JP2003081941A

JP2003081941A - Ｎ−ヒドロキシ環状イミドの製造方法

Info

Publication number: JP2003081941A
Application number: JP2001276182A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ishida; 一石田; Masahito Sekiguchi; 将人関口
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP4806876B2

Abstract

(57)【要約】【課題】環状酸無水物とヒドロキシルアミンまたはそ
の塩を原料として、好純度のＮ−ヒドロキシ環状イミド
を好収率で操作性良く製造すること。【解決手段】下記一般式（１）で示されるような環状
酸無水物とヒドロキシルアミンまたはその塩を、水性溶
媒中に加えながら反応させる。【化１】（式中、Ｒ¹およびＲ²はそれぞれ独立して、水素原子、
アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ
基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシル
基またはカルボキシル基を表し、あるいは、Ｒ¹および
Ｒ²が一緒になって、それらが結合する炭素原子ととも
に芳香族性または非芳香族性の環を形成しており、点線
と実線が平行している部分は一重結合または二重結合を
表す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環状酸無水物とヒ
ドロキシルアミンまたはその塩を原料として、Ｎ−ヒド
ロキシ環状イミドを製造する方法に関する。Ｎ−ヒドロ
キシ環状イミドは、ペプチド合成用試薬や酸化触媒等に
用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｎ−ヒドロキシ環状イミドの製造
方法の１つとして、対応する環状酸無水物とヒドロキシ
ルアミンまたはその塩とを反応させる方法が知られてい
る。例えば、インディアン・ジャーナル・オブ・ケミス
トリー（Indian Journal of Chemistry）第３３Ｂ巻第
１１７５〜１１７７頁（１９９４年）には、無水フタル
酸とヒドロキシルアミン塩酸塩をピリジン中で加熱した
後、無水酢酸を加えてさらに加熱することにより、Ｎ−
ヒドロキシフタルイミドを得ることが記載されている。
また、国際公開第９５／２５０９０号パンフレットに
は、水中の無水フタル酸にヒドロキシルアミン硫酸塩水
溶液と水酸化ナトリウム水溶液を併注した後、加熱保持
することにより、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドを得るこ
とが記載されている。また、特開２００１−１２２８５
９号公報には、各種環状酸無水物とヒドロキシルアミン
燐酸塩を混合した後、水を加えて加熱することにより、
各種Ｎ−ヒドロキシ環状イミドを得ることが記載されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、得られるＮ−ヒドロキシ環状イミドの純度や
収率が十分でなかったり、反応時や後処理時の操作性が
十分でなかったりする等、必ずしも満足できるものでな
かった。そこで、本発明の目的は、好純度のＮ−ヒドロ
キシ環状イミドを好収率で操作性良く製造することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
の結果、環状酸無水物とヒドロキシルアミンまたはその
塩とを反応させる際、反応溶媒として水性溶媒を用い、
かつ上記原料を併注することにより、上記目的を達成で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、環状酸無水物とヒドロキシルアミンまた
はその塩を、水性溶媒中に加えながら反応させることに
より、Ｎ−ヒドロキシ環状イミドを製造する方法に係る
ものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる環状酸無水物としては、５員環状のもの
や６員環状のものが好適に用いられるが、中でも下記一
般式（１）

【化２】（式中、Ｒ¹およびＲ²はそれぞれ独立して、水素原子、
アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ
基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシル
基またはカルボキシル基を表し、あるいは、Ｒ¹および
Ｒ²が一緒になって、それらが結合する炭素原子ととも
に芳香族性または非芳香族性の環を形成しており、点線
と実線が平行している部分は一重結合または二重結合を
表す。）で示される化合物のような５員環状のものが好
ましい。

【０００６】一般式（１）中、Ｒ¹またはＲ²がアルキル
基、アルコキシ基またはアルコキシカルボニル基である
場合、該アルキル基、該アルコキシ基におけるアルキル
基および該アルコキシカルボニル基におけるアルキル基
としては、それぞれ例えば、メチル基、エチル基、ｎ−
プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチ
ル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキ
シル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基
のような直鎖状または分岐状のアルキル基；シクロペン
チル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基のような
シクロアルキル基；アルキルシクロアルキル基、シクロ
アルキルアルキル基等が挙げられ、またこれらアルキル
基の炭素数は通常１〜１０、好ましくは１〜６、さらに
好ましくは１〜４である。

【０００７】一般式（１）中、Ｒ¹またはＲ²がアリール
基の場合、該アリール基としては、例えば、フェニル
基、アルキル置換フェニル基、ナフチル基、ピリジル基
等が挙げられ、Ｒ¹またはＲ²がハロゲン原子の場合、該
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原
子、よう素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子、臭素
原子であり、さらに好ましくは塩素原子である。

【０００８】また、一般式（１）中、Ｒ¹またはＲ²がア
シル基の場合、該アシル基としては、例えば、ホルミル
基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブ
チリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル
基、ベンゾイル基等が挙げられ、これらアシル基の炭素
数は通常１〜１０、好ましくは１〜６、さらに好ましく
は１〜４である。

【０００９】また、一般式（１）中、Ｒ¹およびＲ²が互
いに結合して、芳香族性または非芳香族性の環を形成し
ている場合、環の員数は通常５〜１２、好ましくは６〜
１０であり、環の種類としては、例えば、ベンゼン環、
ナフタレン環のような芳香族性の炭化水素環；シクロヘ
キサン環のようなシクロアルカン環；シクロヘキセン環
のようなシクロアルケン環等が挙げられ、好ましくは芳
香族性の炭化水素環である。環は置換基を有していても
よく、また複素環であってもよい。

【００１０】一般式（１）で示される化合物の例として
は、無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水
フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、１，２，３，４
−シクロヘキサンテトラカルボン酸１，２−無水物、無
水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、テトラクロロ
無水フタル酸、無水ニトロフタル酸、無水トリメリット
酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物等が挙
げられ、中でも、無水コハク酸、無水フタル酸が好まし
い。また、一般式（１）で示される化合物以外の環状酸
無水物の例としては、無水ピロメリット酸、無水メリト
酸等が挙げられ、これらを原料の環状酸無水物とするこ
ともできる。

【００１１】本発明では、上記環状酸無水物をヒドロキ
シルアミンまたはその塩と共に、水性溶媒中に併注する
ことにより、反応を行う。ヒドロキシルアミンの塩とし
ては、例えば、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、りん酸塩等が
挙げられ、好ましくは塩酸塩、硫酸塩である。ヒドロキ
シルアミンまたはその塩の使用量は、環状酸無水物１モ
ルに対して、通常０．１〜１０モル、好ましくは０．３
〜５モル、さらに好ましくは０．５〜２モルである。ま
た、ヒドロキシルアミンまたはその塩としては、水溶液
を用いるのが操作性の点から好ましい。

【００１２】上記水性溶媒としては、水単独または水５
０重量％以上と有機溶媒５０重量％以下とからなる混合
溶媒が用いられる。該有機溶媒としては、水混和性のも
のが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、イソ
プロパノールのようなアルコール類；ジオキサンのよう
なエーテル類；アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホル
ムアミドのような非プロトン性極性溶媒等が挙げられ、
必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。
水性溶媒の使用量は、環状酸無水物１００重量部に対し
て、通常１００〜１００００重量部、好ましくは１００
〜３０００重量部、さらに好ましくは２００〜２０００
重量部である。

【００１３】上記併注の間は、収率および品質の観点か
ら、反応液のｐＨを４〜６に調整するのが好ましく、さ
らに好ましくは４．５〜５．５である。このｐＨ調整
は、上記ヒドロキシルアミンまたはその塩として、ヒド
ロキシルアミンを用いた場合には、通常、酸を加えるこ
とにより行われ、ヒドロキシルアミンの塩を用いた場合
には、塩基を加えることにより行われる。酸としては、
例えば、塩酸、硫酸、硝酸、りん酸等が挙げられ、ま
た、塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムのよ
うな金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸マグネシウムのような金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸水素カリウムのような金属炭酸水素塩；酢酸ナ
トリウム、酢酸カリウムのような金属酢酸塩等が挙げら
れる。塩基の中でも、金属水酸化物、金属酢酸塩が好ま
しく、さらに好ましくは水酸化ナトリウム、酢酸ナトリ
ウムである。

【００１４】併注の間の温度は、通常２０〜７０℃、好
ましくは４０〜６０℃であり、また、併注に要する時間
は、通常１〜４０時間、好ましくは２〜１０時間であ
る。

【００１５】また、上記併注後は、反応液のｐＨを好ま
しくは２〜４、さらに好ましくは２．５〜３．５に調整
して、保持するのがよく、これにより、併注の条件によ
っては反応混合物中に残存するアミドカルボン酸のよう
な中間体を、Ｎ−ヒドロキシ環状イミドに変換すること
ができる。この保持の間のｐＨ調整は、前記と同様の酸
や塩基を加えることにより、行うことができる。

【００１６】上記保持の間の温度は、通常２０〜７０
℃、好ましくは４０〜６０℃であり、また、保持時間
は、通常１〜４０時間、好ましくは２〜１０時間であ
る。

【００１７】得られた反応混合物からＮ−ヒドロキシ環
状イミドを取り出す方法としては、適宜選択することが
でき、例えば、反応混合物中にＮ−ヒドロキシ環状イミ
ドが析出している場合には、必要に応じて濃縮や冷却を
行った後、濾過やデカンテーション等によりＮ−ヒドロ
キシ環状イミドを分離してもよいし、反応混合物中にＮ
−ヒドロキシ環状イミドが溶解している場合には、反応
混合物を濃縮や冷却することにより、Ｎ−ヒドロキシ環
状イミドを析出させ、濾過やデカンテーション等により
分離してもよい。また、反応混合物から有機溶媒を用い
てＮ−ヒドロキシ環状イミドを抽出してもよい。

【００１８】以上説明した本発明の製造方法により、環
状酸無水物とヒドロキシルアミンまたはその塩から、対
応するＮ−ヒドロキシ環状イミドを好収率、好純度で操
作性良く製造することができる。例えば、環状酸無水物
として、前記一般式（１）の化合物を用いた場合、下記
一般式（２）

【化３】（式中、Ｒ¹、Ｒ²および点線と実線が平行している部分
は前記と同じ意味を表す。）で示されるＮ−ヒドロキシ
環状イミドを製造することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

【００２０】実施例１還流冷却管、粉体投入装置、温度計、ｐＨメーターおよ
び滴下漏斗を装着した四つ口フラスコに水９２．３ｇを
加え、この中に、攪拌下、５０℃にて、無水フタル酸３
２．６ｇ（０．２２０モル）を粉体投入装置から１時間
かけて加えると共に、ヒドロキシルアミン硫酸塩［（Ｎ
Ｈ₂ＯＨ）₂・Ｈ₂ＳＯ₄］２７．１ｇ（０．１６５モル）
を水１９８ｇに溶解した溶液を滴下漏斗から１時間かけ
て加えた。このフタル酸無水物とヒドロキシルアミン硫
酸塩水溶液の併注の間、２５重量％水酸化ナトリウム水
溶液を加えることにより、反応液のｐＨを５．０に調整
した。要した２５重量％水酸化ナトリウム水溶液は７
１．３ｇ（０．４４５モル）であった。併注終了後、５
０℃にて５時間保持し、この保持の間、２５重量％硫酸
を加えることにより、反応液のｐＨを３．０に調整し
た。要した２５重量％硫酸は４６．４ｇ（０．１１８モ
ル）であった。得られた反応混合物（スラリー）を、３
０℃まで冷却した後、濾過した。次いで、濾残を水洗し
た後、乾燥することにより、Ｎ−ヒドロキシフタルイミ
ド２６．５ｇ（純度９６．６％、収率７１．２％）を得
た。なお、濾液および洗液中に含まれるＮ−ヒドロキシ
フタルイミドの収率は２．８％であった。

【００２１】実施例２実施例１において、フタル酸無水物とヒドロキシルアミ
ン硫酸塩水溶液の併注の間、計５７．７ｇ（０．３６０
モル）の２５重量％水酸化ナトリウム水溶液を加えるこ
とにより、反応液のｐＨを４．０に調整し、かつ、併注
後の保持の間、計３１．１ｇ（０．０７９モル）の２５
重量％硫酸を加えることにより、反応液のｐＨを３．０
に調整した以外は、実施例１と同様の操作を行った。Ｎ
−ヒドロキシフタルイミド２５．４ｇ（純度９３．７
％、収率６６．２％）が得られた。なお、濾液および洗
液中に含まれるＮ−ヒドロキシフタルイミドの収率は
２．６％であった。

【００２２】実施例３実施例１において、フタル酸無水物とヒドロキシルアミ
ン硫酸塩水溶液の併注の間の温度および併注後の保持の
間の温度を６０℃とした以外は、実施例１と同様の操作
を行った。Ｎ−ヒドロキシフタルイミド２２．８ｇ（純
度９９％以上、収率６３．４％）が得られた。なお、濾
液および洗液中に含まれるＮ−ヒドロキシフタルイミド
の収率は２．２％であった。

【００２３】比較例１還流冷却管、粉体投入装置、温度計およびｐＨメーター
を装着した四つ口フラスコに水１９８．４ｇおよびヒド
ロキシルアミン硫酸塩［（ＮＨ₂ＯＨ）₂・Ｈ₂ＳＯ₄］２
７．１ｇ（０．１６５モル）を加えた後、２５重量％水
酸化ナトリウム水溶液７．２ｇ（０．０４５モル）を加
えて、ｐＨを５．０に調整した。この中に、攪拌下、５
０℃にて、無水フタル酸３２．６ｇ（０．２２０モル）
を粉体投入装置から１時間かけて加え、この間、２５重
量％水酸化ナトリウム水溶液を加えることにより、反応
液のｐＨを５．０に調整した。追加で要した２５重量％
水酸化ナトリウム水溶液は５９．４ｇ（０．３７１モ
ル）であった。次いで、５０℃にて５時間保持し、この
保持の間、２５重量％硫酸を加えることにより、反応液
のｐＨを３．０に調整した。要した２５重量％硫酸は４
８．４ｇ（０．１２３モル）であった。得られた反応混
合物（スラリー）を、３０℃まで冷却した後、濾過し
た。次いで、濾残を水洗した後、乾燥することにより、
Ｎ−ヒドロキシフタルイミド３０．１ｇ（純度７２．６
％、収率６１．０％）を得た。なお、濾液および洗液中
に含まれるＮ−ヒドロキシフタルイミドの収率は１．６
％であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、環状酸無水物とヒドロ
キシルアミンまたはその塩を原料として、好純度のＮ−
ヒドロキシ環状イミドを好収率で操作性良く製造するこ
とができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状酸無水物とヒドロキシルアミンまたは
その塩を、水性溶媒中に加えながら反応させることを特
徴とするＮ−ヒドロキシ環状イミドの製造方法。
【請求項２】環状酸無水物が下記一般式（１）【化１】（式中、Ｒ¹およびＲ²はそれぞれ独立して、水素原子、
アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ
基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシル
基またはカルボキシル基を表し、あるいは、Ｒ¹および
Ｒ²が一緒になって、それらが結合する炭素原子ととも
に芳香族性または非芳香族性の環を形成しており、点線
と実線が平行している部分は一重結合または二重結合を
表す。）で示される化合物である請求項１記載の製造方
法。
【請求項３】環状酸無水物が無水コハク酸または無水フ
タル酸である請求項１記載の製造方法。
【請求項４】環状酸無水物とヒドロキシルアミンまたは
その塩を加える間、反応液のｐＨを４〜６に調整する請
求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】環状酸無水物とヒドロキシルアミンまたは
その塩を加えた後、反応液のｐＨを２〜４に調整して保
持する請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。