCP Dが無水マレイン酸と反応する75
〜85℃の反応温度にてディールス・アルダ−反応を行
うと重質物が生成し、収率が低下するとともに上記留分
中に含有されるMCPD以外のジオレフィン類が無水マ
レイン酸と反応するため、生成するメチルノルボルネン
ジカルボン酸無水物の純度が低下してしまうという問題
点があった。
本発明は、上記の従来技術に伴う問題点を解決しようと
するものであり、メチルノルボルネンジカルボン酸無水
物を安価にかつ高純度および高収率にて製造しうる方法
を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 発明の要旨 本発明者らは、メチルノルボルネンジカルボン酸無水物
の安価な製造方法を検討する中で、ナフサなどの炭化水
素混合物をスチームクラブキングして得られる炭素数6
〜7の留分中にはMCPDが3゜0〜8.0重量%含有
されていることに着目し、その留分を精製することなく
、無水マレイン酸と、特定の触媒の存在下および特定の
温度にてディールス・アルダ−反応を行うことにより、
高純度かつ高収率にてメチルノルボルネンジカルボン酸
無水物を製造しうろことを見出し、本発明を完成するに
至った。
すなわち、本発明は、MCPDなどのジオレフィン成分
を含む混合物、例えばナフサなどの炭化水素混合物を水
蒸気の存在下に熱分解して得られる炭素数6〜7の留分
てあって、かつMCFDなどのジオレフィン成分を含む
炭化水素留分と無水マレイン酸とを反応させてメチルノ
ルボルネンジカルボン酸無水物を製造するに際して、該
反応をプロトン酸類の存在下に0〜50℃の温度にて行
うことを特徴とするメチルノルボルネンジカルボン酸無
水物の製造方法に関する。
本発明に係るメチルノルボルネンジカルボン酸無水物の
製造方法について、以下に具体的に説明する。
製造原料 本発明のメチルノルボルネンジカルボン酸無水物の製造
方法において、製造原料として用いられる、ナフサなど
の炭化水素混合物をスチームクラッキングして得られる
炭素数6〜7の留分であって、かつMCPDなどのジオ
レフィン成分を含む炭化水素留分は、通常、以下に示す
組成である。
1−MCPD      0.7〜2.0重量%2−M
CPD      0.8〜2.0重量%5−MCPD
      1.5〜4.0重量%1.3−シクロヘキ
  0.5〜1.0重量%ジエン 1.3−へキサジエン 0.2〜1.0重量%2−エチ
ル−1,30,3〜1.0重量%−ブタジェン 口、〜C7オレフイン   4.5〜8.5重量%また
はパラフィン ベンゼン       40〜60重量%トルエン  
     20〜40重量%本発明のメチルノルボルネ
ンジカルボン酸無水物の製造方法においては、上記の組
成を有する炭化水素留分の精製を行うことなく、直接無
水マレイン酸とのディールス・アルダ−反応を行う。す
なわち、上記の組成の炭化水素留分に含有されるMCP
D成分の合計1モルに対し、無水マレイン酸0.7〜1
.0モルを加え、プロトン酸触媒の存在下に0〜50℃
の反応温度にて10分〜10時間ディールス・アルダ−
反応を行うことによりメチルノルボルネンジカルボン酸
無水物の製造する。
プロトン酸触媒 本発明の方法では、メチルノルボルネンジカルボン酸無
水物の製造時にプロトン酸類を存在させるが、このプロ
トン酸類は5−MCP Dの異性化触媒として作用する
。すなわち、本発明で製造原料として用いられる炭化水
素留分中には、5−MCP Dが含有され、かつ5−M
CPDは前記のように、その立体障害のゆえ低温下では
無水マレイン酸と反応しないため、5−MCPDをプロ
トン酸類の存在下に、1−MCPDおよび/または2−
MCP Dへ異性化すると同時に無水マレイン酸とのデ
ィールス・アルダ−反応を行わしめる。従って、本発明
の方法では、低温下の反応においても、炭化水素留分中
の5−MCP Dの全量を、生成物であるメチルノルボ
ルネンジカルボン酸無水物に変換することが可能である
上記のプロトン酸類としては、具体的には、ベンゼンス
ルホン酸、パラ−トルエンスルボン酸、パラ−キシレン
−2−スルホン酸などの芳香族スルホン酸類、硫酸、リ
ン酸、塩酸などの鉱酸類、リンモリブデン酸、リンタン
グステン酸、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸な
どのへテロポリ酸類などから選ぶことができるが、この
うちベンゼンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、
パラ−キシレン−2−スルホン酸などの芳香環の置換ア
ルキル基が炭素数0〜2である芳香族スルホン酸類の使
用が好適である。
プロトン酸触媒の使用量は、5−MCPDに対して0.
01〜5重量%であり、好ましくは、0.05〜3重量
%である。
製造条件 本発明のメチルノルボルネンジカルボン酸無水物の製造
の反応形式は、回分式または連続式のいずれでもよい。
反応温度は0〜50℃であるが、好ましくは20〜40
℃である。反応温度が0℃未満であると5−MCP D
の異性化反応速度が遅く、一方、50℃を超えるとMC
PD以外のジオレフィン成分が反応したり、重質物の生
成量が増加したりするのでいずれも好ましくない。反応
時間は回分式の場合で10分〜10時間、好ましくは3
0分〜3時間程度である。
また、炭化水素留分中の5−MCP Dをプロトン酸触
媒の存在下で異性化した後、無水マレイン酸とのディー
ルス・アルダ−反応を行うと、5−MCPDの反応速度
が遅い、あるいは生成または共存する1−MCPDおよ
び2−MCPDが三量化反応によって損われるという問
題が生ずるので、プロトン酸触媒の存在下にて、異性化
反応とディールス・アルダ−反応を同時に行わせること
が好ましい。
発明の効果 本発明のメチルノルボルネンジカルボン酸無水物の製造
方法は、原料として高価なメチルシクロペンタジェンダ
イマーを使用することなく、スチームクラッカーより得
られるジオレフィン成分含有の炭素数6〜7の炭化水素
留分を使用するので、メチルノルボルネンジカルボン酸
無水物を安価に製造することができる。
また、本発明のメチルノルボルネンジカルボン酸無水物
の製造方法は、プロトン酸類の存在下にて低温下にて反
応を行うため、高純度かつ高収率にてメチルノルボルネ
ンジカルボン酸無水物を製造することができる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。
なお、実施例中の%はとくに断りのない限り重量基準で
ある。
実施例1 還流冷却器および攪拌機を備えた容量31の四つロフラ
スコに下記に示した原料(IN、 500g中のMCP
Dと等モルの無水マレイン酸119、4 gと5−MC
P Dに対して0.5%のパラ−トルエンスルホン酸(
東京化成製)を導入し、内部温度を35℃に保ちながら
、下記に示した原料(1)1.500 gを30分に亘
り滴下した。
その後、同温度1時間保ちディールス・アルダ−反応を
行った。
反応生成物をガスクロマトグラフにより分析したところ
、MCPDの転化率は100%であった。反応生成物か
ら蒸留により未反応成分を留去し、さらにジカルボン酸
無水物留分を留出させたところ、淡黄色の液体214.
4 gと残渣9、Ogを得た。留出分はMCPD基準で
98.9モル%に相当する。またこの留出分をガスクロ
マトグラフで分析したところ、メチルノルボルネンジカ
ルボン酸無水物の含有量は97.8%であった。
原料(1)の組成(%) 1−MCPD            1.42−MC
PD            2.05−MCPD  
          3.11.3−シクロへキサジエ
ン    1.01.3−へキサジエン       
0.22−エチル−1,3−ブタジェン  0.5ベン
ゼン             60.0トルエン  
          25.。
C8〜C,オレフィン、パラフィン   6.8実施例
2 パラ−トルエンスルホン酸に代えてベンゼンスルホンj
12(東京化成製)を使用したこと以外は、実施例1と
同様にしてディールス・アルダ−反応を行った。反応後
、反応液をガスクロマトグラフにより分析したところ、
MCPDの転化率は100%であった。反応生成物から
蒸留により未反応成分を留去し、さらにジカルボン酸無
水物留分を留出させたところ、淡黄色の液体216.3
 gと残渣9.2gを得た。留出分はMCPD基準で9
9.7モル%に相当する。また、この留分をガスクロマ
トグラフで分析したところ、メチルノルボルネンジカル
ボン酸無水物の含有量は97.1%であった。
実施例3 パラ−トルエンスルホン酸に代えてパラ−キシレン−2
−スルホン酸(東京化成製)を使用したこと以外は、実
施例1と同様にしてディールス・アルダ−反応を行った
。反応後、反応液をガスクロマトグラフにより分析した
ところ、MCPDの転化率は98.1%であった。反応
生成物から蒸留により未反応成分を留去し、さらにジカ
ルボン酸無水物留分を留出させたところ、淡黄色の液体
208.5 gと残渣8.5gを得た。
留出分はMCPD基準で96.1モル%に相当する。ま
た、この留分をガスクロマトグラフで分析したところ、
メチルノルボルネンジカルボン酸無水物の含有量は97
.9%であった。
実施例4 パラ−トルエンスルホン酸に代えて85%リン酸水溶液
(小寒化学製)をリン酸として5MCPDに対して0.
1%使用し、反応温度を20℃にて行ったこと以外は、
実施例1と同様にしてディールス・アルダ−反応を行っ
た。反応後、反応液をガスクロマトグラフにより分析し
たところ、MCPDの転化率は100%であった。反応
生成物から蒸留により未反応成分を留去し、さらにジカ
ルボン酸無水物留分を留出させたところ、淡黄色の液体
215.0 gと残渣12、7 gを得た。留出分はM
CPD基準で99.1モル%に相当する。また、この留
分をガスクロマトグラフで分析したところ、メチルノル
ボルネンジカルボン酸無水物の含有量は95.3%であ
った。
比較例1 パラ−トルエンスルホン酸に代えて三フッ化ホウ素エチ
ルエーテル錯体く小寒化学製)を5−MCPDに対して
0.1%使用し、反応温度を20℃で行ったこと以外は
、実施例1と同様にしてディールス・アルダ−反応を行
った。反応後、反応液をガスクロマトグラフにより分析
したところ、MCPDの転化率は100%であった。反
応生成物から蒸留により未反応成分を留去し、さらにジ
カルボン酸無水物留分を留出させたところ、淡黄色の液
体210.3 gと残渣23、9 gを得た。留出分は
MCPD基準で89.8モル%に相当する。また、この
留分をガスクロマトグラフで分析したところ、メチルノ
ルボルネンジカルボン酸無水物の含有量は82.5%で
あった。
実施例5〜10および比較例2〜3 用いたプロトン酸触媒の種類および使用量並びに反応温
度を第1表に示すように代えたこと以外は、実施例1と
同様にしてディールス・アルダ−反応を行った。なお、
プロトン酸触媒の使用量は5−MCP Dを基準とした
重量%である。
反応後のガスクロマトグラフによるMCPDの転化率、
蒸留によるジカルボン酸無水物および蒸留残渣の収量並
びに留出物中のガスクロマトグラフによるメチルノルボ
ルネンジカルボン酸無水物の含有量を第1表に示す。
実施例11 下記に示した原料(2) 1500 gと含有される5
 −MCP Dに対して等モルである無水マレイン酸5
8.9 gを用いたこと以外は、実施例1と同様にして
ディールス・アルダ−反応を行った。
反応後、反応液をガスクロマトグラフにより分析したと
ころ、5−MCPDの転化率は100%であった。反応
生成物から蒸留により未反応成分を留去し、さらにジカ
ルボン酸無水物留分を留出させたところ、淡黄色の液体
104.5 gと残渣3.2gを得た。留出分は5−M
CP D基準で97.7モル%に相当する。また、この
留分をガスクロマトグラフで分析したところ、メチルノ
ルボルネンジカルボン酸無水物の含有量は96.9%で
あった。
原料(2)の組成(%) 5−MCPD            3.21.3−
シクロへキサジエン    1.11.3−へキサジエ
ン       0.22−エチル−1,3−ブタジェ
ン  0.5ベンゼン トルエン CI、〜C7オレフイ ン・パラフィ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)メチルシクロペンタジエンなどのジオレフィン成
    分を含む混合物と無水マレイン酸とを反応させてメチル
    ノルボルネンジカルボン酸無水物を製造するに際して、
    該反応をプロトン酸類の存在下に0〜50℃の温度にて
    行うことを特徴とするメチルノルボルネンジカルボン酸
    無水物の製造方法。
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