JPH07206763A - 精製3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸又はその酸二無水物の製造方法 - Google Patents

精製3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸又はその酸二無水物の製造方法

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JPH07206763A
JPH07206763A JP526094A JP526094A JPH07206763A JP H07206763 A JPH07206763 A JP H07206763A JP 526094 A JP526094 A JP 526094A JP 526094 A JP526094 A JP 526094A JP H07206763 A JPH07206763 A JP H07206763A
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water
bptc
purified
acid
biphenyltetracarboxylic acid
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Toranosuke Saito
寅之助 斎藤
Kenichi Ikemoto
憲一 池本
Hironori Kadomachi
博記 角町
Masayuki Takaguchi
昌之 高口
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Sanko Co Ltd
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Sanko Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度の3,3’,4,4’−ビフェニルテ
トラカルボン酸及びその酸二無水物を、特殊な装置、操
作及び薬品等を必要とすることなく、高純度で効率よく
製造する方法を提供する。 【構成】 粗製3,3’,4,4’−ビフェニルテトラ
カルボン酸を、水と水に可溶な不活性有機溶剤とからな
る混合溶剤を用いて再結晶精製することからなる精製
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の製
造方法、及びこのようにして得られた精製3,3’,
4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸を脱水環化処理
することからなる、精製3,3’,4,4’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性、耐候性、耐薬
品性等に優れたポリイミド樹脂の製造原料として有用な
精製3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
(以下BPTCと略記する)又はその酸二無水物(以下
BPDAと略記する)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、BPTC及びBPDAの製造方法
として種々の方法が提案されている。その主な方法とし
ては、例えば、フタル酸を触媒の存在下、脱水素二量化
反応させて主生成物としてBPTCを得るか、又はフタ
ル酸のジアルキルエステルを触媒の存在下、脱水素二量
化反応させて得られるBPTCのテトラアルキルエステ
ルを加水分解してBPTCを得、それらのBPTCを脱
水環化反応させてBPDAを製造する方法がある(特開
昭64−48号、特開平5−222024号)。しかし
ながら、それらの方法により最終的に得られるBPDA
は、異性体、未反応原料、副生物、触媒、助触媒あるい
は反応助剤等の種々の無機及び有機化合物の不純物を含
有するため、純度は必ずしも高くない。
【0003】また、4−ハロゲノフタル酸アルカリ金属
塩を、水酸化アルカリ水溶液中で、担体に担持させた金
属パラジウム触媒及びメタノール等の還元剤の存在下
で、脱ハロゲン化二量化反応させてBPTCを製造する
方法がある(特開昭55−20705号)。この方法に
おいては、脱ハロゲン化二量化反応後、反応液を濾過し
てパラジウム触媒を分離し、濾液に酸を加えてBPTC
を析出させ、濾過分離する。しかし、この工程で得られ
るBPTCは非常に微細な結晶でいわゆるチキソトロピ
ィーを示すため、極めて濾過が困難で、母液切り及び洗
浄が十分に行なえない。このため得られる粗製BPTC
中には前記の場合と同様に種々の無機及び有機化合物の
不純物が含まれる。
【0004】従来、かかる粗製BPTCの脱水環化反応
により純度の高いBPDAを製造する方法としては、次
ぎのような方法が提案されている。 (1)粗製BPTCを無水酢酸のような脂肪族の酸無水
物等の存在下で加熱し、脱水、環化してBPDAを得る
方法。 (2)粗製BPTC又は粗製BPDAを加熱、昇華さ
せ、その蒸気を冷却してBPDAを得る方法(特開昭6
1−249977号、特開昭62−257934号)。 (3)粗製BPTCを、pKa2.5以下の酸を含む水
媒体中で、加圧下において再結晶精製した後、加熱脱水
環化してBPDAを得る方法(特開平3−74379
号)。 (4)粗製BPTCを水と有機溶剤との混合溶剤で洗浄
処理した後、加熱脱水環化してBPDAを得る方法(特
開平4−21654号)。
【0005】しかしながら上記(1)の方法は、腐食性
が高く、刺激臭の強い無水酢酸等を使用するため、取り
扱いが不便であるとともに大量の無水酢酸等を消費する
ので、環境、安全、衛生、コスト等の点からも工業的に
不利である。上記(2)の方法においては、加熱により
脱水環化と昇華精製とを行なうものであるが、大規模な
装置を必要とし、フタル酸、無水フタル酸等も同時に随
伴昇華するので、精製操作には特別の工夫を必要とし、
また精製効率の点でも疑問が残る。上記(3)の方法に
おいては、pKa2.5以下の酸を含む水媒体中で高
温、高圧下での再結晶精製を行なうため、耐酸性のガラ
スライニング製オートクレーブ等特殊装置を必要とし、
また安全上からもコスト面からも得策でない。上記
(4)の方法は洗浄処理であり、粗製BPTCの微細結
晶の付着母液の置換が困難で、特に結晶中に包含された
不純物の除去はほとんど不可能で、精製効率が小さく、
問題点が多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは従来技術
のかかる問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、精
製BPDAの製造に当たっては、原料のBPTCを十分
な程度に精製して使用することが、装置的、操作的及び
収率的、品質的にも最も好ましいとの観点から、特殊な
装置類、操作あるいは薬品等を必要とせず、簡便で経済
的な手段によって高純度のBPTC及びBPDAを製造
する方法を開発した。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、粗製
BPTCを、水と水に可溶な不活性有機溶剤とからなる
混合溶剤を用いて、容易に再結晶精製して高純度のBP
TCを製造する方法、及びこのようにして高純度のBP
TCを製造し、引き続いて脱水環化処理して高純度のB
PDAを製造する方法を提供するものである。
【0008】以下に本発明についてさらに詳細に説明す
る:本発明の製造方法で用いる粗製BPTCは、フタル
酸を触媒の存在下で直接脱水素二量化反応させる方法
や、4−ハロゲノフタル酸を触媒の存在下で脱ハロゲン
化二量化反応させる方法等によって製造することができ
る。例えば4−ブロモフタル酸を、水酸化ナトリウム水
溶液中で、5%パラジウム/カーボン触媒の存在下、メ
タノールを共存せしめて、70〜80℃で5〜12時
間、脱ブロム化二量化反応せしめた後、反応混合液を濾
過して触媒を濾別し、濾液に塩酸水を加えて酸析し、析
出物を濾過、洗浄することにより粗製BPTCが得られ
る。粗製BPTC中には、副生物のフタル酸、原料不純
物からの異性体、反応補助薬品等の無機及び有機化合物
系不純物が含まれており、これをそのまま加熱、脱水環
化してBPDAとした場合には、特にポリイミド樹脂の
製造原料として用いることは品質的に困難である。
【0009】また、このように通常の酸析法によって得
られた粗製BPTCは、単に水や熱水により洗浄精製し
ようとしても、粒子が極めて微細であり、粘性(チキソ
トロピー)があるため濾過液切れが悪く、洗浄効果及び
洗浄効率が悪く、含水率が高く、取り扱いが困難で、実
用的でない。
【0010】本発明者らはかかる問題点を克服すべく研
究を重ねた結果、粗製BPTCを水と水に可溶な不活性
有機溶剤とからなる混合溶剤を用いて再結晶精製するこ
とにより、簡便に精製BPTCを得ることができる方法
を見出した。本発明で用いることのできる不活性有機溶
剤としては、水との混合状態において加熱時にBPTC
を十分に溶解することが可能で、冷時溶解度が実用的に
小さいことが好ましく、このような条件に適合する不活
性有機溶剤として、ジオキサン、テトラヒドロフラン、
エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリ
コールジメチルエーテル等が例示される。メタノール、
エタノール等のアルコール類や有機アミン類は、BPT
Cとエステル化反応や造塩反応を起こす可能性があるの
で、一般的には好ましくないが、目的によっては、例え
ばBPTCのメチルエステル化工程が続く場合等では使
用可能である。
【0011】水とこれらの有機溶剤との混合割合及び粗
製BPTCに対する該混合溶剤の使用割合は、混合溶剤
の沸点及び混合溶剤中でのBPTCの溶解度によって、
再結晶精製操作に有利なように適宜選定される。ジオキ
サンを用いる場合について例示すれば、水とジオキサン
との混合割合は、水1重量部に対しジオキサン0.1〜
10重量部、好ましくは0.4〜4重量部である。混合
溶剤の使用量は、粗製BPTC1重量部に対し該混合溶
剤3〜20重量部、好ましくは5〜15重量部である。
また粗製BPTCの溶解温度は混合溶剤の水とジオキサ
ンの混合割合によっても変わるが、水とジオキサンとか
らなる混合溶剤の沸点は一般的には92℃〜102℃の
範囲であるので、操作上、安全上からは60℃〜90
℃、好ましくは70℃〜85℃において完溶しうるよう
に、該混合溶剤の使用量を選択することができる。さら
に、必要に応じて脱色剤として活性炭、活性白土あるい
は白土等を使用することができる。活性炭を使用すると
特に効果が大きいので、好ましい。
【0012】粗製BPTCを混合溶剤に加熱溶解し、必
要ならば脱色処理を行ない、熱濾過し、濾液を好ましく
は徐冷して結晶を析出させ、濾過、洗浄して目的の精製
BPTCを得る。この場合、析出結晶の濾別は良好で、
チキソトロピーや濾過液切れ、洗浄困難等の問題の発生
は認められない。また単なる洗浄処理法とは違い、溶剤
に完全に溶解せしめる操作を経るので、粗製BPTC結
晶中に包含される無機及び有機化合物の不純物も除去可
能で、高純度の目的物が得られる。このようにして得ら
れた精製BPTCを通常の脱水環化反応させることによ
り精製BPDAが得られる。この精製BPTCを、例え
ば200℃〜240℃で0.5〜10時間加熱脱水環化
せしめて精製BPDAが得られ、該BPDAの純度は9
9.8%以上、無機化合物含有量はNaとして1ppm
以下であり、高信頼性の要求される製品用材料、特にポ
リイミド樹脂用製造原料として十分に使用に耐えうる品
質のものである。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する: 実施例1 2リットル容四ツ口反応フラスコに、4−ブロモフタル
酸の脱ハロゲン化二量化反応によって得られた粗製BP
TC(2水和物)(Na含量85ppm,純度95.6
%)124gを仕込み、さらにジオキサン620g及び
精製水620gを加えた。攪拌下に徐々に昇温させたと
ころ、80℃付近で完溶した。溶解した後に熱時濾過
し、濾液を徐冷し、10℃付近で析出物を濾別した。湿
濾塊を精製水500gに加えてスラッジングした後、湿
濾塊を約100℃で5時間乾燥した。得られた精製BP
TC(2水和物)の白色結晶性粉末の収量は85g、再
結晶収率は68.5%、純度は99.8%以上、Na含
量は1ppm以下であった。また再結晶濾過母液からジ
オキサンを蒸留回収した後の残液からBPTC32gが
回収された。
【0014】実施例2 実施例1で得られた精製BPTC(2水和物)10g
を、40mmHgの減圧下、220℃で3時間、加熱脱
水環化反応させて、精製BPDAの白色結晶性粉末7.
5gを得た。純度は99.8%以上、Na含量は1pp
m以下、融点は301℃であった。
【0015】実施例3 2リットル容四ツ口反応フラスコに、4−ブロモフタル
酸の脱ハロゲン化二量化反応によって得られた粗製BP
TC(2水和物)(Na含量85ppm,純度95.6
%)100gを仕込み、さらにテトラヒドロフラン60
0g及び精製水400gを加えた。攪拌下に徐々に昇温
させたところ、65℃付近で完溶した。溶解した後に熱
時濾過し、濾液を徐冷し、10℃付近で析出物を濾別し
た。湿濾塊を精製水500gに加えてスラッジングした
後、湿濾塊を約100℃で5時間乾燥した。得られた精
製BPTC(2水和物)の白色結晶性粉末の収量は64
g、再結晶収率は64%、純度は99.8%以上、Na
含量は1ppm以下であった。また再結晶濾過母液から
テトラヒドロフランを蒸留回収した後の残液からBPT
C30gが回収された。
【0016】実施例4 実施例3で得られた精製BPTC(2水和物)10gを
実施例2と同様の処理により脱水環化反応させて、精製
BPDAの白色結晶性粉末7.5gを得た。純度は9
9.8%以上、Na含量は1ppm以下、融点は301
℃であった。
【0017】実施例5 実施例3で用いたテトラヒドロフランの代りに等量のエ
チレングリコールジメチルエーテルを用い、実施例3と
同様に処理した。この実施例においては80℃付近で完
溶した。得られた精製BPTC(2水和物)の白色結晶
性粉末の収量は66g、再結晶収率は66%、純度は9
9.8%以上、Na含量は1ppm以下であった。また
再結晶濾過母液からエチレングリコールジメチルエーテ
ルを蒸留回収した後の残液からBPTC28gが回収さ
れた。
【0018】実施例6 実施例5で得られた精製BPTC(2水和物)10gを
実施例2と同様の処理により脱水環化反応させて、精製
BPDAの白色結晶性粉末7.3gを得た。純度は9
9.8%以上、Na含量は1ppm以下、融点は301
℃であった。
【0019】実施例7 実施例5で用いたエチレングリコールジメチルエーテル
の代りに等量のジエチレングリコールジメチルエーテル
を用い、実施例5と同様に処理した。実施例5と同等の
結果で精製BPTC(2水和物)の白色結晶性粉末を得
た。
【0020】実施例8 1リットル容四ツ口反応フラスコに、4−ブロモフタル
酸の脱ハロゲン化二量化反応によって得られた湿濾塊の
ままの粗製BPTC115g(BPTC2水和物50g
含有)を仕込み、さらにジオキサン250g及び精製水
200gを加え、攪拌しながら加熱したところ、80℃
付近で完溶した。これに活性炭0.5gを添加し、約8
5℃で熱濾過し、濾液を徐冷し、約10℃で析出物を濾
別した。湿濾塊を精製水150gで洗浄した後、100
℃で5時間乾燥した。得られた精製BPTC(2水和
物)の白色結晶性粉末の収量は35g、再結晶収率は7
0%、純度は99.8%以上、Na含量は1ppm以下
であった。
【0021】実施例9 実施例8で得られたBPTC(2水和物)10gを実施
例2と同様に操作して脱水環化反応させて、精製BPD
Aの白色結晶性粉末7.6gを得た。純度は99.8%
以上、Na含量は1ppm以下、融点は301℃であっ
た。
【0022】比較例 1リットル容四ツ口反応フラスコに、実施例1で使用し
た粗製BPTCと同じもの(2水和物)(純度95.6
%、Na含量85ppm)100gとアセトン350g
及び精製水350gを仕込み、室温(25℃付近)で3
0分間攪拌した後濾過し、精製水500gで洗浄した。
濾過、洗浄は極めて困難で長時間を要した。100℃で
10時間乾燥して白色粉末のBPTC70gを得た。精
製収率は70%、純度は98.5%、Na含量は24p
pmであった。
【0023】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、特殊な装
置、操作あるいは薬品等を必要とせず、簡便で効率よく
高純度のBPTC及びBPDAを製造することができ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粗製3,3’,4,4’−ビフェニルテ
    トラカルボン酸を、水と水に可溶な不活性有機溶剤とか
    らなる混合溶剤を用いて再結晶精製することを特徴とす
    る、精製3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボ
    ン酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 粗製3,3’,4,4’−ビフェニルテ
    トラカルボン酸を、水と水に可溶な不活性有機溶剤とか
    らなる混合溶剤を用いて再結晶精製して得られた精製
    3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸を脱
    水環化処理することを特徴とする、精製3,3’,4,
    4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 水に可溶な不活性有機溶剤がジオキサ
    ン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチル
    エーテル又はジエチレングリコールジメチルエーテルで
    ある請求項1又は2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 水に可溶な不活性有機溶剤がジオキサン
    であり、水とジオキサンとの混合割合は、水1重量部に
    対しジオキサン0.1〜10重量部であり、その混合溶
    剤の使用量は、粗製3,3’,4,4’−ビフェニルテ
    トラカルボン酸1重量部に対し該混合溶剤3〜20重量
    部である請求項1又は2記載の製造方法。
JP526094A 1994-01-21 1994-01-21 精製3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸又はその酸二無水物の製造方法 Pending JPH07206763A (ja)

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