JPH0674231B2 - カルボン酸無水物の製造方法 - Google Patents

カルボン酸無水物の製造方法

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JPH0674231B2
JPH0674231B2 JP30739487A JP30739487A JPH0674231B2 JP H0674231 B2 JPH0674231 B2 JP H0674231B2 JP 30739487 A JP30739487 A JP 30739487A JP 30739487 A JP30739487 A JP 30739487A JP H0674231 B2 JPH0674231 B2 JP H0674231B2
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伸典 福岡
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/28Oxygen or compounds releasing free oxygen
    • C08F4/32Organic compounds
    • C08F4/34Per-compounds with one peroxy-radical

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カルボン酸無水物の製造法に関する。
〔従来の技術〕
カルボン酸無水物は通常、相当するカルボン酸を塩化ホ
スホリル、チオニルクロリド、低級脂肪酸の酸無水物あ
るいは酸塩化物、ハロギ酸エステルなどの脱水剤の存在
下で加熱する方法や、カルボン酸のアルカリ金属塩を酸
ハロゲン化物、ホスゲン、塩化オキサリル、塩化ホスホ
リルなどのアシル化剤と反応させる方法によつて製造さ
れている(例えば、新実験化学講座 第14巻のII、第11
23〜1132頁、1977年)。しかしながら、これらの方法は
高価な脱水剤やアシル化剤が必要である。
一方、ニツケルカルボニル触媒の存在下に、ブロムベン
ゼンと一酸化炭素から、無水安息香酸を経由して無水フ
タル酸を合成する方法も知られている〔ジヤーナル・オ
ブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイアテイ(J.Amer.
Chem.Soc.)、第78巻、第6137頁、1956年〕。しかしこの
方法は、毒性の強いニツケルカルボニルを触媒として使
用しなければならない。さらに特開昭58-172340号公報
においては、ヨウ化アルキルを一酸化炭素とカルボン酸
塩と反応させてカルボン酸無水物を製造する方法が提案
されているが、水素化コバルトテトラカルボニル塩を触
媒として用いる必要がある。
また、一酸化炭素を用いるもう一つの方法として、パラ
ジウム触媒の存在下に芳香族ジアゾニウム塩を、一酸化
炭素及びカルボン酸ナトリウムと反応させる方法も提案
されている〔ザ・ジヤーナル・オブ・オーガニツク・ケ
ミストリー(J.Org.Chem.)、第46巻、第4413頁、1981
年〕が、この方法も高価なパラジウム触媒を使用しなけ
ればならないことと、不安定なジアゾニウム塩を作る必
要があり、工業的には有利な方法ではない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記のように、従来の方法においては、高価な反応試剤
を用いたり、触媒を必須成分として用いなければなら
ず、触媒を用いる場合には反応後に触媒成分を分離・回
収する面倒な工程も必要であつた。
〔問題点を解決するための手段〕 そこで本発明者らは、より安価に、また、より容易にカ
ルボン酸無水物を製造する方法について鋭意研究を重ね
た結果、高収率、高選択率で目的とするカルボン酸無水
物を製造できる新しい方法を見出し、本発明を完成する
に至つた。
すなわち本発明は、有機ヨウ素化合物を一酸化炭素及
び、有機ヨウ素化合物とは異なる有機基を有する有機カ
ルボン酸塩とを、触媒の不使用下に、180℃以上の温度
条件下に反応を行い、有機ヨウ素化合物の有機基のみか
ら成るカルボン酸無水物と、有機カルボン酸塩の有機基
のみから成るカルボン酸無水物とを得ることを特徴とす
るカルボン酸無水物の製造方法である。
本発明の方法を、有機モノヨウダイドと有機モノカルボ
ン酸のアルカリ金属塩との反応の場合について例示すれ
ば、次のような反応式(1)で表わされる。
本反応では、前記反応式(1)で表わされるように、2
種類の対称型のカルボン酸無水物が得られるが、これは
反応式(2)で表わされるような非対称型のカルボン酸
無水物が先ず生成し、この非対称型のカルボン酸無水物
が反応条件下で反応式(3)で表わされるような反応に
よって2種類の対称型カルボン酸無水物に不均化するた
めであろうと思われる。
(式中、RおよびR′は脂肪族基、脂環族基、芳香族
基、芳香脂肪族基を表わし、且つRとR′は異なる。ま
た、Mはアルカリ金属原子を表わす。) 本発明の方法は、前記の反応式(1)で例示されている
アルカリ金属ヨウ化物のように、有機カルボン酸塩のカ
チオン成分とヨウ素アニオンから成る塩のみを副生す
る。他の触媒成分を何も含んでいないことと、副生する
のが簡単な塩であることから、目的とするカルボン酸無
水物を分離することは非常に容易である。このことも本
発明の特徴の一つである。
本発明で用いられる有機ヨウ素化合物とは、炭素原子に
ヨウ素原子が結合している化合物であればどのようなも
のでもよく、例えば、脂肪族ヨウ素化合物、脂環族ヨウ
素化合物、芳香族ヨウ素化合物、芳香族脂肪ヨウ素化合
物等があげられる。また、これらのヨウ素化合物はモノ
ヨウ素化合物に限定されず、2個以上のヨウ素原子を1
分子中に有するポリヨウ素化合物であつてもよい。さら
にこれらの有機ヨウ素化合物は、反応に悪影響を及ぼさ
ない他の置換基、例えば、ヨウ素以外のハロゲン原子、
低級アルキル基、低級アルコキシ基、エステル基、ニト
ロ基、アシル基、アロイル基、カルボキシル基、シアノ
基、アミド基などの置換基によつて置換されていてもよ
い。これらの有機ヨウ素化合物の中で特に好ましいの
は、芳香族ヨウ素化合物であり、例えば、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼ
ン、プロピルベンゼン、キユメン、トリメチルベンゼ
ン、テトラメチルベンゼン、ナフタリン、アンスラセン
などの芳香族炭化水素の芳香環の水素が1個以上のヨウ
素によつて置換された化合物類;ビリジン、キノリン、
ピピリジンなどのヘテロ芳香族化合物の芳香環の水素が
1個以上のヨウ素によつて置換された化合物類;式 〔ただし、Aは単なる結合、または−O−、−S−、−
SO2−,−CO−,−CH2−,−C(R″)2−(R″は低級ア
ルキル基)などの2価の基を表わす。〕 で示される芳香族炭化水素の芳香環の水素が1個以上の
ヨウ素によつて置換された化合物類などがあげられる。
本発明において用いられる有機カルボン酸塩とは、前記
の有機ヨウ素化合物の有機基とは異なる有機基にカルボ
キシレートアニオン基が結合し、その対イオンとして種
々のカチオン成分を含む塩のことである。
カチオン成分としては、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、銅、銀、亜鉛、水銀、ケイ素、スズなどの1価又は
多価の金属カチオン類;アンモニウム、置換アンモニウ
ム、置換ホスホニウムなどのオニウムカチオンなどが用
いられる。これらの有機カルボン酸塩の中で、アルカリ
金属塩及びアルカリ土類金属塩が好ましく、特に好まし
いのはアルカリ金属塩である。
またこれらの有機カルボン酸塩は、1分子中に2個以上
のカルボン酸塩グループを含むものであってもよい。
これらの有機カルボン酸塩を構成する有機残基として
は、脂肪族基、脂環族基、芳香族基、芳香脂肪族基など
いずれのものも使用できる。例えば、ギ酸塩、酢酸塩、
プロピオン酸塩、酪酸塩、ペンタン酸塩、ヘキサン酸
塩、オクタン酸塩、ドデカン酸塩、オレイン酸塩、シユ
ウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、マレイン酸塩、フマ
ル酸塩、アジピン酸塩、ドデカジカルボン酸塩などの脂
肪族モノ及びポリカルボン酸塩類;シクロプロパンカル
ボン酸塩、シクロペンタンカルボン酸塩、シクロヘキサ
ンカルボン酸塩、シクロヘキサンジカルボン酸塩などの
脂環族モノ及びポリカルボン酸塩類;ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プ
ロピルベンゼン、キユメン、トリメチルベンゼン、テト
ラメチルベンゼン、ナフタリン、アンスラセンなどの芳
香族炭化水素の芳香環の水素が1個以上のカルボン酸塩
基によつて置換された化合物類;ピリジン、キノリン、
ピピリジンなどのヘテロ芳香族化合物の芳香環の水素が
1個以上のカルボン酸塩基によつて置換された化合物
類;式 〔ただし、Aは単なる結合、または−O−,−S−,−
SO2−,−CO−,−CH2−,−C(R″)2−(R″は低級ア
ルキル基)などの2価の基を表わす。〕 で示される芳香族炭化水素の芳香環の水素が1個以上の
カルボン酸塩基によつて置換された化合物類;フエニル
酢酸塩、桂皮酸塩などの芳香脂肪族カルボン酸塩などが
あげられる。
さらにこれらの有機カルボン酸塩は、反応に悪影響を及
ぼさない他の置換基、例えば、ヨウ素以外のハロゲン原
子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、エステル基、
ニトロ基、アシル基、アロイル基、シアノ基、アミド基
などの置換基によつて置換されていてもよい。
一酸化炭素は純一酸化炭素でもよいし、窒素、アルゴ
ン、ヘリウム、低級炭化水素などの反応に悪影響を及ぼ
さない他のガスで希釈されたものであつてもよい。一酸
化炭素は分圧で0.1〜300Kg/cm2、好ましくは1〜200Kg/
cm2の範囲で使用される。
本発明を実施するに当り、有機ヨウ素化合物と有機カル
ボン酸塩とのモル比は特に限定されるものではないが、
好ましくはヨウ素原子が、有機カルボン酸塩のカチオン
成分に対して、0.5〜2.0当量、より好ましくは0.8〜1.5
当量の範囲となるように使用される。
本発明の方法においては、反応溶媒を使用しなくても実
施することができるが、反応に悪影響を及ぼさない溶媒
を用いることは好ましい方法である。このような溶媒と
しては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカ
ン、ペンタデカンなどの脂肪族炭化水素類;シクロヘキ
サン、メチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香
族炭化水素類;アセトニトリル、ベンゾニトリルなどの
ニトリル類;スルホラン、メチルスルホラン、ジメチル
スルホランなどのスルホン類;テトラヒドロフラン、1,
4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル
類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;酢
酸エチル、安息香酸エチルなどのエステル類;N,N−ジメ
チルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−
メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミドなどの
アミド類などがあげられる。
本発明の反応は、180℃以上の温度で実施されることが
必要で、好ましくは200℃以上400℃以下の温度で実施さ
れるとよい。さらにより好ましくは230℃以上350℃以下
の温度範囲である。180℃より低い温度では、反応速度
が遅く実用的ではなく、また400℃以上では副反応が増
大して、目的とするカルボン酸無水物の収率が低下して
くる。
また、反応圧力は通常1〜500Kg/cm2、好ましくは5〜3
00Kg/cm2の範囲で実施される。
また、反応時間は、用いる原料の種類や量あるいは温
度、圧力などの他の反応条件によつて変わるが、通常数
分〜数十時間である。
反応方式としても、回分式、連続式およびこれらの組合
せ等、いずれを採用してもよい。
本発明の方法は、反応式(1)に例示されるように、有
機ヨウ素化合物の有機残基から成る対称型のカルボン酸
無水物と、有機カルボン酸塩の有機残基から成る対称型
のカルボン酸無水物の少くとも2種類のカルボン酸無水
物が容易に得られる。
〔発明の効果〕
本発明の方法により、有機ヨウ素化合物と一酸化炭素お
よび有機カルボン酸塩から、高収率、高選択率で少くと
も2種類の対称型のカルボン酸無水物を、触媒を用いず
製造できることになつた。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明
は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例1 パラメチルヨードベンゼン50mmol、安息香酸ナトリウム
50mmol、トルエン30gをオートクレーブに入れ、オート
クレーブの内部を一酸化炭素で置換した後、一酸化炭素
100Kg/cm2を圧入した。攪拌下に260〜270℃で2時間反
応させた後、冷却し、反応混合物を濾過し、濾液を分析
した結果、パラメチルヨードベンゼンの反応率は100%
で、無水パラトルイル酸及び無水安息香酸がそれぞれ収
率99%、選択率99%で得られていることがわかつた。濾
滓はヨウ化ナトリウムであつた。生成物である2種類の
カルボン酸無水物はガスクロマトグラフイー、赤外線吸
収スペクトル、マススペクトル(GC−MS)などによつて
固定された。
実施例2 安息香酸ナトリウムの代りに安息香酸カリウム50mmolを
用いる以外は実施例1と同様な方法で反応を行つた結
果、無水パラトルイル酸と無水安息香酸がそれぞれ収率
99.2%、選択率99.2%で得られた。
実施例3 安息香酸ナトリウムの代りに安息香酸カルシウム30mmol
を用いる以外は実施例1と同様な方法で反応を行つた結
果、無水パラトルイル酸がパラメチルヨードベンゼン基
準で収率96.0%、選択率98.0%で、また無水安息香酸が
安息香酸カルシウム基準で収率79.1%、選択率97.5%で
得られた。
実施例4 パラメチルヨードベンゼンの代りにヨードベンゼン50mm
olを、安息香酸ナトリウムの代りにパラフルオロ安息香
酸ナトリウム50mmolを用いる以外は実施例1と同様な方
法で反応を行つた結果、無水安息香酸及び4,4′−ジフ
ルオロ無水安息香酸が、それぞれ収率99.0%、選択率9
9.0%で得られた。
実施例5 パラフルオロヨードベンゼン30mmol、パラトルイル酸ナ
トリウム30mmolを用いて実施例1と同様な方法により反
応を行つた結果、4,4′−ジフルオロ無水安息香酸及び
無水パラトルイル酸がそれぞれ収率98.2%、選択率98.2
%で得られた。
実施例6 パラメチルヨードベンゼンの代りにヨードベンゼン50mm
olを、安息香酸ナトリウムの代りに酢酸カリウム50mmol
を用いる以外は実施例1と同様な方法により反応を行つ
た結果、無水安息香酸及び無水酢酸がそれぞれ収率99.0
%、選択率99.0%で得られた。
実施例7 ヨウ化ベンジン30mmol、安息香酸アンモニウム30mmolを
用いて実施例1と同様な方法により反応を行つた結果、
フエニル酢酸無水物及び無水安息香酸がそれぞれ収率9
5.2%、選択率95.5%で得られた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ヨウ素化合物を一酸化炭素及び、有機
    ヨウ素化合物とは異なる有機基を有する有機カルボン酸
    塩とを、触媒の不使用下に、180℃以上の温度条件下に
    反応を行い、有機ヨウ素化合物の有機基のみから成るカ
    ルボン酸無水物と、有機カルボン酸塩の有機基のみから
    成るカルボン酸無水物とを得ることを特徴とするカルボ
    ン酸無水物の製造方法
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