JP2001039936A - 芳香族ジカルボン酸ジアミドの製造方法 - Google Patents

芳香族ジカルボン酸ジアミドの製造方法

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JP2001039936A JP11210525A JP21052599A JP2001039936A JP 2001039936 A JP2001039936 A JP 2001039936A JP 11210525 A JP11210525 A JP 11210525A JP 21052599 A JP21052599 A JP 21052599A JP 2001039936 A JP2001039936 A JP 2001039936A
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豊 神原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】芳香族ジニトリルから芳香族ジカルボン酸ジア
ミドを工業的に有利に製造する方法を提供する。 【解決手段】芳香族ジニトリルを無機強塩基の存在下、
水を含有するジメチルスルホキシド中でアミド化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は芳香族ジニトリルか
ら芳香族ジカルボン酸ジアミドを製造する方法に関す
る。芳香族ジカルボン酸ジアミドはポリアミド樹脂やポ
リウレタン樹脂の製造原料である芳香族ジアミンや芳香
族ジイソシアネートの出発原料となる。
【0002】
【従来の技術】芳香族ジカルボン酸ジアミドは、塩素化
してクロルアミドとした後、水存在下でのホフマン転位
を経て芳香族ジアミンを製造することができ、ポリアミ
ド樹脂の原料となる。一方、ホフマン転位をアルコール
存在で実施することにより芳香族ジカルバミン酸ジエス
テルを合成し、これを熱分解して芳香族ジイソシアネー
トを製造するができ、ポリウレタン樹脂の原料となる。
芳香族ニトリルから芳香族カルボン酸アミドを製造する
方法は種々提案されている。例えば、Org.Syn.Coll.Vo
l.2,586〜587(1943)には、過酸化水素を用いてo-トルニ
トリルをアミド化する方法が記載されている。この方法
は高価な過酸化水素を副原料として大量に使用すること
が問題点として挙げられる。英国特許第1133013号およ
び1351530号には二酸化マンガンを触媒に用いてニトリ
ル化合物をアミド化する方法が記載されている。この方
法では大量の触媒が必要であり、しかも生成する芳香族
カルボン酸アミドが結晶として析出し、触媒の活性点を
塞ぐため触媒の寿命に難点がある。
【0003】更に米国特許第3763235 号には、金属塩の
存在下で水含有低級脂肪族カルボン酸を用いてニトリル
化合物をアミド化する方法が開示されている。この方法
でも触媒を大量に必要とし、しかも析出する芳香族カル
ボン酸アミドの結晶中に触媒が抱き込まれるため、この
分離に難点がある。国際公開WO90/09988号には芳香族ニ
トリルを水含有アルコール中で過ホウ酸アルカリ金属塩
と接触させる方法が示されている。この方法では高価な
過ホウ酸アルカリ金属塩を、副原料として原料の芳香族
ニトリル1モルに対して2.5〜4モルと大量に使用し
なければならないことが問題点として挙げられる。特開
平6-116221号および特開平6-128204号には、芳香族ニト
リル類を無機強塩基の存在下、水を含有するアルコール
中でアミド化する方法および芳香族ニトリル類を無機強
塩基の存在下、アルコールと反応させてイミノエーテル
化合物を合成し、次いで水を加えてアミド化させる方法
が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平6-116221
号および特開平6-128204号に記載された方法は、触媒と
して安価なアルカリ金属水酸化物およびアルコールを用
いる点で工業的に優れているが、発明者等がテレフタロ
ニトリルのアミド化について検討した結果、反応生成物
中に無視できない量のテレフタル酸の副生が確認された
(比較例1) 。この副生カルボン酸は、反応系へ加えら
れた無機強塩基がカルボン酸の塩となって消費されるこ
とになる。また、カルボン酸あるいはカルボン酸の塩を
含むカルボン酸アミドを原料として上述のホフマン転位
法によるアミン化合物及びイソシアネート化合物の合成
を行った場合、製品中にカルボン酸あるいはカルボン酸
の塩が含まれることになり、カルボン酸アミドとカルボ
ン酸との分離が必要となる。
【0005】以上の如く、従来の芳香族ジニトリルから
芳香族ジカルボン酸ジアミドを製造する方法は、高価な
副原料や触媒を多量に用いる点、カルボン酸が多く副生
する為精製工程が必要となる点等の課題があり、工業的
に必ずしも満足すべき方法とは言い難い。本発明の目的
は、芳香族ジニトリルから芳香族ジカルボン酸ジアミド
を工業的に有利に製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の如き
課題を有する芳香族ジニトリルのアミド化について鋭意
研究を重ねた結果、無機強塩基とジメチルスルホキシド
の存在下、芳香族ジニトリルと水を反応させることによ
り、カルボン酸の副生物が殆どなく、高収率で芳香族ジ
カルボン酸ジアミドが得られることを見出し、本発明に
到達した。
【0007】即ち、本発明は、芳香族ジニトリルを無機
強塩基の存在下、水を含有するジメチルスルホキシド中
でアミド化することを特徴とする芳香族ジカルボン酸ジ
アミドの製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明方法において原料として用
いられる芳香族ジニトリルとしては、ベンゼンジニトリ
ルやナフチレンジニトリル等が挙げられる。フタロニト
リル、イソフタロニトリル、テレフタロニトリルやナフ
チレンジニトリルは種々の方法で入手することが考えら
れるが、その合成法は特に制約されるものではない。工
業的には、例えば、キシレン類やジアルキルナフタレン
のアンモ酸化により対応する芳香族ジニトリル類が容易
に得られるので、これを原料に用いることができる。
【0009】本発明において触媒として使用される無機
強塩基としては、通常、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム等のアルカリ金属水酸化物が使用されるが、工業的
には安価に入手できる水酸化ナトリウムが好ましい。無
機強塩基の使用量は芳香族ジニトリル1モルに対して
0.01〜1モルの範囲が好ましい。これより無機強塩
基の使用量が少ないと反応速度が小さくなり、一方、こ
れより使用量が多いと反応速度は大きくなるが、経済的
でない。
【0010】本発明の方法では、ジメチルスルホキシド
と無機強塩基存在下、芳香族ジニトリルと水とを反応さ
せる。水の使用量は、ニトリル基1モルに対して1.5
〜50モルの範囲が好ましい。これより水の量が少ない
と芳香族ジニトリルのアミド化反応が完結せず、一方、
これより水の量が多いと反応で生成する芳香族ジカルボ
ン酸ジアミドが加水分解してカルボン酸が副生するの
で、いずれも芳香族ジカルボン酸ジアミドの収率が低下
する。芳香族ジニトリルに対して使用されるジメチルス
ルホキシドの量は、本発明の芳香族ジニトリルおよび生
成物である芳香族ジカルボン酸ジアミドが反応条件下で
結晶である場合が多いことから、芳香族ジニトリルの仕
込み濃度が1〜50重量%の範囲になるようにするのが
好ましい。この範囲より少ないと反応系内の撹拌が困難
となり、一方、この範囲より多いと空時収率が低下す
る。
【0011】アミド化の反応温度は50〜150℃の範
囲が好ましい。この反応温度より高いと反応で生成する
芳香族ジカルボン酸ジアミドが加水分解してカルボン酸
の副生が増大する。一方、これより反応温度が低いと反
応速度が低下する。反応時間は、芳香族ジニトリルの種
類、無機強塩基の種類および量、水とジメチルスルホキ
シドの仕込み条件、反応温度などにより異なり一概に表
現できないが、通常は0.5〜10時間である。
【0012】反応で生成した芳香族ジカルボン酸ジアミ
ドは、反応終了後に冷却し、反応生成液から濾過により
容易に分離回収することができる。芳香族ジカルボン酸
ジアミドを分離後の濾液中には少量の有効成分(触媒と
して使用した無機強塩基、未反応の芳香族ジニトリルお
よび反応生成物である芳香族ジカルボン酸ジアミド)が
溶解しているので、触媒の利用効率や反応の収率を上げ
るために、濾液を反応系へ戻すことができる。
【0013】
【実施例】以下に実施例および比較例により本発明を更
に具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。
【0014】実施例1 撹拌機および温度計を備えた1リットルの三ツ口フラス
コに、テレフタロニトリル 80g、ジメチルスルホキ
シド500g、1N−水酸化ナトリウム水溶液64gお
よび水30gを仕込んだ。このときのテレフタロニトリ
ルに対する水酸化ナトリウムの仕込量は0.1モル比で
あり、水の仕込量は8.4モル比である。このフラスコ
をオイルバス内に設置し、98℃で3時間撹拌した。反
応終了後、反応生成液を冷却し、濾過・水洗・真空乾燥
して白色結晶 98.6gを得た。この結晶を液体クロ
マトグラフィーで分析したところ、テレフタル酸アミド
の含量は99.6%であり、結晶中にテレフタル酸は存
在しなかった。原料のテレフタロニトリルに対する収率
は95.9%であった。
【0015】実施例2 実施例1と同様な装置に、テレフタロニトリル 40
g、ジメチルスルホキシド500g、1N−水酸化ナト
リウム水溶液 65gを仕込んだ。このときのテレフタ
ロニトリルに対する水酸化ナトリウムの仕込量は0.2
モル比であり、水の仕込量は11.5モル比である。こ
のフラスコをオイルバス内に設置し、97℃で3時間撹
拌した。反応終了後、反応生成液を冷却し、濾過・水洗
・真空乾燥して白色結晶 50.0gを得た。この結晶
を液体クロマトグラフィーで分析したところ、テレフタ
ル酸アミドの含量は99.0%であり、結晶中にテレフ
タル酸は存在しなかった。原料のテレフタロニトリルに
対する収率は96.6%であった。
【0016】実施例3 実施例1と同様な装置に、テレフタロニトリル40g、
ジメチルスルホキシド500g、1N−水酸化カリウム
水溶液 65gを仕込んだ。このときのテレフタロニト
リルに対する水酸化カリウムの仕込量は0.2モル比で
あり、水の仕込量は11.5モル比である。このフラス
コをオイルバス内に設置し、97℃で3時間撹拌した。
反応終了後、反応生成液を冷却し、濾過・水洗・真空乾
燥して白色結晶50.0gを得た。この結晶を液体クロ
マトグラフィーで分析したところ、テレフタル酸アミド
の含量は99.2%であり、結晶中にテレフタル酸は存
在しなかった。原料のテレフタロニトリルに対する収率
は95.6%であった。
【0017】実施例4 実施例1と同様な装置に、イソフタロニトリル 40
g、ジメチルスルホキシド500gおよび1N−水酸化
ナトリウム水溶液 65gを仕込んだ。このときのイソ
フタロニトリルに対する水酸化ナトリウムの仕込量は
0.2モル比であり、水の仕込量は11.5モル比であ
る。このフラスコをオイルバス内に設置し、93℃で3
時間撹拌した。反応終了後、反応生成液を冷却し液体ク
ロマトグラフィーで分析したところ、イソフタル酸アミ
ドの収率は92.7%であった。
【0018】実施例5 実施例1と同様な装置に、1,5−ナフチレンジニトリ
ル(純度:99.13%)44.5g、ジメチルスルホ
キシド500g、1N−水酸化ナトリウム水溶液50g
および水25gを仕込んだ。このときの1,5−ナフチ
レンジニトリルに対する水酸化ナトリウムの仕込み量は
0.20モル比であり、水の仕込み量は16.9モル比
である。このフラスコをオイルバス内に設置し、攪拌し
ながら反応温度98℃まで昇温した後、3時間保持し
た。この間、反応液は温度90℃付近を過ぎた時点で均
一溶液を呈したが、その後、アミドの生成と共に結晶が
析出しスラリーとなった。反応終了後、反応生成液を濾
過、水でリンス、乾燥して白色結晶51.5gを得た。
この結晶を液体クロマトグラフで分析した結果、1,5
−ナフチレンジカルボン酸アミドの含量は98.9%で
あり、原料の1,5−ナフチレンジニトリルを基準とす
る収率は96.0%であった。
【0019】実施例6 実施例1と同様な装置に、1,5−ナフチレンジニトリ
ル(純度:99.13%)44.5g、ジメチルスルホ
キシド550g、1N−水酸化ナトリウム水溶液50g
および水50gを仕込み、反応温度97℃で3時間反応
させた。このときの1,5−ナフチレンジニトリルに対
する水酸化ナトリウムの仕込み量は0.20モル比であ
り、水の仕込み量は22.5モルである。反応終了後、
反応生成液を濾過、水でリンス、乾燥して白色結晶5
1.5gを得た。この結晶を液体クロマトグラフで分析
した結果、1,5−ナフチレンジカルボン酸アミドの含
量は99.4%であり、原料の1,5−ナフチレンジニ
トリルを基準とする収率は96.5%であった。
【0020】比較例1 実施例1と同様な装置に、テレフタロニトリル 80
g、n−プロパノール500gおよび1N−水酸化ナト
リウム水溶液 67gを仕込んだ。このときのテレフタ
ロニトリルに対する水酸化ナトリウムの仕込量は0.1
モル比であり、水の仕込量は6.1モル比である。この
フラスコをオイルバス内に設置し、93℃で2時間撹拌
した。反応終了後、反応生成液を冷却し、濾過・水洗・
真空乾燥して白色結晶 84.1gを得た。この結晶を
液体クロマトグラフィーで分析したところ、テレフタル
酸アミドの含量は93.1%であり、原料のテレフタロ
ニトリルに対する収率は77.5%であった。結晶中に
テレフタル酸は1.7%含まれていた。
【0021】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明により無機強塩基とジメチルスホオキシドの存在下
で芳香族ジニトリルと水を反応させて、芳香族ジカルボ
ン酸の副生は殆どなく、芳香族ジカルボン酸ジアミドを
高収率で製造できる。本発明の方法によれば高価な副原
料や触媒を用いることなく、高純度の芳香族ジカルボン
酸ジアミドを容易に得ることが出来ることから、本発明
の工業的意義は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 裕嗣 新潟県新潟市太夫浜字新割182番地 三菱 瓦斯化学株式会社新潟研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC53 AD15 AD17 BA02 BA29 BB22 BC10 BC34 BC35 BE60 BV71 4H039 CA71 CF40

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ジニトリルを無機強塩基の存在下、
    水を含有するジメチルスルホキシド中でアミド化するこ
    とを特徴とする芳香族ジカルボン酸ジアミドの製造方
    法。
  2. 【請求項2】無機強塩基が水酸化ナトリウムである請求
    項1に記載の芳香族ジカルボン酸ジアミドの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006257047A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 New Japan Chem Co Ltd 1,3,5−ベンゼントリカルボン酸アミドの製造方法
CN111100012A (zh) * 2019-12-16 2020-05-05 上海交通大学 一种制备间苯二胺的方法

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