JPH0696570B2 - ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法 - Google Patents

ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法

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JPH0696570B2 JP62275280A JP27528087A JPH0696570B2 JP H0696570 B2 JPH0696570 B2 JP H0696570B2 JP 62275280 A JP62275280 A JP 62275280A JP 27528087 A JP27528087 A JP 27528087A JP H0696570 B2 JPH0696570 B2 JP H0696570B2
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biphenyltetracarboxylic dianhydride
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造
法に関するものである。
[発明の背景] ビフェニルテトラカルボン酸二無水物は、芳香族ポリイ
ミドの製造原料のひとつとして非常に有用な化合物であ
ることが知られている。
従来、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物は、ビフェ
ニルテトラカルボン酸テトラエステルを加水分解してビ
フェニルテトラカルボン酸とし、次いで該ビフェニルテ
トラカルボン酸を加熱無水化して製造されている。
ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルはすでに公
知であり、その製造方法は、たとえば、特公昭57−4464
9号公報、同60−33379号公報、および特開昭60−51150
号公報、同60−51151号公報などに記載されている。
ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの加水分解
は、水とともに酸あるいはアルカリを添加するか、ある
いは、水を添加し2〜300kg/cm2の加圧下に150〜500℃
に加熱する(高圧・高温法)ことにより行なわれる。上
記高温・高圧法については、特公昭57−15098号公報に
詳しい記載がある。
ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの加水分解
により得られたビフェニルテトラカルボン酸は、脱炭酸
反応などを避けるために常圧〜40mmHgの減圧下にて、10
0〜500℃の範囲に加熱して無水化され、ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物が製造されている。
上述のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造方法
は工業的に有利な方法であるが、ビフェニルテトラカル
ボン酸テトラエステルの加水分解、および、ビフェニル
テトラカルボン酸の無水化という二工程を必要とするた
め、さらに改良が望まれる。
[発明の目的] 本発明は、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の改良
された製造法を提供することを目的とする。
[発明の要旨] 本発明は、ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステル
を有機溶媒中に溶解させた状態で、95%濃度以上の濃硫
酸の存在下、かつ、反応液中に2重量%以上の水が存在
することのない条件下に加熱することを特徴とするビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法にある。
[発明の詳細な記述] 本発明の方法は、ビフェニルテトラカルボン酸テトラエ
ステルを有機溶媒中に溶解させた状態で、95%濃度以上
の濃硫酸の存在下、かつ、反応液中に2重量%以上の水
が存在することのない条件下に加熱することにより、一
段階でビフェニルテトラカルボン酸二無水物を製造する
ことを特徴とする。
本発明の方法においては、反応液中に、その全量に対し
て2重量%以上の水が存在していないことが必要であ
り、1重量%以上の水が存在していないことが好まし
い。反応液中に存在する水が、2重量%以上である場合
には、主としてビフェニルテトラカルボン酸が生成し、
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の収量が低減する
ので、好ましくない。
上記ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルは、従
来公知のどのような方法によって製造されたものであっ
てもよいが、特公昭60−33379号公報に開示された方法
により製造された、ビフェニルテトラカルボン酸テトラ
エステルを特に有利に用いることができる。
上記公報に開示された製造法は、有機パラジウム塩と、
塩基性二座配位子との存在下に、反応系に酸素を含む気
体を供給しながら、o−フタル酸ジエステルの酸化カッ
プリングを行なうものであり、ビフェニルテトラカルボ
ン酸テトラエステルの2,2′,3,3′−体、2,3,3′,4′−
体、および3,3′,4,4′−体の三異性体のうち、3,3′,
4,4′−体を選択的に得るものである。上記公報に開示
された方法で用いられるo−フタル酸エステルとして
は、o−フタル酸またはその無水物と、末端に水酸基を
有する化合物(例えば、脂肪族アルコール、芳香族アル
コールなど)とのジエステル化物であればよく、例え
ば、o−フタル酸ジメチル、o−フタル酸ジエチル、o
−フタル酸ジプロピル、o−フタル酸ジブチルなどのo
−フタル酸ジ低級アルキルエステルを好適に挙げること
ができる。本発明の方法は、上述の方法でo−フタル酸
ジエステルとして、o−フタル酸ジメチルを用いた場合
に、特に有利に適用することができる。
上述の製造法によって得られた酸化カップリング反応液
を蒸留して反応生成物中の高沸点生成物を除去したの
ち、メタノールで晶析することにより、高い純度を有す
る3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエ
ステルが得られる。
本発明の方法においては、ビフェニルテトラカルボン酸
テトラエステルとして3,3′,4,4′−体を有利に用いる
ことができるが、2,3,3′,4′−体を用いてもよい。
本発明の方法では、上記ビフェニルテトラカルボン酸テ
トラエステルを有機溶媒中に溶解させた状態で加熱する
ことが必要である。
上記有機溶媒は、硫酸、ビフェニルテトラカルボン酸テ
トラエステルおよびビフェニルテトラカルボン酸二無水
物となんら反応することのない溶媒であって、水と共沸
する性質を有することが好ましい。さらに、上記有機溶
媒は、実質的に無水であることが好ましい。このような
有機溶媒を使用して加熱処理を行なうことにより、反応
液中に存在する、あるいは、生成する水を有利に除去す
ることができる。
上記有機溶媒として例えば、トルエン、キシレン、エチ
ルベンゼン、イソプロピルベンゼン、1,2,4−トリメチ
ルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒を使用すること
ができるが、キシレンおよび1,2,4−トリメチルベンゼ
ンを好適に用いることができる。上記有機溶媒の使用量
は、ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステル10g当
り20〜200ml、好ましくは50〜150mlである。
上記濃硫酸は、濃度が95%以上であることが必要であ
る。硫酸の濃度が95%未満である場合には、反応系に含
有される水分が増加することになるので好ましくない。
上記濃硫酸の使用量は、反応系に含有される水分を上記
の範囲内に維持できる量であれば特に限定するものでは
ないが、好ましくはビフェニルテトラカルボン酸テトラ
エステル10g当り0.5〜5ml、さらに好ましくは1〜3mlで
ある。
次いで、上述のビフェニルテトラカルボン酸テトラエス
テルの有機溶媒溶液を加熱する。上記の加熱は、上記有
機溶媒または水の沸点以上で行なうことが好ましく、通
常100〜300℃、さらに、140〜250℃の温度範囲にて、還
流して行なうことが好ましい。加熱処理時間は、通常1
〜10時間、さらに、2〜7時間の範囲であることが好ま
しい。
上述の加熱処理は、ビフェニルテトラカルボン酸テトラ
エステルの有機溶媒溶液に、さらに低級脂肪族カルボン
酸を添加して行なうことが好ましい。反応液中にビフェ
ニルテトラカルボン酸テトラエステルと低級脂肪族カル
ボン酸とを共存させることにより、ビフェニルテトラカ
ルボン酸テトラエステルからアルキル基が脱離し低級脂
肪族カルボン酸エステルを生成して反応液から除去され
るので、目的の酸無水物の生成反応が円滑に進行し収率
が向上する傾向がある。上記の低級脂肪族カルボン酸と
しては、炭素数2〜5の脂肪族カルボン酸が好ましく、
たとえば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸などの低
級脂肪族カルボン酸を挙げることができるが、酢酸が特
に好ましい。上記の低級脂肪族カルボン酸の使用量は、
特に限定するものではないが、ビフェニルテトラカルボ
ン酸テトラエステル10g当り2〜20ml、好ましくは5〜1
0mlである。
本発明の方法により生成したビフェニルテトラカルボン
酸二無水物は、結晶となって溶媒から析出するので、容
易にこれを濾別することができる。生成したビフェニル
テトラカルボン酸二無水物が、異性体混合物である場合
には、上記濾別操作ののちに、アセトンあるいは無水酢
酸を用いて、分別結晶することにより各異性体を分離回
収することができる。アセトンあるいは無水酢酸を用い
るビフェニルテトラカルボン酸二無水物の分別結晶法に
ついては、特公昭51−23498号公報に詳しい記載があ
る。
上述のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の結晶は、
従来公知の方法、例えばアセトンあるいはエーテルで洗
浄したのち乾燥するなどして、さらに精製することがで
きる。
[発明の効果] 本発明の方法により、ビフェニルテトラカルボン酸テト
ラエステルを加水分解してカルボン酸とすることなく、
エステルから直接に酸二無水物を製造することができ
る。
本発明の方法は、高圧下または減圧下にて操作すること
なく、一工程でビフェニルテトラカルボン酸二無水物を
得ることができるので、工業的に極めて有利な方法であ
る。
次に本発明の実施例を示す。
[実施例1] 300mlの三ッ口フラスコに、攪拌機、水分定量器を下部
につけた還流冷却器、温度計を取り付け、3,3′,4,4′
−ビフェニルテトラカルボン酸テトラメチル(以下、s
−ダイマーと略記する)10g、キシレン50ml、酢酸5mlお
よび、濃硫酸(95%)1mlを入れ、油浴上にて還流し
た。上記反応液に含まれる水分は、反応液全体の0.8重
量%であった。
約1時間後に、均一溶液から白色沈澱が析出した。その
まま4時間還流を続け、計5時間反応させた。還流液の
一部(20ml)は水分定量器に留出した。
反応終了後、沈澱を濾取しアセトンで洗浄したのち乾燥
して、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物(以下、s−BPDAと略記する)7.21gを得た。収率
は95%であった。
添付した図面(第1図)に上述の反応で得られたs−BP
DAのIRスペクトル(KBr錠剤法で測定)を、下記に元素
分析の結果をそれぞれ示す。
C H 実験値 65.36 2.04 計算値 65.32 2.06 (C16H6O6) [実施例2] キシレンの代りに1,2,4−トリメチルベンゼンを使用し
た以外は実施例1と同様にして、s−BPDAを製造した。
上記のs−BPDAの製造において、反応液に含まれる水分
は、反応液全体の0.8重量%であった。
s−BPDAの収量は7.26g、収率は95%だった。
[実施例3] キシレン150ml、酢酸10ml、および濃硫酸2mlを使用した
以外は、実施例1と同様にして、s−BPDAを製造した。
上記のs−BPDAの製造において、反応液に含まれる水分
は、反応液全体の0.9重量%であった。反応中に、留出
液約100mlを留去した。
s−BPDAの収量は7.54g、収率は99%だった。
[実施例4] 酢酸の代りにプロピオン酸を使用した以外は、実施例3
と同様にして、s−BPDAを製造した。上記のs−BPDAの
製造において、反応液に含まれる水分は、反応液全体の
0.9重量%であった。
s−BPDAの収量は7.50g、収率は99%だった。
[実施例5] s−ダイマー10g、キシレン70ml、および濃硫酸3mlを使
用し、反応時間を6時間とした以外は、実施例1と同様
にして、s−BPDAを製造した。上記のs−BPDAの製造に
おいて、反応液に含まれる水分は、反応液全体の0.8重
量%であった。
s−BPDAの収量は4.09g、収率は54%だった。
[実施例6] s−ダイマーの代りに2,3,3′,4′−ビフェニルテトラ
カルボン酸テトラメチルを使用した以外は、実施例1と
同様にして、油浴上にて6時間還流した。上記反応液に
含まれる水分は、0.8重量%であった。その後、反応液
を室温に放置すると、2,3,3′,4′−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物(以下、a−BPDAと略記する)が析
出した。沈殿を濾取し、エーテルで洗浄して、a−BPDA
7.06gを得た。収率は93%であった。
添付した図面(第2図)に上述の反応で得られたa−BP
DAのIRスペクトル(KBr錠剤法で測定)を、下記に元素
分析の結果をそれぞれ示す。
C H 実験値 65.43 2.18 計算値 65.32 2.06 (C16H6O6
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で得られたs−BPDAのIRスペクトル
(KBr錠剤法で測定)である。 第2図は、実施例6で得られたa−BPDAのIRスペクトル
(KBr錠剤法で測定)である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステ
    ルを有機溶媒中に溶解させた状態で、95%濃度以上の濃
    硫酸の存在下、かつ、反応液中に2重量%以上の水が存
    在することのない条件下に加熱することを特徴とするビ
    フェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法。
  2. 【請求項2】上記の加熱を、反応液中に1重量%以上の
    水が存在することのない条件下にて行なうことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のビフェニルテトラカル
    ボン酸二無水物の製造法。
  3. 【請求項3】上記の反応において、95%濃度以上の濃硫
    酸の使用量が、ビフェニルテトラカルボン酸テトラエス
    テル10g当り0.5〜5mlであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のビフェニルテトラカルボン酸二無水
    物の製造法。
  4. 【請求項4】上記有機溶媒が、実質的に無水の芳香族炭
    化水素系溶媒であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造
    法。
  5. 【請求項5】上記の加熱を低級脂肪族カルボン酸の存在
    下に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造法。
  6. 【請求項6】上記の加熱を酢酸の存在下に行なうことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のビフェニルテト
    ラカルボン酸二無水物の製造法。
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