JPS6033379B2 - ビフェニルテトラカルボン酸エステルの製造法 - Google Patents

ビフェニルテトラカルボン酸エステルの製造法

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JPS6033379B2
JPS6033379B2 JP54061531A JP6153179A JPS6033379B2 JP S6033379 B2 JPS6033379 B2 JP S6033379B2 JP 54061531 A JP54061531 A JP 54061531A JP 6153179 A JP6153179 A JP 6153179A JP S6033379 B2 JPS6033379 B2 JP S6033379B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、パラジウム触媒を使用して、オルソフタル
酸ェステルを、分子状酸素雰囲気中で、酸化カップリン
グ反応させて、選択的に3・3・4・4−ビフェニルテ
トラカルボン酸テトラアルキルェステル(以下、S−B
PTTと略記することもある)を製造する方法に係るも
のである。
従来、パラジウム系触媒を使用して、酸素雰囲気中で、
芳香族化合物を酸化カップリング反応させて、ビフェニ
ル類を製造する方法は、種々方法が知られていた。例え
ば、特公昭48−1054号公報には、ベンゼン系の芳
香族化合物を、酸素雰囲気中および加圧下で、有機パラ
ジウム塩の存在下に、無溶媒液相中で、脱水素二量化(
酸化カップリング反応)することによってビフヱニル化
合物を製造する方法が記載されている。しかしながら、
前述の従釆公知の芳香族化合物の酸化カップリング方法
では、芳香族化合物としてオルソフタル酸ェステルを使
用した場合には、酸化カップリング反応の二量化生成物
として、2・3・3・4ービフェニルテトラカルボン酸
テトラェステル(以下、a−BPTTと略記することも
ある)と3・3・4・4ービフエニルテトラカルボン酸
テトラェステル(S−BPTT)とが主として生成し、
a−BPTTがS−BPTTよりも多く生成することが
一般的であった。
しかしながら、3・3・4・4′ービフエニルテトラカ
ルボン酸テトラヱステル(S−BPTT)は、芳香族ポ
リィミド製造用のカルボン酸二類水物の中間原料として
、a−BPTTよりはるかに重要な化合物であるので、
S−BPTTが高い選択率で生成し、a−BPTTなど
の副生物がなるべく生成しないような酸化カップリング
方法が期待されていたのである。
この発明者らは、オルソフタル酸ェステルの酸化カップ
リング反応において、3・3・4・4−ビフェニルテト
ラカルボン酸テトラェステル(S−BPTT)を高い選
択率で製造することができる方法について、鋭意研究し
た結果、有機パラジウム塩と、特定量の1・10ーフェ
ナントロIJンおよび/またはQ・Q′ビピリジルとを
併用するか、あるいは、有機パラジウム塩と1・10−
フェナントロリンおよび/またはQ・〇′−ビピリジル
とのキレート化物を使用すれば、S−BPTTを高い選
択率で得られることを見出し、この発明を完成した。
すなわち、この発明は、 【a} 有機パラジウム塩と、その有機パラジウム塩に
対して0.9〜4倍モルの1・10−フェナントロリン
および/またはQ・Q′−ビピリジルとを、反応液中に
添加するか、あるいは、‘b} 有機パラジウム塩と、
1・10ーフェナントロリンおよび/またはQ・Q′ー
ビピリジルとのキレート化物を反応液中に添加して、オ
ルソフタル酸ェステルを、分子状酸素の存在する雰囲気
で、酸化カップリング反応させることを特徴とするビフ
ェニルテトラカルボン酸ェステルの製造法に関するもの
である。
この発明の方法によれば、酸化カップリング反応によっ
て得られる二量体中のa−BPTT/S−BPTT比が
0.01〜0.6と小さく、S−BPTTが選択的に生
成するのである。
この発明の方法において使用するオルソフタル酸ェステ
ルとは、オルソ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とのジェステル化物であればよく、
例えば、オルソフタル酸ジメチルェステル、オルソフタ
ル酸ジェチルェステル、オルソフタル酸ジブロピルェス
テル、オルソフタル酸ジブチルェステルなどのオルソフ
タル酸ジ低級アルキルェステルを好適に挙げることがで
きる。
この発明の方法で使用する有機パラジウム塩としては、
有機カルボン酸のパラジウム塩、または、Bージケトン
類のパラジウムキレート塩を挙げることができる。
その有機カルボン酸のパラジウム塩としては、炭素数1
〜5の脂肪族モノカルボン酸のパラジウム塩、例えば、
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸などのパラジ
ウム塩、または、芳香族カルボン酸のパラジウム塩、例
えば安息香酸、テレフタル酸などのパラジウム塩を挙げ
ることができる。
また、8−ジケトン類のパラジウムキレート塩としては
、アセチルアセトン、ベンゾィルアセトン、トリフルオ
ロアセチルアセトンなどのパラジウムキレート塩を挙げ
ることができる。この発明の方法では、炭素数1〜3の
脂肪族モノカルボン酸のパラジウム塩、特に酢酸パラジ
ウムが、有機パラジウム塩として好適である。この発明
の方法において、有機パラジウム塩と、1・10ーフエ
ナントロリンおよび/またはQ・Q′ービピリジルとを
、反応液中に添加して、オルソフタル酸ェステルを、分
子状酸素の存在する雰囲気で、酸化カップリング反応を
行う場合には、有機パラジウム塩の使用量は、オルソフ
タル酸ェステルの使用量に対して0.0001〜0.1
倍モル、特に、0.002〜0.01倍モルの割合とな
るような量であることが好ましい。上述の場合に、1・
10−フェナントロリンおよび/またはQ・Q′ービピ
リジルの総使用量は、前記有機パラジウム塩の使用量に
対して、0.9〜4倍モル、好ましくは、0.95〜3
倍モルの割合となるような量である。
前述の1・10−フェナントロリンおよび/またはQ・
Q′ービピリジルの総使用量が、前記下限の量より少な
いと、酸化カップリング反応においてS−BPTTが選
択的に生成せず、むしろa−BPTTの生成量がS−B
PTTより多くなることがあるので適当ではなく、また
、前記上限の量より多く使用すると二量体の生成量が非
常常に少なくなるので適当ではない。
この発明の方法において使用する有機パラジウム塩と、
1・10ーフェナントロリンおよび/またはQ・Q′−
ビピリジルとのキレート化物は、1・10−フエナント
ロリンおよび/またはQ・Q′ービピリジルと、有機パ
ラジウム塩とを、有機溶媒(例えば、ベンゼン、キシレ
ン、アセトン、ジ塩化メチレン、クロルベンゼンなど)
に溶解して混合し、室温で0.5〜1畑時間櫨拝しなが
らキレート化反応し、その後、有機溶媒を除去して、単
離することができる。
前記のキレート化物の製造において、有機パラジウム塩
と、1・10−フエナントロリンおよび/またはQ・Q
′ービピリジルとの使用量比は、約1:0.9〜0.9
:1のモル比程度の範囲内であることが好ましい。また
、前記キレート化合物の製造において使用する有機パラ
ジウム塩は、すでに説明した有機パラジウム塩をそのま
ま使用することができ、特に炭素数1〜5の脂肪族モノ
カルボン酸のパラジウム塩が好適である。この発明の方
法において、前述のキレート化物の使用量は、オルソフ
タル酸ェステルの使用量に対して0.0001〜0.1
倍モル、特に0.002〜0.01倍モル程度の割合と
なるような量であればよい。
この発明の方法は、反応液に有機鋼塩を添加してもよく
、その場合には、酸化カップリング反応を、酸素分圧の
低い状態で行っても、触媒のパラジウム成分がパラジウ
ム黒として析出することがないので、酸素分圧の低い反
応系において好適であり、特定の反応条件において、二
量化物の収率が高く、触媒活性の持続時間も長くなるの
で好適である。その有機鋼塩としては、例えば、ギ酸銅
、酢酸鋼、プロピオン酸銅、シュウ酸銅などの炭素数1
〜5の脂肪族カルボン酸の銅塩、またはアセチルアセト
ン、ベンゾイルアセトンなどの3ージケトン類の銅キレ
ート塩を挙げることができる。その際、有機銅塩の使用
量は、有機パラジウム塩、あるいは、有機パラジウム塩
と1・10−フエナントロリンおよび/またはQ・Q′
ービピリジルとのキレート化物に対して0.01〜10
倍モル、特に0.02〜5倍モル、さらに好ましくは0
.02〜2倍モル程度の割合となるような量であること
が好ましい。この発明の方法において、酸化カップリン
グ反応の反応条件としては、反応温度が50〜3000
0、特に100〜23000であることが好ましく、ま
た、反応圧が常圧〜30の気圧、特に常圧〜10逆気圧
程度であることが好ましい。なお、有機銅塩を使用する
場合には、酸化カップリング反応の反応条件は、反応温
度が140〜250℃、特に165〜230ooであっ
て、反応圧が常圧〜50気圧、特に常圧〜1疎気圧、さ
らに好ましくは常圧〜5気圧であって、酸素分圧が0.
05〜1疎気圧、特に0.07〜5気圧、さらに好まし
くは0.09〜3気圧であることが好ましく、さらに、
分子状酸素を含有するガスを反応系内に流通させ(特に
反応液中にバブリングさせる)、酸化カップリング反応
を行うことが好適である。
反応温度は、50ooより低いと酸化カップリング反応
がほとんど起らなくなるので好ましくなく、また300
00より高いと、副反応がさかんとなり目的物であるビ
フェニル化合物がほとんど得られなくなるので好ましく
ない。
この発明の方法では、分子状酸素の存在する雰囲気で酸
化カップリング反応を行うのであるが、その分子状酸素
は、純酸素ガスをそのまま使してもよく、爆発などの危
険を防止するために、不活性ガス、例えば窒素ガス、炭
酸ガスなどで稀釈された酸素含有ガスとして使用するこ
ともできる。
この発明の方法では、反応系における酸素分圧は、0.
05〜20ぴ気圧、特に0.1〜5ぴ気圧の範囲内であ
ることが好ましい。なお、この発明の方法では、前述の
有機銅塩を使用しない場合には酸素分圧を少くとも2気
圧以上、特に3気圧以上にすることが望ましく、酸素分
圧を5〜100気圧にして、酸化カップリング反応を行
うことが好適である。この発明の方法では、酸化カップ
リング反応系に、特定の有機化合物、例えばジメチルス
ルホキシドジメチルホルムアミド、アセトニトリル、酢
酸などはまたは水を、溶媒として多量に添加することが
できないが、エチレングリコールジアセテート、アジピ
ン酸メチルなどの有機酸ェステル、n−ブチルメチルケ
トン、エチルメチルケトン、ィソプロピルェチルケトン
などのケトン化合物を、反応溶媒として多量添加するこ
とができる。
この発明の方法では、前記の有機酸ェステル、ケトン化
合物を溶媒として使用した場合には、酸化カップリング
反応での生成物の収率が向上することがあるが、酸化カ
ップリング反応に際してまったく溶媒を使用しないで反
応を行なわせることができる。さらに、この発明の方法
では、酸化カップリング反応系に、特定の無機化合物、
例えば酢酸ソーダ、塩化リチウム、硫酸カリウム、硫酸
などを少量でも添加することは適当ではないが、例えば
、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトンなどの8ージ
ケトン化合物、またはtーブチルベルオキシド、tーブ
チルヒドロキシベルオキシド、t−ブチルベンゾェート
などのベルオキシド化合物を添加して酸化カップリング
反応を行うことができる。
前記の8ージケトン化合物の使用量は、有機パラジウム
塩の使用量に対して0.5〜1の音モル、特に0.5〜
4倍モルの割合となるような量であることが好ましく、
前記のベルオキシド化合物の使用量は、有機パラジウム
塩の使用量に対して2〜1の音モルの割合となるような
量であることが好ましい。この発明の方法によれば、酸
化カップリング反応の二量体生成物は、3・3・4・4
′.ビフヱニルテトラカルボン酸テトラェステル(S−
BPTT)が主として得られ、a−BPTT/S−BP
TT比が0.6以下、特に0.01〜0.5であって、
S−BPTTが選択的に得られるのである。
反応生成物である3・3′・4・4′−ビフェニルテト
ラカルボン酸テトラェステルの回収は、従来公知の方法
、例えば、蒸留操作およびノまたは晶析操作によって反
応液から容易に分離、回収することができる。
この発明の方法で製造される3・3・4・4ービフェニ
ルテトラカルボン酸テトラェステルは、従来公知の方法
、例えば高温・高圧法または酸またはアルカリの添加法
によって加水分解されて、3・3・4・4−ビフェニル
テトラカルボン酸とすることができ、さらに加熱によっ
て無水化して3・3・4・4ービフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物とすることができる。
その3・3・4・4′−ビフエニルテトラカルボン酸二
無水物は、芳香族ポリイミド製造用の原料の一つとして
有用なものである。
以下、実施例および比較例を示す。
実施例 1 容量が270のZであるステンレス製のオートクレープ
に、オルソフタル酸ジメチルェステル425ミリモル(
70の【)を入れ、次いで酢酸パラジウムPd(0・C
0・C瓜)20.42ミリモル(0.094夕)、1・
10ーフェナントロリン−水塩0.42ミリモル(0.
083夕)を添加し、反応系内を圧縮空気で50気圧に
昇圧して、さらに反応系内を200qoまで昇温して、
その状態で5時間酸化カップリング反応させた。
その反応系内の最初の酸素分圧は1ぴ気圧であった。反
応終了後に、反応液をガスクロマトグラフィ−で分析し
た結果、酸化カップリング反応の二量体生成物として、
2・3・4・4−ビフェニルテトラカルボン酸テトラメ
チルェステル(a−BPTT)0.238夕(Pd基準
の収率147%)、および3・3・4・4ービフェニル
テトラカルボン酸テトラェステル(S−BPTT)2.
335夕(Pd基準の収率1440%)が生成していた
その二量体生成物におけるa−BPTT/S−BPTT
比は、0.10であった。
実施例 2 1・10−フェナントロリン−水塩1.019をベンゼ
ン100机に溶解し、別に酢酸パラジウムPd(0・C
○・CH3)21.12夕をベンゼン100の‘に溶解
し、両者を混合して、得られた溶液を約1時間擬拝した
析出した固体をロ別し、ベンゼン100の‘で洗浄した
後、80〜9000の温度で減圧下5時間乾燥して、キ
レート化物1.84夕を得た。そのキレート化物の元素
分析した結果は、炭素;47.33%、水素;3.34
%、窒素;6.80%であった。
前述のようにして合成したキレート化物0.42ミリモ
ル(0.170多)を用い、酢酸パラジウムと1・10
ーフェナントロリンとを使用しなかったほかは、実施例
1と同様に実施した。
その結果、a一体0.280夕(Pd基準の収率173
%)およびS−体2.101夕(Pd基準の収率130
0%)が生成し、a一体/S一体比は、0.13であっ
た。
比較例 1 1・10ーフェナントロリンをまったく使用しなかった
ほかは、実施例1と同様に反応させた。
その結果、a−体0.717夕(Pd基準の収率442
%)およびS一体0.151夕(Pd基準の収率93%
)が生成し、a一体/S一体比は、4.75であった。
実施例 3反応温度200ooを180午0にかえたほ
かは、実施例1と同様に実施した。
その結果、a一体0.053夕(Pd基準の収率33%
)およびS−体1.067夕(Pd基準の収率658%
)が生成し、a−体/S一体比は0.050であった。
実施例 41・10−フエナントロリンにかえてQ・Q
−ビピリジル0.42ミリモル(0.066夕)を使
用し、200qoに加熱後の反応時間を2時間にかえた
ほかは、実施例1と同機に実施した。
その結果、a一体0.181夕(Pd収率112%)お
よびS一体1.176夕(Pd収率725%)が生成し
、a一体/S一体比は0.15であった。
実施例 5 反応温度を180℃にかえて、反応時間を5時間にかえ
たほかは、実施例4と同様に実施した。
その結果、a一体0.110夕(P山皮率68%)およ
びS−体1.097夕(Pd収率677%)が生成し、
a−体/S一体比は0.10であった。実施例 6 1・10−フエナントロリンにかえてQ・Q −ビピリ
ジルを使用したほかは実施例2と同様にしてキレート化
物を調製した。
酢酸パラジウムとQ・Q′−ビピリジルとをまったく使
用せず、前述のようにして調製したキレート化物を使用
したほかは、実施例5と同機に実施した。
その結果、a一体0.224夕(Pd収率138%)お
よびS一体1.441夕(Pd収率889%)が生成し
、a一体/S−体比が0.16であった。
実施例 7 容量が300私であるガラス製の三ッロフラスコに、オ
ルソフタル酸ジメチルヱステル608ミリモル(100
の‘)を入れ、次いで酢酸パラジウムPd(0・C○・
CH3)21.20ミリモル(0.269夕)、酢酸鋼
−水塩Cu(0・C○・CH3)2・比01.2ミリモ
ル(0.240夕)および1・10−フエナントロリン
1.2ミリモル(0.2粉夕)を添加し、その反応液を
油裕上で14ぴ0に加熱し、空気の供給速度300の【
/分(常圧)で空気を反応液中にバブリングさせて供給
しながら7時間反応させた。
その結果、a一体0.17夕(Pd基準の収率37%)
およびS一体2.19夕(Pd基準の収率473%)が
生成し、a一体/S一体比が0.08であった。
実施例 8酢酸パラジウムと1・10−フェナントロリ
ンをまったく使用せず、実施例2で得られたキレート化
物を使用したほかは、実施例7と同様に実施した。
その結果、a−体0.19夕(Pd収率41%)および
S一体2.25夕(Pd収率486%)が生成し、a−
体/S−体比が0.雌であった。
実施例 9 1・10ーフエナントロリンにかえてQ・Q −ビピリ
ジルを使用したほかは実施例7と同機に実施した。
その結果、a一体0.31夕(Pd収率67%)および
S−体2.04夕(Pd収率440%)が生成し、a−
体/S一体比が0.15であった。
実施例 10 酢酸パラジウムとQ・Q′−ビピリジルをまったく使用
せず、実施例6で得られたキレート化物を使用したほか
は、実施例9と同様に実施した。
その結果、a一体0.30夕(Pd収率65%)および
S一体1.88夕(Pd収率406%)が生成し、a−
体/S一体比が0.16であった。実施例 11 反応温度140ooを160qoにかえたほかは、実施
例7と同様に実施した。
その結果、a−体0.24夕(Pd収率52%)および
S−体2.58夕(Pd収率57%)が生成し、a一体
/S−体比が0.10であった。
実施例 12 1・10−フェナントロリンの使用量を0.378ミリ
モル(0.075夕)にかえたほかは、実施例1と同様
に実施した。
その結果、a一体0.89夕(Pd技率549%)およ
びS一体1.51夕(Pd収率931%)が生成し、a
一体/S一体比が0.59であった。
比較例 2 1・10ーフェナントロリンの使用量を0.21ミリモ
ル(0.042夕)としたほかは、実施例3と同様に反
応させた。
その結果、a一体5.407夕(Pd収率3340%)
およびS−体1.282夕(Pd収率791%)が生成
し、a一体/S−体比が4.23であった。
比較例 3 1・10ーフエナントロリンのかわりにQ・Qービピリ
ジルを使用したほかは、比較例2と同様に反応させた。
その結果、a一体5.38夕(Pd収率3320%)お
よびS一体1.51夕(Pd収率931%)が生成し、
a−体/S−体比が3.56であった。実施例 13〜
17 酢酸パラジウムと1・10ーフェナントロリンを使用せ
ず、実施例2で得られたキレート化物を0.324夕(
0.80ミリモル)使用し、酢酸銅−水塩を第1表に示
す量だけ使用し、反応温度140ooを200午 Cに
変え、反応時間を第1表に示す時間としたほかは、実施
例7と同機に実施した。
その結果を第1表に示す。
第1表 実施例 18 酢酸鋼−水塩のかわりにビスアセチルアセトナト鋼〔C
u(CH3COCQCOCH3)2〕0.021夕(0
.08ミリモル)を使用したほかは、実施例15と同機
に実施した。
その結果、a−体を0.85夕(Pd基準の収率280
モル%)生成し、S一体を1.031夕(Pd基準の収
率3340モル%)生成した。
a一体/S−体比は0.082であった。
実施例 19 酸素含有ガスとして空気のかわりに、酸素と窒素との容
量比が10:90である混合ガスを使用したほかは、実
施例15と同様に実施した。
その結果、a−体を0.72夕(Pd基準の収率230
モル%)生成し、S−体を9.40夕(Pd基準の収率
3040モル%)生成した。
a−体/S−体比は、0.077であった。
実施例 20実施例2で得られたキレート化物のかわ物
こ実施例6で得られたキレート化物(Q・Q′−ビピリ
ジルアセタトパラジウム)0.305夕(0.80ミリ
モル)を使用したほかは、実施例14と同様に実施した
その結果、a−体を2.12夕(Pd基準の収率690
モル%)生成し、S一体を8.12夕(Pd基準の収率
2630モル%)生成した。
a−体/S一体比は、0.26であった。
実施例 21 容量が500の【であるステンレス製のオートクレープ
中に、オルソフタル酸ジメチル295夕(250の【:
1.52モル)、酢酸パラジウム0.224夕(1ミリ
モル)、1・10−フェナントロリンー水塩0.198
夕(1ミリモル)、酢酸鋼−水塩0.008夕(0.0
4ミリモル)を添加し、反応圧を2気圧として、空気を
500舵′min(標準状態)で流通しながら、反応温
度20000で、7時間、擬伴しながら、酸化カップリ
ング反応させた。
その結果、a−体を1.14夕(Pd基準の収率300
モル%)生成し、S−体を14.61夕(Pd基準の収
率3790モル%)生成した。
a−体/S−体比は、0.078であった。
実施例 22酢酸節−水塩の使用量を0.319夕(1
.60ミリモル)にかえたほかは、実施例20と同様に
実施した。
その結果、a−体を1.50夕(Pd基準の収率1.2
7モル%)、S−体を10.26夕(Pd基準の収率3
320モル%)生成した。
a−体/S一体比は、0.15であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 有機パラジウム塩と、その有機パラジウム塩に対し
    て0.9〜4倍モルの1・10−フエナントロリンおよ
    び/またはα・α′−ビピリジンとを反応液中に添加す
    るか、あるいは、有機パラジウム塩と1・10−フエナ
    ントロリンおよび/またはα・α′−ビピリジルとのキ
    レート化物を反応液中に添加して、オルソフタル酸エス
    テルを、分子状酸素の存在する雰囲気で、酸化カツプリ
    ング反応させることを特徴とするビフエニルテトラカル
    ボン酸エステルの製造法。
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