WO2003011818A1 - Procede de production d'anhydride d'acide - Google Patents

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WO2003011818A1
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acid
group
reaction
tertiary amine
carboxylic acid
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PCT/JP2002/007461
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Inventor
Hirofumi Shiigi
Eiji Ohshima
Masao Yamaguchi
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Tokuyama Corporation
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/54Preparation of carboxylic acid anhydrides
    • C07C51/56Preparation of carboxylic acid anhydrides from organic acids, their salts, their esters or their halides, e.g. by carboxylation

Definitions

  • the present invention relates to an industrial method for producing an acid anhydride.
  • Acid anhydrides are useful as acylating agents for amidation, esterification and the like. Background art
  • a method for producing a low molecular weight acid anhydride a method of reacting an acid halide with a carboxylic acid to remove an inorganic acid produced as a by-product.
  • the ethyl acetate phase was washed with an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate. Thereafter, the ethyl acetate phase was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off to obtain the desired acid anhydride.
  • the above reaction has high reactivity and is likely to cause side reactions. As a result, the yield is likely to deteriorate and there is room for improvement.
  • the carboxylic acid is a carboxylic acid having a polymerizable group such as acrylic acid / methacrylic acid (both are referred to as (meth) acrylic acid)
  • a considerable amount of the obtained acid anhydride is obtained. Is polymerized, so that the yield of the target product is greatly reduced.
  • waste liquid generated by the above-mentioned water washing treatment also contains a large amount of the triethylamine salt, and the problem of waste liquid treatment remains.
  • an acid anhydride can be produced with high yield and high purity, and the target product can be easily purified from the reaction mixture obtained by the reaction, and a method for producing the acid anhydride can be easily treated with waste liquid. It is desired to do so. Disclosure of the invention
  • the present inventors have continued intensive research in view of the above problems. As a result, the presence of a specific amount of tertiary amine or a specific amount of tertiary amine and an inorganic base in a reaction system of a carboxylic acid and a sulfonyl halide compound causes the above problem. The inventors have found that this can be solved, and have completed the present invention.
  • the present invention relates to a method for producing an acid anhydride by reacting a carboxylic acid with a sulfonyl halide compound in the presence of a tertiary amine, and relates to an acid component generated from the sulfonyl halide compound.
  • a tertiary amine in an amount of 0.9 to 1.2 equivalents in the above reaction.
  • the present invention is a method for producing an acid anhydride by reacting a carboxylic acid with a sulfonyl halide compound in the coexistence of a tertiary amine and an inorganic base, wherein the acid generated from the sulfonyl halide compound is produced.
  • a total of 0.9 to 1.2 equivalents of tertiary amine and an inorganic base (at least 0.05 equivalents are occupied by the tertiary amine) per minute are included in the above reaction.
  • This is a method for producing an acid anhydride, which is characterized in that it is used.
  • the carboxylic acid as a starting material is composed of a hydrocarbon group and a carbonyl group bonded thereto, and known fatty acids, alicyclic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids, and the like can be used without limitation.
  • the carboxylic acid preferably has 1 to 20 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group bonded to the carboxylic group of the carboxylic acid may have a substituent.
  • a substituent include a halogen atom such as chlorine, fluorine, bromine, and iodine; a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, and a sec group.
  • a halogen atom such as chlorine, fluorine, bromine, and iodine
  • cycloalkyl group such as cyclopropoxy group and cyclohexyl group
  • aralkoxy group such as benzyloxy group
  • aryl group such as
  • carboxylic acid examples include the following.
  • carboxylic acids having a polymerizable group suitable for use as a raw material in the production method of the present invention described later are excluded.
  • Formic acid acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, cabronic acid, heptanoic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearinic acid, Oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, crotonic acid, 3-methyl crotonic acid, Fatty acids such as propiolic acid, isocronic acid, elaidic acid and propiolic acid; cyclopropanecarboxylic acid, cyclobutanecarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, cycloheptanecarboxylic acid, cyclooctanecarboxylic Acids, alicyclic carboxylic acids such as cyclohexenecarboxylic acid; phenylacetic acid, benzoic acid, o-toluic acid, m-toluic acid, p
  • oxo acids such as dalioxylic acid, pyruvic acid, acetate acetate, mesoxalic acid, oxalic acid, and levulinic acid, and amino acid derivatives having an amino group protected are also suitable in the present invention.
  • carboxylic acids which can be used in the above may be a mixture.
  • R 1 is a polymerizable unsaturated hydrocarbon group which may have a substituent.
  • the polymerizable unsaturated hydrocarbon group is not particularly limited.
  • Known hydrocarbon groups capable of addition polymerization can be mentioned. Specifically, vinyl, aryl, isopropenyl, 2-propenyl, 3-butenyl, 3-methyl-3-butenyl, 1,3-butenyl, 4-pentenyl, 4 —Methyl_4 —pentenyl, 1,4-pentenyl, 2,4 —pentagen, 5 —hexenyl, 5 —methyl-5 —hexenyl, 1,5 —hexenyl , 2, 5 —hexagenyl group, 3,
  • An aliphatic hydrocarbon group having a heavy bond and having 1 to 15 carbon atoms o—vinylcyclohexyl group, m—vinylcyclohexyl group, p—vinylcyclohexyl group, vinylcyclopropyl group, vinylcyclooctyl group
  • An alicyclic hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms having a polymerizable double bond such as o-vinylphenyl group, m-vinylphenyl group, p-vinylphenyl group, styryl group, etc.
  • Examples thereof include a hydrocarbon group having a polymerizable triple bond having 1 to 15 carbon atoms, such as 6-heptynyl group, 7-heptynyl group, and the like.
  • hydrocarbon groups having a polymerizable double bond at the molecular terminal such as a vinyl group, a aryl group, an isopropenyl group, and a vinylphenyl group, are particularly industrially important.
  • carboxylic acid having a polymerizable group examples include acrylic acid, methyl carboxylic acid, o-vinylcyclohexanecarboxylic acid, m — vinylcyclo mouth hexanecarponic acid, p — vinylcyclohexane carboxylic acid, o — vinyl benzoic acid, m — vinyl benzoic acid, p-vinyl benzoic acid, vinyl acetic acid, 2 — probenyl carboxylic acid, 3 — butyl Thenyl carboxylic acid, 3-Methyl-3-butenyl carboxylic acid, 1,3-butadienyl carboxylic acid, 4-Pentenylcarponic acid, 4-Methyl-4,1-pentenyl carboxylic acid, 1,4-Pentagel carboxylic acid Acids, 2,4-pentanedenyl carboxylic acid, 5-hexenyl carboxylic acid, 5-methyl-5-hexenyl carboxylic acid
  • R 2 is an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, or an aryl group, and X is a halogen atom).
  • R 2 is an alkyl group
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • those having 1 to 10 carbon atoms are preferable, and those having 3 to 8 carbon atoms are more preferable.
  • cycloalkyl group one having 3 to 8 carbon atoms is preferable. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group and the like.
  • the aralkyl group preferably has 7 to 12 carbon atoms.
  • Ingredient Physically, a benzyl group, a phenethyl group, a dimethylpentyl group, a naphthylmethyl group and the like can be exemplified.
  • the aryl group preferably has 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
  • X represents a halogen atom.
  • the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • a chlorine atom is most preferred because of its availability.
  • sulfonyl halide compound having the chemical structure of the formula (2) include the following.
  • Methanesulfonyl fluoride methansulfonyl chloride, methansulfonyl bromide, methansulfonyl iodide, ethanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl chloride, ethanesulfonyl bromide , Ethanesulfonyl iodide, n — propylene sulfonyl fluoride, n — propionyl chloride, n _ propanesulfonyl bromide, n — propane sulfonyl iodide, iso _ propanesulfonylfluoride , Is 0 —prono ⁇ ° sulfonyl chloride, iso — propanesulfonyl bromide, iso — propanesulfonyl iodide, n-pentanesulfonylfluoride
  • R 2 is an alkyl group Ya ⁇ Compounds which are a reel group and X is chlorine are preferred.
  • the tertiary amine used in the reaction may be any of an aliphatic amine, an alicyclic amine, and an aromatic amine as long as the compound has a tertiary amino group. Can be used without restrictions. Further, it may be one having a plurality of amino groups in a molecule such as diamine. Further, a cyclic amine containing a nitrogen atom as a constituent atom of a heterocyclic ring may be used. Specifically, the following can be exemplified.
  • tertiary amines having an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms bonded to a nitrogen atom such as triethylamine and triptylamine, and pyridine, 4-methylmorpholin, 4-methylmorpholin, and 4-butylmorpholin. , ⁇ -Methylpiperidine, ⁇ -Ethylpiperidine, ⁇ -Butylpiperazine, __Methylpyrrolidine, etc.
  • the salt described later has high water solubility, This is preferable because the separation by is easy.
  • the most important point of the present invention is that the above carboxylic acid and sulfonylhalai
  • the amount of the tertiary amine used is 0.9 with respect to the acid content (stoichiometric amount) generated from the sulfonyl halide compound.
  • the acid content to strictly within the range of from 0.9 to 1.1 equivalents, more preferably from 0.9 to 1.1 equivalents.
  • the sulfonyl halide compound produces 1 mol of acid anhydride from 2 mol of carboxylic acid, while the sulfonyl halide itself is converted into a sulfonyl ion and a halogen ion. These ions form an acid, which reacts with the tertiary amine to form hydrogen octogenate and a sulfonate.
  • the amount of the tertiary amine used in the present invention is based on the equivalent (stoichiometric amount) of the acid derived from the sulfonyl halide compound, and is used as the base relative to the equivalent of the acid. It shows the equivalent of the tertiary amine used.
  • the amount of the tertiary amine used is more than 1.2 equivalents to the acid content derived from the sulfonyl halide compound, by-products are easily generated, and The yield is reduced. This tendency is particularly remarkable when a carboxylic acid having a polymerizable unsaturated hydrocarbon group is used as the carboxylic acid.
  • the amount of the tertiary amine used is less than 0.9 equivalent to the acid content derived from the sulfonyl halide compound, the yield of the obtained acid anhydride is low. descend.
  • an inorganic base when reacting a carboxylic acid with a sulfonyl halide compound, it is preferable to use an inorganic base together with the tertiary amine.
  • the object of the present invention can be more suitably achieved by using an inorganic base in combination.
  • the total amount of the tertiary amine and the inorganic base used is 0.9 to 1.2 equivalents, more preferably 0.9, based on the acid content (stoichiometric amount) derived from the sulfonyl halide compound. ⁇ 1.1 equivalents.
  • at least 0.05 equivalent, more preferably 0.1 to 0.9 equivalent, of the total amount of the tertiary amine and the inorganic base is occupied by the tertiary amine. Is preferred.
  • the inorganic base alone has almost no effect of promoting the above-mentioned acid anhydride formation reaction.
  • the tertiary amine advances the reaction.
  • the inorganic base acts on the tertiary amine hydrohalide / sulfonate generated as the reaction proceeds, and the inorganic base is replaced with tertiary amine.
  • tertiary amine is released again from the hydrogen halide / sulfonate, and the released tertiary amine is reused for the reaction between the carboxylic acid and the sulfonyl halide compound.
  • the reaction mechanism can be inferred as follows. That is, the reaction of a carboxylic acid with a sulfonyl halide compound in the presence of only a tertiary amine in the absence of an inorganic base is a two-step reaction represented by the following formulas (A) and (B). It seems to progress more intensely. In this description, triethylamine is used as the tertiary amine.
  • the total amount of the tertiary amine and the inorganic base is more than 1.2 equivalents of the acid derived from the sulfonyl halide compound, a side reaction easily occurs, and as a result, the acid anhydride is produced. Is reduced.
  • the reaction rate is reduced and the yield of the acid anhydride is reduced. In addition, the reaction takes a long time.
  • the reaction rate is reduced and the yield of the acid anhydride is reduced. Or the reaction takes a long time.
  • Known inorganic bases can be used without any limitation. Specifically, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate. , Lithium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, and the like. Among them, sodium carbonate, calcium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, sodium hydrogen carbonate, calcium hydrogen carbonate, lithium hydrogen carbonate, etc. The use of carbonates is more preferred.
  • the amount of the sulfonyl halide compound used is It is not limited to.
  • the amount of the sulfonyl halide compound is preferably in the range of 0.4 to 0.6 mol per 1 mol of the carboxylic acid, and is preferably in the range of 0.45 to 0.5 in order to reduce the amount of the carboxylic acid remaining after the reaction. Mole is more preferable.
  • the amount of the sulfonyl halide compound used is less than 0.4 mol per 1 mol of the carboxylic acid, the yield of the obtained acid anhydride tends to decrease.
  • the amount of the sulfonyl halide compound exceeds 0.6 mol per 1 mol of the carboxylic acid, the unreacted sulfonyl halide compound remains in the obtained acid anhydride, and the purity of the obtained acid anhydride is reduced. Tends to decrease.
  • a solvent is not essential for the reaction.
  • the reaction is preferably performed in the presence of a solvent.
  • any solvent can be used as long as it does not react with the reaction raw materials and reaction products.
  • the solvent used for the reaction include aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, ether solvents such as getyl ether and tetrahydrofuran, and esters such as ethyl acetate and butyl acetate.
  • aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene
  • ether solvents such as getyl ether and tetrahydrofuran
  • esters such as ethyl acetate and butyl acetate.
  • halogen-containing solvents such as a system solvent, methylene chloride, black form, trichloroethane, and ethylene dichloride.
  • a solvent having a boiling point lower than that of the obtained acid anhydride it is preferable to use a solvent having a boiling point lower than that of the obtained acid anhydride. Use of such a solvent facilitates concentration of the reaction mixture obtained after the reaction. In addition, after the reaction, the reaction mixture was separated for the purpose of separating by-product salts. When washing with water, it is preferable to use a solvent that azeotropes with water, such as toluene, methylene chloride, and clog form. By using such a solvent, dehydration can be performed at the same time as the solvent is distilled off.
  • the concentration of the carboxylic acid used for charging the carboxylic acid to the above solvent is preferably 25 to 50% by mass in order to facilitate stirring.
  • a carboxylic acid having a polymerizable group such as acrylic acid or methacrylic acid
  • a polymerization inhibitor it is preferable to coexist a polymerization inhibitor in the reaction system. Any polymerization inhibitor can be used as long as it does not react with the reaction raw materials and reaction products.
  • polymerization inhibitor examples include p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, tetramethylpiperazine oxil, and Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name Sumilizer-1 GM, Sumilizer-1 Examples are TP-D, Sumirezer-WX-R, etc.
  • the use amount of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 5% by mass based on the mass of the carboxylic acid.
  • the order of charging the raw materials is not particularly limited, and the raw materials may be charged from any of the raw materials or each raw material may be charged at once.
  • the sulfonyl octalide compound and the inorganic base or tertiary amide are charged first, these tend to partially react and the yield tends to decrease slightly. Therefore, it is preferable to charge the carboxylic acid and the sulfonyl halide compound before mixing these raw materials.
  • a preferred order is to mix a tertiary amine with a mixture of a carboxylic acid and a sulfonyl halide compound.
  • an inorganic base is used in combination with a tertiary amine in the reaction, The period is preferably at the same time as or before and after the addition of the tertiary amine.
  • an inorganic base is used in combination, in order to make the reaction more stable and efficient, a part of the charged carboxylic acid and a part of the sulfonyl halide compound are combined in the presence of a tertiary amine. It is preferable to add an inorganic base after the reaction in advance.
  • the dropping time of the tertiary amine varies depending on the type of the solvent, the carboxylic acid and the sulfonyl halide compound, it may be appropriately selected usually in the range of 1 to 300 minutes.
  • the addition time of the inorganic base is usually in the range of 1 to 250 minutes, and may be appropriately selected depending on the carboxylic acid, the sulfonyl halide compound, and the solvent used.
  • the reaction temperature varies depending on the type of tertiary amine used, but is preferably in the range of ⁇ 100 ° C. to the boiling point of the solvent, and more preferably in the range of 170 to 90.
  • the amount of tertiary amine used is smaller than in the conventional method, so that the reaction proceeds gently. For this reason, the reaction proceeds relatively gently without deep cooling below the freezing point as in the conventional method.
  • the reaction becomes more gentle, and more specifically, the reaction is carried out in the range of 5 to 30 ° C. Can be. By adopting this reaction temperature, it becomes advantageous in terms of production equipment or energy when producing an acid anhydride.
  • the reaction time may be appropriately selected in consideration of the reaction temperature and the stability of the carboxylic acid. Generally, when only tertiary amine is used alone, the reaction time is preferably about 0.1 to 10 hours after the addition of tertiary amine. When the reaction is carried out using an inorganic base in combination with a reduced amount of tertiary amine, the reaction proceeds more gently as described above. Therefore, in this case, the reaction time is longer than when the tertiary amine is used alone. In general, when both a tertiary amine and an inorganic base are added, the reaction time is preferably 0.5 to 50 hours after the addition of both.
  • the reaction may be carried out under normal pressure, increased pressure or reduced pressure.
  • an extraction method in which the reaction solution is washed with water is preferable.
  • a strong alkali such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, calcium hydroxide, and lithium hydroxide is added to the aqueous phase containing by-produced salts generated by the washing operation. Play After separation, triethylamine can be recovered from the aqueous phase using an extraction method or a distillation method and used in the next production.
  • salts produced as by-products may be removed by a solid-liquid separation method. Filtration or decantation can be mentioned as a solid-liquid separation method.
  • reaction solution after filtration or decantation may be appropriately washed with water.
  • the solution containing acid anhydride that has been washed or separated into solid and liquid is dehydrated with a dehydrating agent such as anhydrous sodium sulfate, magnesium sulfate, or calcium chloride as necessary. Thereafter, the solvent can be separated by distilling off the solvent under reduced pressure.
  • the degree of pressure reduction and the distillation temperature may be appropriately selected according to the obtained carboxylic anhydride and the boiling point of the solvent.
  • the obtained carboxylic anhydride may be purified by distillation under reduced pressure, if necessary.
  • the degree of pressure reduction and the temperature are appropriately selected for each acid anhydride in consideration of the boiling point of the obtained acid anhydride.
  • acrylic anhydride was identified by analysis of nuclear magnetic resonance spectrum, elemental analysis values, and mass spectrum. In the following Examples and Comparative Examples, each data was obtained by using the same analysis method.
  • Example 1 was repeated except that triethylamine was used in the same manner as in Example 1, except that the amount of triethylamine was changed to 450 g (4.5 mo 1; 1.5 equivalents of the acid content derived from methansulfonyl chloride). The reaction was carried out according to 1.
  • Acrylic anhydride could be produced with a conversion of 99%, a yield of 150 g, a yield of 79%, and a purity of 74% as determined by GC analysis.
  • the yield of high molecular weight by-products was 20%.
  • Example 2 In an atmosphere of dry air, in a 3 L four-necked glass reactor equipped with a thermometer and a stirrer, 124 g of methylene chloride, Sumitomo Chemical Co., Ltd. 1.08 g (0.5% by mass) of riser GM, TP-DO.65g (0.3% by mass) of Sumireiza, WX—RO.65g (0.3% by mass) of Sumireiza ), Acrylic acid 2 16 g (3.0 mol), and benzenesulfonyl-capped ride 264 g (1.5 mol) were added, and the mixture was cooled to 5 ° C.
  • the temperature of the reaction mixture was controlled at 30 ° C. with 304 g of N-methylmorpholine (3.0 m 0 1; one equivalent to the acid content derived from benzenesulfonyl chloride).
  • the solution was dropped over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 1 hour while maintaining the same temperature.
  • the reaction solution was analyzed by GC, the conversion of methacrylic acid was 99%.
  • Example 4 The procedure of Example 4 was repeated, except that the solvents, carboxylic acids and tertiary amines shown in Table 1 were used in the amounts shown in Table 1. Table 1 shows the obtained results.
  • Example 14 the amount of N-methylmorpholine used was 4.55 g (4.5 mol; 1.5 equivalents to the acid content generated from methansulfonyl chloride) and 202. The same operation as in Example 14 was carried out, except that g (2. Omo1; 0.67 equivalents relative to the acid content derived from methanesulfonyl chloride).
  • N-methylmorpholine 3 Og (0.3 mol; 0.1 equivalent of acid generated from benzenesulfonyl chloride) was added while controlling the temperature of the reaction solution to 30 ° C or less. The solution was dropped over 30 minutes. After adding 148 g of sodium carbonate (1.4 mo 1; 0.93 equivalents of acid generated from methanol sulfonyl chloride), keep the temperature at the same temperature. While stirring for 10 hours. When the reaction mixture was analyzed by GC, the conversion of methyl methacrylate was 99%.
  • methylene chloride (240 g) was used as a polymerization inhibitor in a three-liter four-glass reactor equipped with a thermometer and a stirrer.
  • Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumireiza-ichi GM 1.08 g (0.5% by mass), Sumilizer-TP-DO.65g (0.3% by mass), Sumilizer-WX-R 0.65g (0.3% by mass), Akril
  • acid 16 g, 3.0 mol
  • benzenesulfonyl chloride (265 mol, 1.5 mol
  • Example 18 The procedure of Example 18 was repeated, except that the inorganic base, carboxylic acid, and tertiary amine described in Table 2 were used in the amounts shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
  • Example 18 sodium carbonate was used in an amount of 2 112 g (2 O mo 1; 1.33 equivalents based on the acid content derived from methanesulfonyl chloride, triethylamido). 1.53 equivalents) and 95 g (0.9mo1; 0.6 equivalents to the acid content derived from methansulfonyl chloride, 0.7 equivalents together with triethylamine) The operation was performed in the same manner as in Example 18 except for changing to. The results are shown in Table 2.
  • Example 18 Comparative Example 6 In Example 18, the amount of triethylamine used was 9.1 g (0.09 mol; 0.03 equivalents of acid generated from methansulfonyl chloride), and carbonic acid was used. Except that the amount of sodium used was changed to 154 g (1.455 m01; 0.97 equivalent to the acid content generated by methansulfonyl chloride). The procedure was as in Example 18. The results are shown in Table 2.
  • Example 23 the amount of sodium carbonate used was changed to 212 g (20 m 0 1; 1.33 equivalents based on the acid content derived from stannsulfonyl chloride, triethylamido). 1.53 equivalents) and 95 g (0.9 m 0 1; 0.6 equivalents to the acid content derived from methansulfonyl chloride, 0 equivalents with triethylamine) The same operation as in Example 23 was carried out, except that the amount was changed to .7 equivalents). The results are shown in Table 2.
  • Example 23 the amount of triethylamine used was 9.1 g (0.09 mo1; 0.3 equivalent to the acid content generated from methansulfonyl chloride).
  • the amount of sodium carbonate used was changed to 154 g (1.455 m 0 1; 0.97 equivalents based on the acid content derived from methanol rifonyl chloride). Other than that, operation was performed in the same manner as in Example 23. The results are shown in Table 2. Table 2
  • the amount of the tertiary amine used can be specified within a predetermined range.
  • the reaction becomes mild, and as a result, a high-purity anhydride can be produced in a high yield while suppressing by-products of impurities.
  • an inorganic base is used in combination with the tertiary amine, the reaction becomes milder, and a high-purity acid anhydride can be produced in a high yield.
  • the amount of residual triethylamine in the reaction solution is small, so that the operability of acid anhydride purification and waste liquid treatment is improved.

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Description

明細 酸無水物の製造方法 技術分野
本発明は、 酸無水物の工業的な製造方法に関する。 酸無水物 はアミ ド化、 エステル化などに用いるァシル化剤と して有用で ある。 背景技術
従来、 酸無水物の製造方法と しては、 無水酢酸のような低分 子量の酸無水物と高分子量のカルボン酸と を反応させる方法
(例えば J. Am. Chem. Soc. 63 699(1941)) 、 あるいは低分 子量の酸無水物と高分子量のカルボン酸ク ロ ライ ド とを反応さ せて高分子量の酸無水物を生成させる方法がある (例えば特開 平 5 — 3 3 9 1 9 4号公報) 。 これらの方法においては、 副生 する低分子量のカルボン酸、 またはカルボン酸ク ロライ ドを、 溶媒と共沸させて取り除いている。 しかし、 これらの方法によ つては、 低分子量の酸無水物を製造する こ とは困難であ り 、 そ の収率も低い。 また、 この方法は熱に対して不安定な酸無水物 の製造には適用できない問題がある。
低分子量の酸無水物を製造する方法と しては、 酸ハロゲン化 物とカルボン酸と を反応させて副生する無機酸を取除く 方法
(例えば特開平 9 一 1 0 4 6 4 2 号公報) 、 あるいは酸ハロゲ ン化物とカルボン酸金属塩とを反応させて金属塩を取り除く方 法が知られている(例えば、 J. Org. Chem. 60(7) 2271(1995)) しかし、 これらの方法を用いても、 酸無水物の収率は満足でき るほど高く はない。 また、 酸ハロゲン化物を用いる反応の場合 は、 反応の安定性に劣るものである。
一方、 低分子量の酸無水物を収率良く 製造する方法と して、 ト リ ェチルァミ ンの存在下で、 カルボン酸にメタ ンスルホニル ク ロ ライ ドを反応させる方法が知られている (J . Che m . Re s . , Synop . 3 100 ( 1984) ) 。 この方法においては、 カルポン酸 2 当量に対して、 メタ ンスルホニルク ロ ライ ドを 2 . 1 当量 (従 つて、 メ タンスルホニルク ロ ライ ドが反応して生じる酸分 (塩 酸及びメ タンスルホン酸) は 2 . 1 当量になる。 ) 、 及びト リ ェチルァミ ン 3 . 3 3 当量 ( この ト リ ェチルアミ ン量はメタン スルホニルク ロライ ドに由来して生じる酸分に対して 1 . 6 7 当量になる。 ) を用いて反応させている。 この反応は、 原料の カルボン酸及びメタ ンスルホニルク 口 ライ ドに対して必要な理 論量をかなり上回る ト リ ェチルァミ ンを使用 し、 反応の促進を 図っている。 この反応においては、 テ ト ラヒ ドロフランを溶媒 と して用い、 一 1 5 °Cで反応を行っている。 反応後、 テ ト ラ ヒ ドロフラ ンを減圧下留去し、 残留物に酢酸ェチルを加えて溶解 させた後、 酢酸ェチル相を炭酸水素ナ ト リ ウム水溶液で洗浄し ている。 その後、 酢酸ェチル相を無水硫酸ナ ト リ ウムで乾燥さ せ、 溶媒を留去して目的の酸無水物を得ている。
上記反応は、 反応性が高く 、 副反応が生じ易い。 その結果、 収率が悪化しやすく 、 改善の余地がある。 特に、 カルボン酸が アク リル酸ゃメタク リル酸 (以下、 両者を (メタ) アク リル酸 と表現する) 等の重合性基を有するカルボン酸である場合は、 得られる酸無水物の内、 かなり の割合のものが重合しており 、 このため目的物の収率は大きく低下する。
また、多量の ト リ ェチルアミ ンを使用する上記方法の場合は、 反応後に生成物か ら ト リ エチルアミ ンを除去するため水洗を行 つているが、 臭気が強い該化合物は十分除去できていない。
さ ら に、 上記水洗処理によ り生じる廃液にも、 該 ト リ ェチル ァミ ン塩が多量に含有されてお り 、 廃液処理の問題が残る。
従って、 酸無水物を、 高収率、 高純度で製造でき、 また反応 によ り得られる反応混合物か ら 目的物を精製し易 く 、 更に廃液 処理も容易な酸無水物の製造方法を開発する ことが望まれてい る。 発明の開示
本発明者らは、 上記の課題に鑑み鋭意研究を続けてきた。 そ の結果、カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物との反応系に、 特定量の三級ァミ ン、 又は特定量の三級ァミ ンと無機塩基とを 存在させる こ とによ り 、 上記課題が解決できる こ とを見出し、 本発明を完成させるに至った。
すなわち、 本発明は、 三級ァミ ンの存在下で、 カルボン酸と スルホニルハライ ド化合物とを反応させる酸無水物の製造方法 であって、 スルホニルハライ ド化合物に由来して生じる酸分に 対して、 0 . 9 〜 1 . 2 当量の三級アミ ンを上記反応において 使用する こ とを特徴とする酸無水物の製造方法である。
また、 本発明は、 カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物と を三級アミ ンおよび無機塩基の共存下で反応させて酸無水物を 製造する方法であって、 スルホニルハライ ド化合物に由来して 生じる酸分に対する合計 0 . 9 〜 1 . 2 当量の三級ァミ ンおよ び無機塩基 (伹し、 少なく と も 0 . 0 5 当量が三級ァミ ンで占 める。 ) を上記反応に使用する こ とを特徴とする酸無水物の製 造方法である。 発明を実施するための最良の形態
本発明において、 出発原料であるカルボン酸は、 炭化水素基 と これに結合した力ルポキシル基とからなり 、 公知の脂肪酸、 脂環族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が制限なく使用できる。 このカルボン酸は、 炭素数 1 〜 2 0 のものが好ま しい。
このカルボン酸の力ルポキシル基に結合する炭化水素基は、 置換基を有していても良い。こう した置換基と しては、例えば、 塩素、 フ ッ素、 臭素、 ヨウ素等のハロゲン原子 ; メ トキシ基、 エ トキシ基、 プロポキ基、 イ ソプロポキシ基、 ブ トキシ基、 ィ ソブ トキシ基、 s e c —ブ トキシ基、 t e r t —ブトキシ基、 ペンチルォキシ基等のアルコキシ基 ; シク ロプロポキシ基、 シ ク 口へキシル基等のシク 口アルキルォキシ基 ; ベンジルォキシ 基等のァラルコシ基 ; フエニル、 トルィル基等のァ リール基 ; ニ ト ロ基、 アミ ノ基、 イ ミ ノ基、 力ルバモイル基、 ヒ ド ラジノ 力ルバモイル基、 シァノ基、 イソシァノ基、 シアナ ト基、 イ ソ シアナ ト基、 チオシアナ ト基、 イ ソチオシアナ ト基、 ホルミル 基、 チォホルミル基、 ォキソ基、 チォキソ基、 ヒ ドロキシ基、 メルカプ ト基等が挙げられる。 これら置換基は、 炭化水素基に 二個以上結合していても良い。
上記カルボン酸の具体例と しては、以下のものが例示できる。 この具体例中には、 後述する本発明製造方法の原料に用いて好 適な重合性基を有するカルボン酸を除いている。
ギ酸、 酢酸、 プロ ピオン酸、 酪酸、 吉草酸、 ピバル酸、 カブ ロン酸、 ヘプタン酸、 力プリ ル酸、 力プリ ン酸、 ラウ リ ン酸、 ミ リ スチン酸、 パルミチン酸、 ステアリ ン酸、 ォレイ ン酸、 リ ノール酸、 リ ノ レン酸、 ク ロ トン酸、 3 —メチルク ロ ト ン酸、 プロ ピオル酸、 イ ソク ロ ト ン酸、 エライ ジン酸、 プロ ピオール 酸等の脂肪酸 ; シク ロプロパンカルボン酸、 シク ロブタ ンカル ボン酸、 シク ロへキサンカルボン酸、 シク ロヘプタンカルボン 酸、 シク ロオクタ ンカルボン酸、 シク ロへキセンカルボン酸等 の脂環族カルボン酸 ; フエニル酢酸、 安息香酸、 o — トルィル 酸、 m — トルィル酸、 p — トルィル酸、 o —二 ト ロ安息香酸、 m —ニ ト ロ安息香酸、 p —二 ト ロ安息香酸、 o —メ トキシ安息 香酸、 m —メ トキシ安息香酸、 p —メ トキシ安息香酸、 o —ク ロロ安息香酸、 m —ク ロ 口安息香酸、 p —ク ロ 口安息香酸、 1 —ナフタ レンカルボン酸、 2 —ナフタ レンカルボン酸、 c i s 一ケィ皮酸、 t r a n s —けい皮酸、 プロ ピオール酸などの芳 香族カルボン酸;テ ト ラヒ ドロフランカルボン酸、焦性粘液酸、 3 —焦性粘液酸等の複素環カルボン酸。
また、 ダリ オキシル酸、 ピルビン酸、 ァセ ト酢酸、 メ ソシュ ゥ酸、 ォキサル酸、 レブリ ン酸等のォキソ酸や、 ァミ ノ基が保 護されたアミ ノ酸誘導体等も本発明において好適に使用できる これらのカルボン酸は混合物であっても良い。
重合性基を有するカルボン酸としては、 通常、 下記式 ( 1 )
0
J ( i )
Rレ 、0H
(但し、 R 1は置換基を有していても良い重合性不飽和炭化水素 基である。 )
で示されるものが用い られる。
こ こで、重合性不飽和炭化水素基と しては、特に制限がなく 、 付加重合が可能な公知の炭化水素基を挙げる こ とができる。 具 体的には、 ビニル基、 ァリル基、 イ ソプロぺニル基、 2 _プロ ぺニル基、 3 —ブテニル基、 3 —メチルー 3 —ブテニル基、 1 , 3 _ブタジェニル基、 4 一ペンテニル基、 4 —メチル _ 4 —ぺ ンテニル基、 1 , 4 一ペン夕ジェニル基、 2 , 4 —ペンタジェ ニル基、 5 —へキセニル基、 5 —メチル— 5 —へキセニル基、 1 , 5 —へキサジェニル基、 2 , 5 —へキサジェニル基、 3 ,
5 —へキサジェニル基、 6 —ヘプテニル基、 6 _メチル— 6 — ヘプテニル基、 7 —ォクテニル基、 7 ーメチルー 7 —ォクテ二 ル基、 1 一プロぺニル基, 2 —ブテニル基等の重合性二重結合 を有する炭素数 1 〜 1 5 の脂肪族炭化水素基 ; o — ビニルシク 口へキシル基、 m — ビニルシク ロへキシル基、 p — ビニルシク 口へキシル基、 ビニルシク ロプロ ピル基、 ビニルシク ロォクチ ル基等の重合性二重結合を有する炭素数 1 〜 1 5 の脂環族炭化 水素基 ; o — ビニルフエニル基、 m — ビニルフエニル基、 p — ビニルフエニル基、 スチリル基等の重合性二重結合を有する炭 素数 6 〜 1 5 の芳香族炭化水素基 ; ェチニル基、 2 —プロ ピニ ル基、 3 —プチ二ル基、 4 —ペンチニル基、 5 —へキシニル基、
6 —ヘプチニル基、 7 —才クチニル基、 などの炭素数 1 〜 1 5 の重合性三重結合を有する炭化水素基等を挙げられる。 このう ち、 ビニル基、 ァ リ ル基、 イ ソプロぺニル基、 ビニルフエニル 基等の分子末端に重合性二重結合を有する炭化水素基が特にェ 業上重要である。
なお、 これらの重合性不飽和炭化水素基には、 前記したよう な置換基が結合していても良い。
重合性基を有するカルボン酸と しては、 具体的には、 ァク リ ル酸、 メ夕ク リ ル酸、 o — ビニルシク ロへキサンカルボン酸、 m — ビニルシク 口へキサンカルポン酸、 p — ビニルシク ロへキ サンカルボン酸、 o — ビニル安息香酸、 m— ビニル安息香酸、 p - ビニル安息香酸、ビニル酢酸、 2 —プロべ二ルカルボン酸、 3 —ブテニルカルボン酸、 3 —メチルー 3 —ブテニルカルボン 酸、 1 , 3 —ブタジェニルカルボン酸、 4 一ペンテ二ルカルポ ン酸、 4 —メチルー 4 一ペンテ二ルカルポン酸、 1 , 4 一ペン タジェ二ルカルボン酸、 2 , 4 —ペンタジェ二ルカルボン酸、 5 一へキセニルカルボン酸、 5 ーメチルー 5 一へキセニルカル ボン酸、 1 , 5 —へキサジェニルカルボン酸、 2 , 5 _へキサ ジェニルカルポン酸、 3 , 5 _へキサジェニルカルボン酸、 6 —ヘプテニルカルポン酸、 6 —メチルー 6 —ヘプテニルカルポ ン酸、 7 —ォクテ二ルカルボン酸、 7 ー メチルー 7 —ォクテニ ルカルボン酸、 0 — ビニルシク ロシク ロへキシルカルボン酸、 m — ビニルシク ロ シク ロへキシルカルボン酸、 p — ビニルシク ロシク ロへキシルカルポン酸、 o — ビエルフエ二ルカルポン酸、 m — ビニルフエ二ルカルポン酸、 — ピニルフエ二ルカルボン 酸、 ェチニルカルポン酸、 2 —プロ ピニルカルポン酸、 3 —ブ チニルカルボン酸、 4 —ペンチ二ルカルポン酸、 5 —へキシニ ルカルボン酸、 6 一へプチ二ルカルボン酸、 7 一才クチ二ルカ ルボン酸、 ア ト ロパ酸等が挙げられる。 これらのカルボン酸は 二種類以上の混合物であっても良い。 これらのうち、 アク リ ル 酸、 メ夕ク リル酸は特に工業的に重要である。
背景技術の項において述べたよう に、 従来の製造方法におい ては重合性基を有するカルボン酸は、 三級ァミ ンの存在下でス ルホニルハライ ド化合物と反応させる と、 重合反応が併発し、 酸無水物の大幅な収率低下を招いている。 しかし、 本発明の製 造方法によれば、 後述するよう に上記重合性基を有する力ルポ ン酸の重合反応の抑制効果が特に顕著に発揮され、 酸無水物を 高収率で得る こ とができる。
本発明における、 も う一方の出発原料であるスルホニルハラ イ ド化合物は、 公知のものが制限なく使用できる。 一般には、 下記式 ( 2 )
0
II
R- S X (2)
II
0
(但し、 R 2はアルキル基、 シク ロアルキル基、 ァラルキル基、 またはァリ一ル基であ り 、 Xはハロゲン原子である。 ) で示す化合物が使用できる。
R 2がアルキル基の場合、 アルキル基は直鎖状、 分岐状の何れ のものでも良い。 反応性が良い点で、 炭素数は 1 〜 1 0 のもの が好ま しく 、 3 〜 8 のものさ らに好ま しい。 具体的には、 メチ ル基、 ェチル基、 n —プロ ピル基、 i s o —プロ ピル基、 n — ブチル基、 i s o —ブチル基、 t e r t —ブチル基、 n —ペン チル基、 i s o —ペンチル基、 t e r t —ペンチル基、 n —へ キシル基、 i s o —へキシル基、 t e r —へキシル基、 n —へ プチル基、 i s o — へプチル基、 t e r t —ヘプチル基、 n — ォクチル基、 i s o —ォクチル基、 t e r t —才クチル基等を 例示できる。
シク ロアルキル基と しては、 炭素数が 3 〜 8 のものが好まし い。 具体的にはシク ロプロ ピル基、 シク ロブチル基、 シク ロへ キシル基、 シク ロへプチル基、 シク ロォクチル基等を例示でき る。
ァラルキル基と しては炭素数 7 〜 1 2 のものが好ましい。 具 体的にはべンジル基、 フエネチル基、 ジメチルペンジル基、 ナ フチルメチル基等を例示できる。
ァ リ ール基と しては、 炭素数 6 〜 1 2 のものが好ま し く 、 フ ェニル基、 ト リ ル基、 ナフチル基等を例示できる。
式 ( 2 ) 中、 Xはハロゲン原子を示す。 ハ ロゲン原子と して は、 フ ッ素原子、 塩素原子、 臭素原子、 ヨ ウ素原子を挙げる こ とができる。 入手の容易さか ら塩素原子が最も好ま しい。
式 ( 2 ) の化学構造を有するスルホニルハライ ド化合物と し ては、 具体的には以下のものが例示できる。
メ タ ンスルホニルフルオライ ド、 メ タ ンスルホニルク ロ ライ ド、 メ タ ンスルホ二ルブロマイ ド、 メ タ ンスルホニルアイ オダ イ ド、 エタ ンスルホニルフルオラィ ド、 エタ ンスルホニルク ロ ライ ド、 ェ夕 ンスルホ二ルブロマイ ド、 エタ ンスルホニルアイ オダイ ド、 n — プロノ\°ンスルホニルフルオライ ド、 n — プロパ ンス レホニルク ロ ライ ド、 n _ プロパンスルホ二ルブロマイ ド、 n — プロパンスルホニルアイ オダィ ド、 i s o _ プロパンスル ホニルフルオラィ ド、 i s 0 —プロノ\°ンスルホニルク ロ ライ ド、 i s o —プロパンスルホ二ルブロマイ ド、 i s o — プロパンス ルホニルアイオダィ ド、 n 一ペンタ ンスルホニルフルオラィ ド、 n —ペンタ ンスルホニルク ロ ライ ド、 n —ペンタ ンスルホニル ブロマイ ド、 n —ペンタ ンスルホニルアイ オダィ ド、 i s o - ペン夕 ンスルホニルフルオラィ ド、 i s o _ペンタ ンスルホ二 レク ロ ライ ド、 i s o —ペンタ ンスルホニルブロマイ ド、 i s o —ペン夕 ンスルホニルアイ オダィ ド、 t e r t 一ペンタ ンス Jレホニルフルオラィ ド、 t e r t —ペン夕 ンスルホニルク ロ ラ イ ド、 t e r t —ペンタ ンスルホニルブロマイ ド、 t e r t — ペン夕 ンスルホニルアイ オダィ ド、 n 一へキサンスルホニルフ ルォライ ド、 n —へキサンスルホニルク ロ ライ ド、 n —へキサ ンスルホニルブロマイ ド、 n —へキサンスルホニルアイ オダィ ド、 i s o —へキサンスルホニルフルオライ ド、 i s o —へキ サンスルホニルク ロ ライ ド、 i s 0 —へキサンスルホ二ルブロ マイ ド、 i s o —へキサンスルホニルアイ オダイ ド、 t e r t 一へキサンスルホニルフルオラィ ド、 t e r t 一へキサンスル ホニルク ロ ライ ド、 t e r t 一へキサンスルホ二ルブロマイ ド、 t e r t 一へキサンスルホニルアイ ォダイ ド、 n —ヘプ夕 ンス ルホニルフルオラィ ド、 n —ヘプタ ンスルホニルク ロライ ド、 n —ヘプタ ンスルホ二ルブロマイ ド、 n _ヘプ夕 ンスルホニル アイ オダイ ド、 i s o _ヘプタ ンスルホニルフルオラィ ド、 i s o —ヘプ夕 ンスルホニルク ロ ライ ド、 i s o _ヘプ夕 ンスル ホニルブロマイ ド、 i s 0 —ヘプタ ンスルホニルアイ オダィ ド、 t e r t 一ヘプタ ンスルホニルフルオラィ ド、 t e r t 一ヘプ 夕 ンスルホニルク ロ ライ ド、 t e r t —ヘプタ ンスルホニルブ ロマイ ド、 t e r t _ヘプタ ンスルホニルアイ オダイ ド、 n ― オク タ ンス レホニルフルオラィ ド、 n —オク タ ンスルホニルク 口 ライ ド、 n —オク タ ンスルホ二ルブロマイ ド、 n —オク タ ン スルホニルアイ オダィ ド、 i s o —オク タ ンスルホニルフルォ ライ ド、 i s o —オク タ ンスルホニルク ロ ライ ド、 i s o —ォ クタ ンスルホニルブ''口マイ ド、 i s o —オク タ ンスルホニルァ ィオダイ ド、 t e r t —オクタ ンスルホニルフルオラィ ド、 t e r t —オク タ ンスルホニルク ロ ライ ド、 t e r t 一オク タ ン スルホ二ルブロマイ ド、 t e r t —オク タ ンヘプタ ンスルホ二 ルアイ オダイ ド、 シク ロプロパンスルホニルフルオライ ド、 シ ク ロ プロパンスルホニルク ロ ライ ド、 シク ロ プロパンスルホ二 ルブロマイ ド、 シク ロプロパンスルホニルアイ オダイ ド、 シク ロ ブタ ンスルホニルフルオラィ ド、 シク ロブタ ンスルホニルク 口 ライ ド、 シク ロブタンスルホニルブロマイ ド、 シク ロブタ ン スルホニルアイ オダィ ド、 シク ロペン夕 ンスルホニルフルオラ イ ド、 シク ロペンタ ンスルホニルク ロ ライ ド、 シク ロペンタ ン スルホ二ルブロマイ ド、 シク ロペン夕 ンスルホニルアイ オダィ ド、 シク ロへキサンスルホニルフルオライ ド、 シク ロへキサン スルホニルク ロ ライ ド、 シク ロへキサンスルホ二ルブロマイ ド、 シク 口へキサンスルホニルアイ オダィ ド、 シク ロヘプタ ンスル ホニルフルオラィ ド、 シク ロヘプタ ンスルホニルク ロ ライ ド、 シク ロヘプタ ンスルホニルブロマイ ド、 シク ロヘプタ ンスルホ ニルアイ オダィ ド、 シク ロオク タ ンスルホニルフルオラィ ド、 シク ロオク タ ンスルホニルク ロ ライ ド、 シク ロオク タ ンスルホ ニルブロマイ ド、 シク ロオク タ ンスルホニルアイ オダィ ド、 ベ ンゼンスルホニルフルオラィ ド、 ベンゼンスルホニルク ロ ライ ド、 ベンゼンスルホ二ルブロマイ ド、 ベンゼンスルホニルアイ オダイ ド、 o — トルエンスルホニルフルオラィ ド、 0 — トルェ ンスルホニルク ロ ライ ド、 o — トルエンスルホニルブロマイ ド、 o 一 トルエンスルホニルアイ ォダイ ド、 m — トルエンスルホニ ルフルオラィ ド、 m — トルエンスルホニルク ロ ライ ド、 m _ ト ルエンスルホニルブロマイ ド、 m - トルエンスルホニルアイ ォ ダイ ド、 p - トルエンスルホニルフルオラィ ド、 p — トルエン スルホニルク ロ ライ ド、 p — トルエンスルホニルブロマイ ド、 p — トルエンスルホニルアイオダィ ド等を挙げる こ とができる 中でも、 臭気が低く作業性が良い こ と、 さ ら には、 入手の容 易さ、 反応後に生成する塩の水溶性の高い こ となどか ら、 メタ ンスルホニルク ロ ライ ド、 ベンゼンスルホニルク ロ ライ ド、 p 一 トルエンスルホニルク ロ ライ ドなどの、 R 2がアルキル基ゃァ リール基であ り 、 Xが塩素の化合物が好ましい。
さ らに、 反応に用いる三級アミ ンは、 三級のアミ ノ基を有し ている化合物であれば、 脂肪族ァミ ン、 脂環族ァミ ン、 芳香族 ァミ ンのいずれでも制限なく使用できる。 また、 ジァミ ン等の 分子内にアミ ノ基を複数有する ものであっても良い。 さ ら に、 窒素原子を複素環の構成原子と して含む環式ァミ ンであっても 良い。 具体的には以下のものを例示できる。
1、 リ エチルァミ ン、 ト リ プチルァミ ン、 ジメチルイソプロ ピ ルァミ ン、 ジメチルシク 口へキシルアミ ン、 N , N , Ν' , N, —テ ト ラメチルエチレンジァミ ン、 N , N, N' , N' —テ ト ラ メチルプロパンジァ'ミ ン等の脂肪族三級アミ ン及び脂環族三級 ァミ ン; Ν , Ν—ジメチルァニリ ン、 Ν, Ν—ジェチルァニリ ン、 Ν , Ν—ジメチルペンジルアミ ン、 Ν , Ν—ジェチルベンジルァ ミ ン等の芳香族ァミ ン ; ピリ ジン、 4 _ メチルモルホリ ン、 4 一ェチルモルホリ ン、 4 一ブチルモルホ リ ン、 Ν —メチルピロ リ ジン、 Ν _ェチルピロ リ ジン、 Ν —メチルピペリ ジン、 Ν― ェチルピペリ ジン、 Ν —メチルイ ン ド リ ン、 Ν —メチルイ ソィ ン ド リ ン Ν —メチルイ ン ドール、 Ν —メチルイ ソイ ン ドール、 Ν —メチルピロ一ル等の環式アミ ン等を挙げる こ とができる。
中でも、 ト リ ェチルァミ ン、 ト リ プチルァミ ン等の窒素原子 に炭素数 2〜 4 のアルキル基が結合する第三アミ ン、 及びピリ ジン、 4 _メチルモルホリ ン、 4 一ェチルモルホリ ン、 4 —ブ チルモルホリ ン、 Ν —メチルピペリ ジン、 Ν—ェチルピペリ ジ ン、 Ν —プチルピペラジン、 Ν _メチルピロ リ ジン等の環.式ァ ミ ンが、 反応後に生成している後述する塩の水溶性が高く 、 洗 浄による分離が容易であるため好ましい。
本発明の最重要な点は、 上記カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物とを三級ァミ ンの存在下で反応させるに際して、 三級 ァミ ンの使用量を、 スルホニルハライ ド化合物に由来して生じ る酸分(化学理論量)に対して 0 . 9 〜 1 . 2 当量、 よ り好適に は 0 . 9 〜 1 . 1 当量の範囲に厳格に規定する こ とにある。
本反応において、 スルホニルハライ ド化合物は 2 モルのカル ボン酸か ら 1 モルの酸無水物を生成させる一方で、 スルホニル ハライ ド 自体はスルホ二ルイオンとハロゲンイオンとに変化す る。 これらイオンは酸を生成し、 生成した酸は三級ァミ ンと反 応して八ロゲン化水素塩及びスルホン酸塩を生成する。 本発明 で規定する三級ァミ ンの使用量は、 これらスルホニルハライ ド 化合物に由来して生じる酸分の当量(化学理論量)を基準と し、 この酸分の当量に対する、 塩基と しての三級ァミ ンの使用当量 を示すものである。
しかして、 このよう に三級ァミ ンの使用量を、 少量の、 しか も狭い範囲であって前記生成する酸分の略当量に相当する範囲 に制御する こ とによ り、 副生成物の生成を確実に抑制する こ と ができる。 その結果、 高純度の酸無水物を高収率で製造する こ とが可能になる。 更に、 反応後に得られる反応液中には、 三級 ァミ ンの残留量が少ないため、 生成した酸無水物の精製や廃液 処理の操作性が格段に向上する。
こ こで、 三級ァミ ンの使用量が、 スルホニルハライ ド化合物 に由来して生じる酸分に対して 1 . 2 当量よ り も多い場合、 副 生物が生じ易 く なり、 酸無水物の収率が低減する。 カルボン酸 と して重合性不飽和炭化水素基を有するカルボン酸を使用する 場合は、 特にこの傾向が顕著である。 他方、 該三級ァミ ンの使 用量が、 スルホニルハライ ド化合物に由来して生じる酸分に対 して 0 . 9 当量よ り も少ない場合、 得られる酸無水物の収率は 低下する。
本発明においては、 カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物 とを反応させるに際し、 上記三級ァミ ンと共に無機塩基を併用 する事が好ましい。 無機塩基の併用によ り、 更に好適に本発明 の目的を達成できる。三級ァミ ンと無機塩基との合計使用量は、 スルホニルハライ ド化合物に由来して生じる酸分(化学理論量) に対し 0 . 9 〜 1 . 2 当量、 よ り好適には 0 . 9 〜 1 . 1 当量 である。 且つ、 三級ァミ ンと無機塩基との合計使用量の少なく と も 0 . 0 5 当量、 よ り好適には 0 . 1 〜 0 . 9 当量が三級ァ ミ ンで占め られている こ とが好ましい。
無機塩基は、 通常、 それ単独では上記酸無水物の生成反応を 進行させる作用はほとんど認め られない。 しかし、 反応に無機 塩基と三級ァミ ンとを併用する場合には、 先ず三級ァミ ンが反 応を進行させる。 次いで、 反応の進行に伴って生じる三級アミ ンのハロゲン化水素塩ゃスルホン酸塩に前記無機塩基が作用し 無機塩基が三級ァミ ンと置き換わる。 その結果、 再びハロゲン 化水素塩ゃスルホン酸塩か ら三級ァミ ンが遊離し、 この遊離し た三級アミ ンはカルボン酸とスルホニルハライ ド化合物との反 応に再使用される。
その反応機構は、 次のようなものであると推察できる。 すな わち、 無機塩基が共存しない三級ァミ ンのみの存在下における カルボン酸とスルホニルハ ライ ド化合物との反応は、 以下の ( A ) 、 ( B ) 式で示す二段階の反応によ り激しく進行すると 思われる。 なお、 この説明においては、 三級ァミ ンと して ト リ ェチルァミ ンを用いている。 O
N- CH2CH3)3
i 11
R1— C- -OH •X
O 0
1 II II 2
R-C R一 O一 S—RA HX.N-^CH2CH3)3 (A)
0
Figure imgf000016_0001
O O O
! II II 2 II
R-C—— O— C- -R R— S OH · N~ CH2CH3)3
II
o
(B)
れに対して、 反応系中に無機塩基を共存させる と、 下記式
(C)
HX-N ~ ^CH2CH3 )3 NaX
Figure imgf000016_0002
3
(C)
のよう に反応に伴って生じる三級アミ ンのハロゲン化水素塩や スルホン酸塩が、 上記無機塩基の存在によ り再び遊離の三級ァ ミ ンに再生されるものと推察される。 なお、 この例においては 無機塩基と して炭酸ナト リ ゥムを用いて反応を説明している。 その結果、 三級ァミ ンの使用量を低減させても、 反応した三 級ァミ ンが逐次再生されるため、 穏やかに反応が続き、 最後ま で反応を進行させる ことが可能になる。 更に、 該三級ァミ ンの 使用量を上記値に大きく低減させる ことによ り 、 反応が穏やか に進行するので、 反応の安定性が極めて良好になる。 その結果 よ り高純度の酸無水物を高収率で得る こ とができる。
三級ァミ ンと無機塩基との合計使用量が、 スルホニルハライ ド化合物に由来して生じる酸分の 1 . 2 当量よ り も多い場合、 副反応が生じ易く な り、 その結果酸無水物の収率が低減する。
三級ァミ ンと無機塩基の合計使用量が、 スルホニルハライ ド 化合物に由来して生じる酸分の 0 . 9 当量よ り も少ない場合、 反応速度が低下し、 酸無水物の収率が低下した り 、 反応に長時 間を要するよう になる。
また、 上記三級ァミ ンと無機塩基の合計使用量に占める三級 ァミ ンの使用量が、 0 . 0 5 当量よ り も少ない場合、 反応速度 が低下し、 酸無水物の収率が低下したり 、 反応に長時間を要す るよう になる。
無機塩基は、 公知のものが何等制限なく使用できる。 具体的 には、 水酸化ナ ト リ ウム、 水酸化カ リ ウム、 水酸化リ チウム、 炭酸ナ ト リ ウム、 炭酸カ リ ウム、 炭酸リ チウム、 炭酸水素ナ ト リ ウム、 炭酸.水素カ リ ウム、 炭酸水素リ チウム、 水酸化カルシ ゥム、 水酸化マグネシウム、 炭酸カルシウム、 炭酸マグネシゥ ム等を挙げられる。 なかでも、 生成する酸無水物の加水分解が 起こ り難い炭酸ナ ト リ ウム、 炭酸カルシウム、 炭酸カ リ ウム、 炭酸リ チウム、 炭酸水素ナ ト リ ウム、 炭酸水素カルシウム、 炭 酸水素リチウムなどの炭酸塩の使用がよ り好ましい。
本発明において、 スルホニルハライ ド化合物の使用量は、 特 に制限される ものではない。通常、カルボン酸 1 モルに対して、 スルホニルハライ ド化合物を 0 . 4 〜 0 . 6 モルとする こ とが 好ましく 、 反応後に残存するカルボン酸量を低減させるために 0 . 4 5 〜 0 . 5モルとする こ とがよ り好ま しい。
こ こで、 スルホニルハライ ド化合物の使用量が、 カルボン酸 1 モルに対して 0 . 4モル未満の場合は、 得られる酸無水物の 収率が低下する傾向がある。 スルホニルハライ ド化合物が、 力 ルボン酸 1 モルに対し、 0 . 6 モルを超える場合は、 得られる 酸無水物に未反応のスルホニルハライ ド化合物が残存してお り 得られる酸無水物の純度が低下する傾向がある。
反応に際し、 溶媒の使用は必須ではない。 しかし、 反応は溶 媒の存在下で行う こ とが好ま しい。 反応に使用する溶媒と して は、 反応原料及び反応生成物と反応しないも のであれば何れの 溶媒でも使用できる。 反応終了後、 不純物の分離を目的と して 反応液の水洗を行う場合は、 非水溶性の溶媒を反応溶媒と して 用いる こ とが好ましい。 非水溶性の溶媒を用いる ことによ り 、 水洗前に溶媒置換を行う操作を省略できる。
反応に使用する溶媒と しては、 具体的にはベンゼン、 トルェ ン、 キシレン等の芳香族系溶媒、 ジェチルエーテル、 テ ト ラヒ ドロフラ ン等のエーテル系溶媒、 酢酸ェチル、 酢酸ブチル等の エステル系溶媒、 塩化メチレン、 ク ロ 口ホルム、 ト リ ク ロロェ タン、 エチレンジク ロライ ド等の含ハロゲン系溶媒等を例示で きる。
これらの溶媒のう ちでも、 得られる酸無水物の沸点よ り も沸 点の低い溶媒を使用する こ とが好ま しい。 こ の様な溶媒の使用 によ り、 反応後に得られる反応混合物の濃縮が容易になる。 さ らに、 反応後、 副生する塩を分離する こ とを目的として反応液 を水で洗浄する場合は、 トルエン、 塩化メチレン、 ク ロ口ホル ムのよう な、 水と共沸する溶媒を用いる こ とが好ましい。 この よう な溶媒を用いる こ とによ り 、 溶媒の留去時に、 同時に脱水 も可能となる。
上記溶媒にカルボン酸を仕込む際のカルボン酸の仕込濃度は 攪拌の容易性を図るため 2 5〜 5 0 質量% とする こ とが好ま し い
カルボン酸と してアク リル酸、 メタク リル酸のよう な、 重合 性基を有するカルボン酸を用いる場合には、 反応系に重合禁止 剤を共存させる こ とが好ま しい。 重合禁止剤と しては、 反応原 料及び反応生成物と反応しないものであれば何れのものでも使 用出来る。
重合禁止剤と しては、 具体的には p —メ トキシフエノール、 ハイ ドロキノ ン、 フエノチアジン、 テ ト ラメチルピペラジンォ キシル、 住友化学工業 (株) 製商品名スミ ライザ一 G M、 ス ミ ライザ一 T P — D、 スミ ライザ一 W X— R等を例示できる。 重合禁止剤の使用量は、 カルボン酸の質量を基準と して 0 . 0 1〜 5 質量%が好ましい。
原料の仕込順序は、 特に制限が無く 、 何れの原料か ら仕込ん でも、 又は各原料を一度に仕込んでも良い。 しかし、 スルホ二 ル八ライ ド化合物と、 無機塩基または三級ァミ ンとを先に仕込 むと、 これらが一部先に反応して収率がやや下がる傾向がある。 従って、 これらの原料を混合する前に、 カルボン酸とスルホ二 ルハライ ド化合物とを仕込むこ とが好ましい。
好適な順序は、 カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物との 混合物に、 三級アミ ンを混合する順序である。 反応において、 無機塩基を三級ァミ ンと併用する場合は、 該無機塩基の添加時 期は、 三級ァミ ンと同時に、 またはその添加前後が好ま しい。 無機塩基を併用する場合において、 よ り安定的に、 また効率的 に反応を行わせるため、 仕込んだカルボン酸の一部とスルホ二 ルハライ ド化合物の一部とを三級ァミ ンの存在下で先に反応さ せた後、 無機塩基を添加するのが好ましい。
反応を効率的に行うための最も実際的な仕込み順序を、 以下 に示す。 < 1 >溶媒、 < 2 >カルボン酸が重合性基を有する場 合は重合禁止剤、 < 3 >カルボン酸、 < 4 >スルホニルハライ ドの順番に仕込み、 適する反応温度に調整後、 < 5 >三級アミ ンを滴下し、 次いで、 < 5 >無機塩基を添加して反応を開始さ せる。
三級ァミ ンの滴下時間は溶媒、 カルボン酸、 スルホニルハラ ィ ド化合物の種類によって異なるため、 通常 1 〜 3 0 0 0分の 範囲で適宜選択すればよい。
また、 無機塩基を三級ァミ ンと併用する場合、 三級アミ ンを 単独で使用する場合に比較し反応に伴う発熱量が低下する。 こ のため、無機塩基の添加時間は、通常 1 〜 2 5 0 0分の範囲で、 使用するカルボン酸、 スルホニルハライ ド化合物、 溶媒に応じ て適宜選択する と良い。
反応温度は、使用する三級ァミ ンの種類によっても異なるが、 好ま しく は— 1 0 0 °C〜溶媒の沸点、 さ らに好まし く は一 7 0 〜 9 0 の範囲である。 本発明製造方法においては、 従来法と 比較して三級アミ ンの使用量が少ないので、 反応が穏やかに進 行する。 このため従来法のよう に氷点下以下深く冷却しなく て も比較的穏やかに反応が進む。 特に、 前記無機塩基を特定量共 存させて反応を実施する態様においては、 反応の穏やかさはさ らに増し、 具体的には 5 〜 3 0 °Cの範囲で反応を実施する こ と ができる。 この反応温度を採用する こ とによ り、 酸無水物の製 造に際し、 製造設備的にあるいはエネルギー的に有利になる。
反応時間は反応温度やカルボン酸の安定性を考慮して適宜選 択すればよい。 一般には、 三級ァミ ンのみを単独で使用する場 合、 反応時間は三級ァミ ンの添加後 0 . 1 〜 1 0 時間程度が好 ま しい。 無機塩基を併用 し、 三級ァミ ンの使用量を低減させた 状態で反応を行う場合は、 前述のよ う に反応がよ り穏やかに進 行する。 従って、 この場合反応時間は三級アミ ンを単独で使用 している場合と比較してよ り長い時間になる。 一般に、 三級ァ ミ ン及び無機塩基の両者を添加する場合は、 反応時間は両者の 添加後 0 . 5 〜 5 0 時間とする ことが好ましい。
反応は常圧、 加圧、 減圧下のいずれにおいても行ってよい。 反応終了後、 副生するスルホニルハライ ド化合物由来の塩お よび三級アミ ン由来の塩を分離する方法としては、 反応液を水 で洗浄する抽出法が好ま しい。
水による反応液の洗浄の詳細は反応系によっても異なるため 水の使用量、 洗浄回数等は適宜決定する。 二回目以降の洗浄に おいて、 水の代わ り に炭酸水素ナ ト リ ウム水溶液、 炭酸ナ ト リ ゥム水溶液、 水酸化ナ ト リ ウム水溶液、 炭酸水素カ リ ウム水溶 液、 炭酸カ リ ウム水溶液、 水酸化カ リ ウム水溶液等を用いて残 存するカルボン酸やスルホニルハライ ド化合物を除去する こと も可能である。 この場合、 目的物である酸無水物が分解しない よ う に、 酸無水物の安定性を十分考慮して洗浄水中のアルカ リ 濃度、 使用量、 洗浄回数を決定する必要がある。
洗浄操作によって発生する、 副生した塩を含有する水相に水 酸化ナ ト リ ウム、 水酸化カ リ ウム、 水酸化カルシウム、 水酸化 リ チウムなどの強アルカ リ を添加して、 ト リ ェチルアミ ンを遊 離させた後、 抽出法、 あるいは蒸留法等を利用してこの水相か ら ト リエチルァミ ンを回収し、 これを次回の製造に使用する こ とも可能である。
あるいは副生する塩を固液分離法によ り除去してもよい。 固 液分離法としては、 濾過あるいはデカンテーシヨ ンが挙げられ る。
濾過あるいはデカンテーショ ン後の反応液についても適宜水 による洗浄を行ってもよい。
洗浄も し く は固液分離した酸無水物を含む溶液は、 必要によ り無水硫酸ナ ト リ ウム、 硫酸マグネシウム、 塩化カルシウム等 の脱水剤によ り脱水する。 その後、 溶媒を減圧下留去する こ と によ り溶媒を分離できる。 減圧度および留去温度は、 得られる カルボン酸無水物および溶媒の沸点に応じて適宜選択すればよ い
減圧留去温度あるいは減圧度が高すぎる場合、 得られるカル ボン酸無水物自身が留去されて、 収率が低下する こ とがあるた め特に注意を要する。
得られるカルボン酸無水物は必要に応じて減圧蒸留によ り精 製してもよい。 減圧度および温度は、 得られる酸無水物の沸点 を考慮し、 酸無水物毎に適宜選択する。 実施例
以下、 実施例によ り本発明をよ り具体的に説明するが、 本発 明はこれら実施例に制限される ものではない。
実施例 1
窒素雰囲気下、 温度計、 攪拌機をと りつけた 3 Lの四つロガ ラス反応器に、 塩化メチレン 1 2 4 0 g、 重合禁止剤と して住 友化学工業 (株) 製商品名 スミ ライザ一 G M 1 . 0 8 g ( 0 . 5質量% ) 、 スミ ライザ一 T P — D O . 6 5 g ( 0 . 3質量% ) 、 スミ ライザ一 W X— R 0 . 6 5 g ( 0 . 3 質量% ) 、 アク リル 酸 2 1 6 g ( 3 . O m o l ) 、 メタ ンスルホニルク ロライ ド 1 7 2 g ( 1 . 5 m 0 1 ) 、 を添加して 5 °Cに冷却した。
その後、 ト リ ェチルァミ ン 3 0 4 g ( 3 . O m o l ; メタン スルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分に対して 1 当量) を反応液温度を 3 0 °C以下に制御しながら 2 時間かけて滴下し た。 滴下終了後、 さ らに同温度に保ちながら 1 時間攪拌した。 ガスク ロマ 卜 グラフ ( G C ) によ り反応液を分析したと ころァ ク リル酸の転化率は 9 9 %であった。
反応終了後、水 3 7 5 g を反応液に加えて反応液を洗浄した。 さ ら に反応液を各 5 6 3 gの水で 2 回洗浄した後、 塩化メチレ ンを留去した。 得られたアク リル酸無水物の収量 1 7 2 g、 収 率 9 1 %、 G C分析による純度 9 8 %、 高分子量の副生成物は 未検出であっ た。 アク リル酸無水物の同定は、 核磁気共鳴スぺ ク トル、 元素分析値、 質量スペク トルの解析によ り行った。 以後の実施例、 比較例においても同じ分析手法を用いて各デ一 夕を求めた。
比較例 1
実施例 1 において、 ト リ ェチルァミ ンの使用量を 4 5 5 g ( 4 5 m o 1 ; メタ ンスルホニルクロ ライ ドに由来して生じる酸分 の 1 . 5 当量) に代えた以外は、 実施例 1 に従って反応させた。
転化率は 9 9 %、 収量 1 5 0 g、 収率 7 9 %、 G C分析によ り求めた純度 7 4 %で、 アク リル酸無水物が製造できた。 高分 子量の副生成物の生成量は 2 0 %であった。
実施例 2 ドライエア一雰囲気下、 温度計、 攪拌機をと りつけた 3 Lの 四つ口ガラス反応器に、 塩化メチレン 1 2 4 0 g、 重合禁止剤 と して住友化学工業 (株) 製商品名 ス ミ ライザ一 G M 1 . 0 8 g ( 0 . 5質量% ) 、 スミ ライザ一 T P — D O . 6 5 g ( 0 . 3質量%) 、 スミ ライザ一 W X— R O . 6 5 g ( 0 . 3質量% ) 、 アク リル酸 2 1 6 g ( 3 . O m o l ) 、 ベンゼンスルホニルク 口 ライ ド 2 6 4 g ( 1 . 5 m o l ) 、 を添加して 5 °Cに冷却し た。
その後、 ト リェチルァミ ン 3 0 4 g ( 3 . O m o l ; ベンゼ ンスルホニルク ロ ライ ド に由来して生じ る酸分に対して 1 当 量) を反応液温度を 3 0 °C以下に制御しながら 2 時間かけて滴 下した。 滴下終了後、 同温度以下に保ちながらさ らに 1 時間攪 拌した。 G C によ り反応液を分析したと ころ転化率は 9 9 %で あった。
反応終了後、 水 3 7 5 g を反応液に加え反応液を洗浄した。 さ らに各 5 6 3 g の水で 2 回洗浄を行っ た後、 塩化メチレンを 留去した。 収量 1 7 2 g、 収率 9 1 %、 G C分析によ り求めた 純度 9 9 %、 高分子量の副生成物は未検出であった。
実施例 3
窒素雰囲気下、 温度計、 攪拌機をと りつけた 3 L nの四つロガ ラス反応器に、 トルエン 1 0 0 O g、 重合禁止剤として住友化 学工業 (株) 製商品名 スミ ライザ一 G M 1 . 2 9 g ( 0 . 5 質量% ) 、 スミ ライザ一 T P — D O . 7 7 g ( 0 . 3質量% ) 、 スミ ライザ一 WX— R 0 . 7 7 g ( 0 . 3 質量% ) 、 メタク リ ル酸 2 5 8 g ( 3 . O m o l ) 、 p— トルエンスルホニルク ロ ライ ド 2 8 6 g ( 1 . 5 m o 1 ) 、 を添加して I O に冷却し た。 その後、 ト リ ェチルァミ ン 3 0 4 g ( 3 . 0 m o l ; p— ト ルエンスルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分に対して 1 当量) を反応液温度を 3 0 °C以下に制御しながら 2 時間かけて 滴下した。 滴下終了後、 同温度に保ちながら更に 1 時間攪拌し た。 G C によ り反応液を分析したと ころメタク リル酸の転化率 は 9 9 %であった。
反応終了後、 水 3 7 5 g を加え反応液を洗浄した。 さ ら に各 5 6 3 g の水で反応液を 2 回洗浄した後、 トルエンを留去した。 収量 2 0 8 g、収率 9 0 %、 G C分析によ り求めた純度 9 8 %、 高分子量の副生成物は未検出であった。
実施例 4
窒素雰囲気下、 温度計、 攪拌機をと り つけた 3 Lの四つロガ ラス反応器に、 トルエン 1 0 0 O g、 重合禁止剤と して住友化 学工業 (株) 製商品名 スミ ライザ一 G M 1 . 2 9 g ( 0 . 5 質量% ) 、 スミ ライザ一 T P — D O . 7 7 g ( 0 . 3質量% ) 、 ス ミ ライザ一 WX— R 0 . 7 7 g ( 0 . 3 質量% ) 、 メ タク リ ル酸 2 5 8 g ( 3 . 0 m 0 1 ) 、 ベンゼンスルホニルク ロ ライ ド 2 6 5 g ( 1 . 5 m o l ) 、 を添加してこの反応液を 1 0 °C に冷却した。
その後、 N—メチルモルホリ ン 3 0 4 g ( 3 . 0 m 0 1 ; べ ンゼンスルホニルク ロライ ドに由来して生じる酸分に対して 1 当量) を反応液温度を 3 0 °C以下に制御しながら 2 時間かけて 滴下した。 滴下終了後同温度を保ちながら、 さ らに 1 時間攪拌 した。 G C によ り反応液を分析したと ころ、 メタク リル酸の転 ィ匕率は 9 9 %であった。
反応終了後、 水 3 7 5 g を加え反応液を洗浄した。 さ ら に各 5 6 3 g の水で 2 回洗浄を行った後、 トルエンを留去した。 収 量 2 0 8 g、 収率 9 0 %、 G C分析によ り求めた純度 9 8 %、 高分子量の副生成物は未検出であった。
実施例 5 〜 1 6
実施例 4 において、 表 1 に記載した溶媒、 カルボン酸、 三級 アミ ンを、 表 1 に示した量で使用 した以外は、 実施例 4 と同様 に操作した。 得られた結果を表 1 に示した。
比較例 2 〜 3
実施例 1 4 において、 N—メチルモルホリ ンの使用量を 4 5 5 g ( 4 . 5 m o 1 ; メタ ンスルホニルク ロ ライ ドに由来して 生じる酸分に対して 1 . 5倍当量) 及び 2 0 2 g ( 2 . O m o 1 ; メタ ンスルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分に対し て 0 . 6 7 当量) に変更する以外、 実施例 1 4 と同様に操作し た。
得られた結果を表 1 に示した
難例 溶媒 カルボン酸 三級アミン ¾化率 収量 収率 純度 高分子体
iii * % g % % %
5 塩化メチレン クロ卜ン酸 卜リエチリレアミン 98 208 90 96 0
1. 0
6 酢酸ェチル ピバリ雕 N—メチリレモリレホリン 97 249 89 97 0
1. 0
7 トルエン シクロプロパン . N—工チルモルホリン 97 208 90 97 0
カルボン酸 1. 0
8 クロ口ホルム シクロブタン 卜リブチリレアミン 97 243 89 96 0
カルボン酸 1. 0
9 テトラヒドロ テトラヒドロフ ピリジン 98 289 90 96 0
フラン ランカルボン酸 1. 0
10 塩ィ匕メチレン t r a n s— N—メチレピロリジン 97 371 89 96 0
けい皮酸 1. 0
11 塩化メチレン 3—メチレ N—メチルビペリジン 97 243 89 96 0
05 クロ卜ン酸 1. 0
12 塩ィヒメチレン a— トリェチルァミン 96 276 89 96 0
焦性粘赚 1. 0
13 塩化メチレン p—二卜口 トリェチルァミン 96 435 89 96 0
安息香酸 1. 0
14 卜ルェン プロピオン酸 N—メチレモリレホリン 96 173 89 96 0
1. 0
15 卜ルェン メタクリ N—メチルモルホリン 92 171 88 95 0
0. 9.2
16 卜ルェン メタクリリ# N—メチルモルホリン 97 171 88 95 0
1. 09
比較例 卜ルェン プロピオン酸 N—メチルモルホリン 96 160 82 86 0
2 1. 5
比糊 卜ルェン プロピオン酸 N—メチフレモゾレホリン 80 136 70 84 0
3 0. 67
*:スルホン酸ハライドに由来して生じる酸分に対する当量
実施例 1 7
窒素雰囲気下、 温度計、 攪拌機をと りつけた 3 Lの四つロガ ラス反応器に、 トルエン 1 2 4 0 g、 重合禁止剤と して住友化 学工業 (株) 製商品名 スミ ライザ一 G M 1 . 0 8 g ( 0 . 5 質量% ) 、 スミ ライザ一 T P — D O . 6 5 g ( 0 . 3質量% ) 、 スミ ライザ一 WX— R O . 6 5 g ( 0 . 3 質量% ) 、 メタク リ ル酸 2 5 '8 g ( 3 . O m o l ) 、 メタ ンスルホニルク ロライ ド 1 7 2 g ( 1 . 5 m o 1 ) を添加して 5 °Cに冷却した。
その後、 N—メチルモルホリ ン 3 O g ( 0 . 3 m o 1 ; ベン ゼンスルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分の 0 . 1 当量) を反応液温度を 3 0 °C以下に制御しながら 3 0 分かけて滴下し た。 さ らに炭酸ナ ト リ ウム 1 4 8 g ( 1 . 4 m o 1 ; メタ ンス ルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分の 0 . 9 3 当量) を 添加後、 さ らに同温度に保ちながら 1 0 時間攪拌した。 G Cに よ り反応液を分析したと ころメ夕ク リル酸の転化率は 9 9 %で あった。
反応終了後、 水 5 0 0 g を加え反応液を洗浄した。 さ ら に各 5 6 3 gの水で 2 回洗浄を行った後、塩化メチレンを留去した。 得られたメ夕ク リル酸無水物の収量 2 1 7 g、 収率 9 4 %、 G C分析によ り求めた純度 9 8 %、 高分子量の副生成物は未検出 であった。
実施例 1 8
窒素雰囲気下、 温度計、 攪拌機をと りつけた 3 Lの四つロガ ラス反応器に、 塩化メチレン 1 2 4 0 g、 重合禁止剤として住 友化学工業 (株) 製商品名 スミ ライザ一 G M 1 . 0 8 g ( 0 . 5 質量% ) 、 スミ ライザ一 T P— D O . 6 5 g ( 0 . 3質量% ) 、 スミ ライザ一 WX— R 0 . 6 5 g ( 0 . 3 質量% ) 、 アク リル 酸 2 1 6 g ( 3 . 0 m o 1 ) 、 ベンゼンスルホニルク ロ ライ ド 2 6 5 g ( 1 . 5 m o 1 ) を添加して 5 °Cに冷却した。
その後、 ト リ ェチルァミ ン 3 0 g ( 0 . 3 m o l ; メタンス ルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分に対して 0 . 1 当量) を反応液温度を 3 0 °C以下に制御しながら 3 0分かけて滴下し た。 さ ら に炭酸ナ ト リ ウム 1 4 8 g ( 1 . 4 m o l ; ベンゼン スルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分に対して 0 . 9 3 当量) を添加した後、 さ ら に同温度に保ちながら 1 0 時間攪拌 した。 G C によ り 反応液を分析したと ころアク リ ル酸の転化率 は 9 9 %であった。
反応終了後、水 5 0 0 g を反応液に加え、反応液を洗浄した。 さ らに各 5 6 3 g の水で 2 回洗浄を行った後、 塩化メチレンを 留去した。 得られたアク リル酸無水物の収量 1 8 0 g、 収率 9 5 %、 G C純度 9 8 %、高分子量の副生成物は未検出であった。 実施例 1 9 〜 2 6
実施例 1 8 において、表 2 に記載した無機塩基、カルボン酸、 三級アミ ンを、 表 2 に示した量使用 した以外は、 実施例 1 8 と 同様に操作した。 結果を表 2 に示した。
比較例 4〜 5
実施例 1 8 において、炭酸ナ ト リ ウムの使用量を 2 1 2 g ( 2 O m o 1 ; メ タンスルホニルク ロライ ドに由来して生じる酸分 に対して 1 . 3 3 当量、 ト リ ェチルァミ ンとあわせて 1 . 4 3 当量) 及び 9 5 g ( 0 . 9 m o 1 ; メタ ンスルホニルク ロライ ドに由来して生じる酸分に対して 0 . 6 当量、 ト リェチルアミ ンとあわせて 0 . 7 当量) に変更する以外、 実施例 1 8 と同様 に操作した。 結果を表 2 に示した。
比較例 6 実施例 1 8 において、 ト リ ェチルァミ ンの使用量を 9 . 1 g ( 0 . 0 9 m o 1 ; メタ ンスルホニルク ロライ ドに由来して生 じる酸分の 0 . 0 3 当量) と し、 炭酸ナ ト リ ウムの使用量を 1 5 4 g ( 1 . 4 5 5 m 0 1 ; メタ ンスルホニルク ロライ ドに由 来して生じる酸分に対して 0 . 9 7 当量) に変更する以外は実 施例 1 8 と同様に操作した。 結果を表 2 に示した。
比較例 7 〜 8
実施例 2 3 において 、炭酸ナト リ ウムの使用量を 2 1 2 g ( 2 0 m 0 1 ; ス タ ンスルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分 に対して 1 . 3 3 当量、 卜 リ エチルァミ ンとあわせて 1 . 4 3 当量) 及び 9 5 g ( 0 . 9 m 0 1 ; メタ ンスルホニルク ロ ライ ドに由来して生じる酸分に対して 0 . 6 当量、 ト リ ェチルアミ ンとあわせて 0 . 7 当量) に変更する以外、 実施例 2 3 と同様 に操作した。 結果を表 2 に示した。
比較例 9
実施例 2 3 において 、 ト リ ェチルァミ ンの使用量を 9 . 1 g ( 0 . 0 9 m o 1 ; メタ ンスルホニルク ロライ ドに由来して生 じる酸分に対して 0 . · 0 3 当量) と し、 炭酸ナ ト リ ウムの使用 量を 1 5 4 g ( 1 . 4 5 5 m 0 1 ; メタ ンスリレホニルクロ ライ ドに由来して生じる酸分に対して 0 . 9 7 当量) に変更する以 外、 実施例 2 3 と同様に操作した。 結果を表 2 に示した。 表 2
CO
o
Figure imgf000031_0001
*:スルホン酸八ライドに由来して生じる酸分に対する当量
本発明によれば、 三級ァミ ンの存在下、 カルボン酸とスルホ ニルハライ ド とを反応させて酸無水物を製造する際に、 三級ァ ミ ンの使用量を所定範囲に規定する こ とによ り 、 反応が穏和な ものになり 、 その結果不純物の副生を抑制しながら高純度の酸 無水物を高収率で製造する こ とができる。 更に、 三級ァミ ンと 共に無機塩基を併用する場合は、 更に反応が穏やかにな り、 高 純度の酸無水物を高収率で製造する こ とができる
また、 反応終了後、 反応液に ト リ ェチルァミ ンの残留量が少 ないため、 酸無水物の精製や廃液処理の操作性が向上する。

Claims

請求の範囲
1 . カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物とを三級アミ ン の存在下で反応させて酸無水物を製造する酸無水物の製造方法 であって、 三級ァミ ンの使用量が、 スルホニルハライ ド化合物 に由来して生じる酸に対して 0 . 9 〜 1 . 2 当量である酸無水 物の製造方法。 .
2 . カルボン酸が、 重合性基を有するカルボン酸である請求 の範囲第 1 項に記載の酸無水物の製造方法。
3 . カルボン酸が、 アク リ ル酸又はメタク リル酸である請求 の範囲第 1 項に記載の酸無水物の製造方法。
4 . ァミ ンが、 窒素原子に炭素数 2 〜 4 のアルキル基が結合 した第三アミ ン又は環式アミ ンである請求の範囲第 1項に記載 の酸無水物の製造方法。
5 . スルホニル八ライ ド化合物が、 下記式 ( 2 )
0
R 2 1 1
ム一 一 X ( 2 )
0
(但し、 R 2はアルキル基、 シク ロアルキル基、 ァラルキル基、 又はァ リール基である。 Xはハロゲン原子である。 )
で示される化合物である請求の範囲第 1 項に記載の酸無水物の 製造方法。
6 . カルボン酸とスルホニルハライ ド化合物とを三級アミ ン 及び無機塩基の共在下で反応させて酸無水物を製造する酸無水 物の製造方法であって、 三級アミ ン及び無機塩基の合計使用量 が、スルホニルハライ ド化合物に由来して生じる酸に対して 0 . 9 〜 1 . 2 当量であ り 、且つ前記合計使用量中の少なく とも 0 . 0 5 当量が三級ァミ ンである酸無水物の製造方法。
7 . カルボン酸が、 重合性基を有するカルボン酸である請求 の範囲第 6項に記載の酸無水物の製造方法。
8 . カルボン酸が、 アク リ ル酸又はメタク リル酸である請求 の範囲第 6項に記載の酸無水物の製造方法。
9 . ァミ ンが、 窒素原子に炭素数 2 〜 4 のアルキル基が結合 した第三アミ ン又は環式アミ ンである請求の範囲第 6項に記載 の酸無水物の製造方法。
1 0 . スルホニル八ライ ド化合物が、 下記式 ( 2 )
0
,2 II
S— X ( 2 )
II
0
(伹し、 R 2はアルキル基、 シク ロアルキル基、 ァラルキル基、 又はァリール基である。 Xはハロゲン原子である。 )
で示される化合物である請求の範囲第 6項に記載の酸無水物の 製造方法。
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