JP2012136470A - 3,4’−オキシビスフタルイミド化合物とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一般式(I):
(Rは、同一であっても異なっていても良く、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す。)で表わされる、3,4’−オキシビスフタルイミド化合物。化合物(1)は、ヒドロキシフタルイミド化合物とニトロフタルイミド化合物とを、溶媒中、塩基性アルカリ金属塩の存在下、反応させることにより製造できる。
【選択図】なし
Description
また、2,3−キシレノールとN−メチル−3−クロロフタルイミドをフッ化カリウムと炭酸カリウムの存在下反応させた後、水酸化カリウム水溶液を用いたイミド環の加水分解を行い、次に過マンガン酸カリウムを用いたベンジル位炭素の酸化反応を行った後、無水酢酸を用いた閉環反応によって合成する方法(例えば、非特許文献1参照)や、N−エチル−4−ヒドロキシフタルイミドと3−フルオロフタル酸無水物を水酸化ナトリウムの存在下反応させた後、水酸化ナトリウム水溶液を用いたイミド環の加水分解を行い、無水酢酸を用いた閉環反応によって合成する方法(例えば、非特許文献2参照)が提案されている。しかしながら、これらの方法は収率が低いため、工業的には不利である。
一方で、オキシビスフタルイミドを用いてオキシジフタル酸を合成する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。この方法を用いれば、対応するオキシビスフタルイミドを加水分解して得られたオキシジフタル酸を、熱的及び/または化学的に閉環することで、目的とするオキシジフタル酸二無水物を得ることができる。しかしながら、3,4’−オキシジフタル酸二無水物に対応する3,4’−オキシビスフタルイミド化合物はこれまで報告された例がない。
(式中、2つのRは、同一であっても異なっていても良く、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す)
で表わされる3,4’−オキシビスフタルイミド化合物及びこれらの製造方法に関する。
本発明の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物は、下記一般式(I):
(式中、2つのRは、同一であっても異なっていても良く、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す)で示される構造を有する化合物である。
で表わされるN,N’−ジメチル−3,4’−オキシビスフタルイミドが挙げられる。
で表わされるN,N’−ジフェニル−3,4’−オキシビスフタルイミドが挙げられる。
本発明の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物の製造方法は特に限定されず、いかなる方法で製造してもよい。好ましくは、下記一般式(II):
(式中、Rは、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す)
で表わされるヒドロキシフタルイミド化合物と、下記一般式(III):
(式中、Rは、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表すが、ただし、前記一般式(II)におけるヒドロキシ基が3位に存在する場合、ニトロ基は、4位に存在し、前記一般式(II)におけるヒドロキシ基が4位に存在する場合、ニトロ基は3位に存在する)
で表わされるニトロフタルイミド化合物とを、溶媒中、塩基性アルカリ金属塩の存在下、反応させることにより得ることができる。
3,4’−オキシビスフタルイミド化合物を用いた3,4’−オキシジフタル酸二無水物の製造方法は特に限定されず、いかなる方法で製造してもよい。好ましくは、以下に示す工程を含む方法により製造することができる。
(1):3,4’−オキシビスフタルイミド化合物を、アルカリ水溶液の存在下、加水分解し、3,4’−オキシジフタル酸を得る工程、及び
(2):3,4’−オキシジフタル酸を熱的及び/または化学的に脱水閉環し、3,4’−オキシジフタル酸二無水物を得る工程
式(3):
で表わされるN−メチル−3−ニトロフタルイミドの合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた四つ口フラスコに、3−ニトロフタル酸無水物(Aldrich)22.2g(0.115mol)及びN−メチル−2−ピロリドン44.4gを加え、攪拌した。水冷下、40%メチルアミン水溶液(WAKO)11.7g(0.150mol)を四つ口フラスコに滴下した。滴下終了後、さらに室温で3時間反応した。反応終了後、ピリジン10.0g(0.127mol)を加えた後、水冷下、四つ口フラスコに無水酢酸 63.3g(0.620mol)を滴下した。滴下終了後、さらに室温で3時間反応した。冷却管、攪拌機及び温度計を備えた四つ口フラスコに水200gを加えたものを準備し、そこに反応溶液を滴下した。その後、室温で2時間攪拌した。析出している固体を濾別し、水で洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物20.9g(0.101mol)を収率88.1%、純度99.6%で得た。
式(4):
で表わされるN−フェニル−3−ニトロフタルイミドの合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた四つ口フラスコに、3−ニトロフタル酸無水物20.0g(0.104mol)及びN−メチル−2−ピロリドン60.0gを加え、攪拌した。水冷下、アニリン(WAKO)10.1g(0.109mol)を四つ口フラスコに滴下した。滴下終了後、さらに室温で1.5時間反応した。反応終了後、ピリジン8.2g(0.104mol)を加えた後、水冷下、四つ口フラスコに無水酢酸 15.9g(0.156mol)を滴下した。滴下終了後、さらに室温で16時間反応した。冷却管、攪拌機及び温度計を備えた四つ口フラスコに水150gを加えたものを準備し、そこに反応溶液を滴下した。その後、室温で30分攪拌した。析出している固体を濾別し、水で洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物24.7g(0.0921mol)を収率88.8%、純度99.8%で得た。
式(5):
で表わされる4−ヒドロキシフタル酸無水物の合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及びDean−stark管を備えた四つ口フラスコに、4−ヒドロキシフタル酸(WAKO)169.2g(0.929mol)及びトリクロロベンゼン500gを加え、攪拌した。窒素気流下、四つ口フラスコをオイルバスで加熱し、Dean−stark管を用いて副生した水を系外へ留去しながら内温172〜195℃で2時間脱水反応を行った。反応終了後、攪拌しながら室温まで冷却し、目的物を晶析させた。析出している固体を濾別し、モノクロロベンゼンで洗浄した。ろ取した固体を120℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物144.1g(0.878mol)を収率94.5%、純度99.9%で得た。
式(6):
で表わされるN−メチル−4−ヒドロキシフタルイミドの合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた四つ口フラスコに、合成例3で合成した4−ヒドロキシフタル酸無水物23.0g(0.140mol)、ヨウ化ナトリウム3.75g(0.025mol)及びN,N−ジメチルアセトアミド106gを加え、攪拌した。水冷下、40%メチルアミン水溶液16.3g(0.210mol)を四つ口フラスコに滴下した。滴下終了後、さらに室温で30分反応した。反応終了後、トルエン8gを加え、Dean−stark管を用いて副生した水を系外へ留去しながら内温155〜159℃で7時間反応した。冷却管、攪拌機及び温度計を備えた四つ口フラスコに水300gを加えたものを準備し、そこに室温まで冷却した反応溶液を滴下した。その後、室温で1時間攪拌した。析出している固体を濾別し、水で洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物23.3g(0.131mol)を収率93.7%、純度99.4%で得た。
式(7):
で表わされるN−フェニル−4−ヒドロキシフタルイミドの合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた四つ口フラスコに、合成例3で合成した4−ヒドロキシフタル酸無水物25.0g(0.152mol)及びN,N−ジメチルアセトアミド115.1gを加え、攪拌した。水冷下、アニリン15.1g(0.162mol)を四つ口フラスコに滴下した。滴下終了後、さらに室温で30分反応した。反応終了後、トルエン8.2gを加え、Dean−stark管を用いて副生した水を系外へ留去しながら内温150〜153℃で7時間反応した。冷却管、攪拌機及び温度計を備えた四つ口フラスコに水150gを加えたものを準備し、そこに室温まで冷却した反応溶液を滴下した。その後、室温で1時間攪拌した。析出している固体を濾別し、水で洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物36.1g(0.151mol)を収率99.0%、純度99.8%で得た。
式(1):
で表わされるN,N’−ジメチル−3,4’−オキシビスフタルイミドの合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及びDean−stark管を備えた四つ口フラスコに、合成例1で合成したN−メチル−3−ニトロフタルイミド15.5g(0.0752mol)、合成例4で合成したN−メチル−4−ヒドロキシフタルイミド13.3g(0.0751mol)、水酸化ナトリウム3.15g(0.0788mol)、N,N−ジメチルアセトアミド52.0g及びトルエン38.0gを加え、攪拌した。窒素気流下、四つ口フラスコをオイルバスで加熱し、Dean−stark管を用いて副生した水を系外へ留去しながら125℃で7時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、水80gを加えた。析出している固体を濾別し、水で洗浄した後にアセトンで洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物19.9g(0.0592mol)を収率78.8%、純度99.5%、融点242℃で得た。目的物の1H−NMRを図1に示す。
式(2):
で表わされるN,N’−ジフェニル−3,4’−オキシビスフタルイミドの合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及びDean−stark管を備えた四つ口フラスコに、合成例2で合成したN−フェニル−3−ニトロフタルイミド5.6g(0.021mol)、合成例5で合成したN−フェニル−4−ヒドロキシフタルイミド5.0g(0.021mol)、水酸化ナトリウム0.88g(0.022mol)、N,N−ジメチルアセトアミド60g及びトルエン40gを加え、攪拌した。窒素気流下、四つ口フラスコをオイルバスで加熱し、Dean−stark管を用いて副生した水を系外へ留去しながら125℃で6時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、水10g、次いでメタノール80gを加えた。析出している固体を濾別し、水で洗浄した後にアセトンで洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、目的物4.7g(0.010mol)を収率49.3%、純度99.2%、融点245℃で得た。目的物の1H−NMRを図2に示す。
実施例1で得られたN,N’−ジメチル−3,4’−オキシビスフタルイミドから3,4’−オキシジフタル酸二無水物の合成
攪拌機、温度計、窒素導入管及び冷却管を備えた四つ口フラスコに、実施例1で合成したN,N’−ジメチル−3,4’−オキシビスフタルイミド19.9g(0.059mol)及び25%水酸化ナトリウム水溶液76.1g(0.476mol)を加え、攪拌した。窒素気流下、四つ口フラスコをオイルバスで加熱し、90〜100℃で15時間反応した。冷却管、攪拌機及び温度計を備えた四つ口フラスコに35%塩酸99.2g(0.952mol)を加えたものを準備し、そこに室温まで冷却した反応溶液を滴下した。その後、室温で1時間攪拌した。析出している固体を濾別し、水で洗浄した。ろ取した固体を60℃の送風乾燥機で乾燥することで、3,4’−オキシジフタル酸15.1g(0.044mol)を収率73.2%、純度97.9%で得た。
Claims (7)
- 下記一般式(I):
(式中、2つのRは、同一であっても異なっていても良く、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す)
で表わされる3,4’−オキシビスフタルイミド化合物。 - 下記一般式(II):
(式中、Rは、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す)
で表わされるヒドロキシフタルイミド化合物と、下記一般式(III):
(式中、Rは、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表すが、ただし、一般式(II)におけるヒドロキシ基が3位に存在する場合、ニトロ基は、4位に存在し、一般式(II)におけるヒドロキシ基が4位に存在する場合、ニトロ基は3位に存在する)
で表わされるニトロフタルイミド化合物とを、溶媒中、塩基性アルカリ金属塩の存在下、反応させることを特徴とする、下記一般式(I):
(式中、2つのRは、同一であっても異なっていても良く、炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、または置換若しくは無置換のアリール基を表す)
で表わされる3,4’−オキシビスフタルイミド化合物の製造方法。 - 一般式(II)におけるヒドロキシ基が4位に存在し、一般式(III)におけるニトロ基が3位に存在することを特徴とする、請求項2記載の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物の製造方法。
- 反応温度が80〜150℃である、請求項2または3記載の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物の製造方法。
- 塩基性アルカリ金属塩が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウム−t−ブトキシド及びカリウム−t−ブトキシドからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の塩基性アルカリ金属塩であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項記載の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物の製造方法。
- 請求項1記載の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物を用いた3,4’−オキシジフタル酸二無水物の製造方法。
- 下記の工程:
(1)請求項1記載の3,4’−オキシビスフタルイミド化合物を、アルカリ水溶液の存在下、加水分解し、3,4’−オキシジフタル酸を得る工程;及び
(2)3,4’−オキシジフタル酸を熱的及び/または化学的に脱水閉環し、3,4’−オキシジフタル酸二無水物を得る工程
を含むことを特徴とする、請求項6記載の3,4’−オキシジフタル酸二無水物の製造方法。
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