Ｎ−置換マレイミド類の製造方法
【課題】工程を単純化して収率が高く、副反応を最小化し、高価の原料投入と難しい反応液処理を排除し、原料と無水マレイン酸の投入時間を顕著に短縮させる、Ｎ−置換マレイミド類の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るＮ−置換マレイミド類の製造方法は、従来のＮ−置換マレアミド酸を製造した後、Ｎ−置換マレイミド類を製造する方法とは異なり、Ｎ−置換マレアミド酸を別途に製造せず、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入してアミン塩を形成し、無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、生成された水を、有機溶剤と共に共沸蒸留して、効果的にマレイミド重合体の形成を抑制することにより、高純度と高収率を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るＮ−置換マレイミド類の製造方法は、従来のＮ−置換マレアミド酸を製造した後、Ｎ−置換マレイミド類を製造する方法とは異なり、Ｎ−置換マレアミド酸を別途に製造せず、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入してアミン塩を形成し、無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、生成された水を、有機溶剤と共に共沸蒸留して、効果的にマレイミド重合体の形成を抑制することにより、高純度と高収率を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−置換マレイミド類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ−置換マレイミド類は、医薬品、農薬、染料、高分子化合物などの製造ための出発物質または中間体として効果的である。特に、最近ではスチレン系樹脂の耐熱性向上のために大量使用されており、さらに、樹脂の改質用や重合体配合用の共重合体などに広く用いられている。
【０００３】
従来のＮ−置換マレイミド類の製造法として、幾つかの方法が知られている。一般的な製造方法は、無水マレイン酸をアミン類と反応させてＮ−置換マレアミド酸を形成し、その後これを脱水閉環（イミド化）する。公知の方法の一例として、無水マレイン酸とアミン類を１８０℃で加熱して得られたＮ−置換マレアミド酸を脱水閉環する方法がある［Ｌ．Ｅ．Ｃｏｌｅｍａｎ ｅｔ ａｌ．、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、２４、１３５〜１３６（１９５９）］。しかし、この方法によれば、目的とするＮ−置換マレイミドの収率として１５〜５０％程度しか得ることができないので、経済的ではない。
【０００４】
比較的収率の良いＮ−置換マレイミド類を製造する方法として、Ｎ−置換マレアミド酸を脱水閉環するために、脱水剤または脱水触媒を使用する方法がある。
【０００５】
脱水剤を使用する方法の一例は、米国特許第２，４４４，５３６号に開示されており、酢酸ナトリウム触媒存在下で無水酢酸のような脱水剤を使用してＮ−置換マレアミド酸を脱水閉環する方法がよく知られている。この方法は、比較的高い反応収率を提供するが、脱水剤を大量使用し、反応後、生成物の分離処理が煩わしく生産コストが高いので、経済的な量産方法ではない。
【０００６】
工業的に有利な方法として、脱水剤の代りに効果的な脱水触媒を用いて、穏和な条件下でＮ−置換マレアミド酸を脱水閉環する方法がある。この方法は高価な副原料を使用しないため、経済的に効果的である。
米国特許第３，４３１，２７６号には化学的脱水剤を使用せず、好適な沸点を有する溶媒下で三酸化硫黄、硫酸、オルトリン酸のような酸触媒を用いてＮ−置換マレアミド酸を加熱、脱水閉環し、生成された水を共沸蒸留によって反応系外に除去することによりＮ−置換マレイミド類を製造する方法が記載されている。この方法は、高価な脱水剤を多量使用しないことと、Ｎ−置換マレイミド類を容易に分離できるという長所があるが、反応収率が低く、副反応が発生しやすいという問題がある。この反応収率を改善するために、特開昭５３−６８７７０号及び特開昭５７−４２０４３号はＮ−置換マレアミド酸を生成し、ジメチルホルムアミドまたはジメチルスルホキシドのような非プロトン性極性溶媒を用いてＮ−置換マレアミド酸の溶解性を高めた後、酸触媒存在下で脱水閉環することによるＮ−置換マレイミド類の製造方法を開示している。
【０００７】
このような非プロトン性極性溶媒の使用により収率は大幅に向上したが、この触媒は高価で毒性が高く、多量に使用するので製造コストが上昇する。また、この非プロトン性極性溶媒が反応中に酸触媒により劣化するので、多量の溶媒が必要になる。さらに、この溶媒は高沸点を有するので、Ｎ−置換マレイミド類を分離するためには多くのエネルギーを必要とする。
【０００８】
米国特許第４，６２３，７３４号、第４，７８０，５４６号及び第４，７８６，７３８号は、無水マレイン酸をアミン類と非極性有機溶剤の中で反応させてＮ−置換マレアミド酸を製造した後、酸触媒と金属安定剤、その他の安定剤の存在下で共沸蒸留して脱水閉環する方法を開示している。しかし、前述の方法では、高度精製されたＮ−置換マレイミド類を製造できず、反応中に生成された副産物により、反応の完了後の反応溶液と触媒の分離がとても難しい。触媒の分離ができたとしても、触媒の活量が急激に低下して効果的に再使用できない。このような理由により、経済的な観点からは有益な方法とはいえない。
【０００９】
米国特許第４，８５１，５４７号は、このような触媒の分離を容易にするために、触媒を固体担持体を用いて担持する方法を開示している。この方法は、経済的な観点から好ましいように見えるが、最初に無水マレイン酸とアミン類を反応させてＮ−置換マレアミド酸を製造し、製造されたＮ−置換マレアミド酸に、別に用意した酸処理したアミン塩を触媒として使用するため、反応器を別途運用しなければならない。さらに、スラリー状にしたＮ−置換マレアミド酸、またはアミン塩を搬送しなければならない問題がある。また、反応中、過量のアミン類を使用するため、２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが副産物として多量生成される問題がある。さらに、触媒として使用するアミン類が、実際には反応に加わるため、高純度のＮ−置換マレイミド類の製造に不適である。
【００１０】
米国特許第４，９８０，４８３号は、主要副産物である２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが無水マレイン酸と反応して選択的にＮ−置換マレイミド類に転換する現象を用いて、２段階の反応を使用している。この開示によれば、第１段階では２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが生成されるように過量のアミン類を用いて反応を行い、第２段階で過量の無水マレイン酸を加え、高い収率と純度を有するＮ−置換マレイミド類が得られる。しかし、多量の２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドは、過量の無水マレイン酸という条件下だけでＮ−置換マレイミド類に転換するので、転換できなかった２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドは、製品の最終状態まで不純物として存在する。このため、高精製を必要とする分野では、このような方法は不適である。また、高分子化合物に含まれる２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドは、高分子化合物の表面を炭化させるか、最終製品の表面を不規則にするので、除去しなければならない。
【００１１】
米国特許第５，９７３，１６６号は、従来のマレイミド製造法で、反応物及び中間体、生成物の溶解度を増加させるために、非プロトン性極性溶媒の代わりに、多量のアミン塩を用いる方法を開示している。しかし、他の製造法と同様に、この方法は最初にＮ−置換マレアミド酸を製造することにより発生する問題を有する。また、全般的に低い収率、及び再結晶を使用する精製過程が複雑であるという問題がある。
また、高価なアミン塩を大量に使用するので、経済的な観点から有益ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第２，４４４，５３６号公報
【特許文献２】米国特許第３，４３１，２７６号公報
【特許文献３】特開昭５３−６８７７０号公報
【特許文献４】特開昭５７−４２０４３号公報
【特許文献５】米国特許第４，６２３，７３４号公報
【特許文献６】米国特許第４，７８０，５４６号公報
【特許文献７】米国特許第４，７８６，７３８号公報
【特許文献８】米国特許第４，８５１，５４７号公報
【特許文献９】米国特許第４，９８０，４８３号公報
【特許文献１０】米国特許第５，９７３，１６６号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｌ．Ｅ．Ｃｏｌｅｍａｎ ｅｔ ａｌ． Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２４、１３５〜１３６（１９５９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
こうした従来技術の問題点を克服するために、本発明者らはＮ−置換マレイミド類を製造するに当たって、従来の方法よりも反応が簡単で高収率を提供し、副反応を最小化するための製造方法を研究した。その結果、Ｎ−置換マレアミド酸を最初に製造する従来方法とは異なり、有機溶剤に酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを加えてアミン塩を形成し、その後無水マレイン酸を投入してできた混合物に脱水閉環反応を行って従来方法の問題点である高価な原料投入及び反応液の複雑な処理を排除し、また、高沸点の非プロトン性極性溶媒を使用せず、精製過程が簡単で、触媒分離及び再使用が容易な、Ｎ−置換マレイミド類を製造する方法を開発して本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入してアミン塩化し、無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、生成される水を有機溶剤と共に共沸蒸留することにより、高純度、高収率のＮ−置換マレイミド類を製造する方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の、アミン塩を反応物を兼ねた触媒として用いるＮ−置換マレイミド製造方法が、従来のＮ−置換マレアミド酸を製造した後にＮ−置換マレイミドを製造する方法よりも、高い収率と純度を有することを確認した。また、適当量の第三級アミンがさらに高い収率と純度を与えることが分かった。さらに、無水マレイン酸を適当に加えることにより、さらに高い収率となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１８】
本発明は、従来のＮ−置換マレアミド酸を製造した後にＮ−置換マレイミド類を製造する方法とは異なり、Ｎ−置換マレアミド酸を別に製造せず、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入してアミン塩を形成し、混合物に無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、反応中に生成された水を有機溶剤と共に共沸蒸留してマレイミド重合体の形成を効果的に抑制することで、高純度で高収率のＮ−置換マレイミド類を製造することができる。
【００１９】
先ず、本発明に係るＮ−置換マレイミド類を製造するための組成成分について説明する。
【００２０】
本発明に用いられるマレイミドの原料として特に効果的な第一級アミンの例は、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｉ−プロピルアミン、ｓ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ドデシルアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、エチルアニリン、トルイジン、ヒドロキシアニリン、ニトロアニリン、またはエチレンジアミンなどが使用可能である。
【００２１】
本発明に用いられる有機溶剤は、Ｎ−置換マレアミド酸の脱水閉環反応により生成された水を共沸蒸留により反応系外に放出するために、水に不溶性であるか、不混性であって、反応に関与してはならない。
【００２２】
また、反応を適切に行うために、有機溶剤の沸点は少なくとも５０℃であり、生成されたＮ−置換マレイミドの安定性のためには、沸点は１７０℃未満であることが好ましい。本反応に適する有機溶剤の例は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、クロロベンゼン、イソプロピルベンゼン、メシチレン、ｔ−ブチルベンゼン、トリメチルヘキサン、オクタンなどがある。上記反応を円滑に、かつ経済的に行う観点から、反応に用いられる有機溶剤の量は、原料として投入される第一級アミンの重量の約１〜２０倍、より好ましくは第一級アミンの重量の約２〜１０倍が適当である。
【００２３】
また、有機溶剤は、環境要因と、原料及び生成物に対する溶解度と、価格及び取り扱いの容易さを考慮して決定しなければならず、選択した溶媒は反応後の除去が容易であって、再使用に適していなければならない。また、上記有機溶剤は、単独または混合して使用してもよく、混合比は上記目的に適するように決定する。
【００２４】
本発明に用いられる酸触媒としては、無水硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ベンゼンスルホン酸、及びトリクロロ酢酸のような無機または有機一塩基酸及び多塩基酸が好ましい。このような触媒の使用量は反応に適用する第一級アミン１００モル部に対して約１０〜２００モル部、より好ましくは２０〜１００モル部の範囲が適当である。触媒が１０モル部未満である場合は、反応を円滑に行うことができず、２００モル部を超える場合は収率が低下し、副反応が形成されるという問題がある。
【００２５】
一方、上記触媒は担持体に担持して使用してもよい。触媒を担持する担持体は、例えば、活性炭、シリカ、シリカ−アルミナ、二酸化チタン、及び酸化ジルコニウムのような合成鉱物材料、粘土、滑石、硅藻土、ベントナイト、モンモリロナイトのような天然鉱物材料などがある。このような無機担体は、粉末か、関連物質とのペレット化及び分級によリ得られた顆粒の形態で用いられる。坦体が、硅藻土、シリカゲル、または活性炭のような多孔性物質からなる場合に、触媒はとりわけ好ましい結果をもたらす。上述した担持体の量は触媒を投入した重量の０．２〜４倍、好ましくは０．５〜２倍である。
【００２６】
また、触媒バインダーを触媒と共に使用すると、触媒の反応性を向上させ、再使用を可能にする。触媒バインダーは、有機溶剤に対する溶解度が低く、触媒と分離しないように物理的に結合または化学的に結合していなければならず、反応時に反応物質との混合が容易でなければならない。このような触媒バインダーとしては、分子量１０００〜１００００を有するポリアルキレングリコール、ポリビニールアルコールなどが使用できる。好ましくはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはポリプロピルレングリコール（ＰＰＧ）を使用する。触媒バインダーの量は、触媒を投入する重量の０．２〜４倍、好ましくは０．５〜２倍である。
【００２７】
脱水助触媒として金属含有化合物と安定剤の存在下で反応を行うと、より良い結果となる。金属含有化合物は、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される少なくとも１つの金属の酸化物、アセテート、マレエート、スクシネート、塩化物から選択される。言うまでもなく、酢酸亜鉛が特に効果的である。金属含有化合物の使用量は第一級アミン１００モル部に対して０．００５〜５モル部、好ましくは０．０１〜４モル部の範囲で使用される。脱水助触媒の量が０．００５モル部未満の場合は反応時間が増加する問題があり、５モル部を超える場合は副反応が行われて触媒活性が低下する問題がある。
【００２８】
本発明の、好ましい安定剤は、メトキシベンゾキノン、２，６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ｐ−メトキシフェノール、フェノチアジン、ヒドロキノン、アルキル化ジフェニルアミン、メチレンブルー、ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルヒドロキノン、亜鉛ジメチルジチオカルバメート、銅ジメチルジチオカルバメート、アルキルフェノール類、及びアルキルビスフェノール類から選択される１種以上がある。前記安定剤の添加量は、最少量では安定化の効果が不充分であり、添加し過ぎると最終製品、特に高分子化合物の生成に影響を及ぼすため好ましくない。安定剤の好ましい投入量は、第一級アミン１００モル部に対して０．００５〜５モル部、さらに好ましくは０．０５〜３モル部の範囲である。安定剤が０．００５モル部未満の場合はマレイミド重合体の形成を引き起こし、５モル部を超える場合は、重合に対して触媒毒として作用し、最終製品に過度に影響する虞がある。
【００２９】
上述したように、本発明では、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入して、最初にアミン塩を形成する点に特徴がある。特に、上記第一級アミンの投入前に、第三級アミンが助触媒として作用することにより、反応状態を穏和な条件に制御することができる。すなわち、脱水閉環反応の助触媒として第三級アミンを使用でき、適切な第三級アミンは反応系の酸性度を調節して過度な反応を調節できるので、Ｎ−置換マレイミドから形成された重合体の生成を効果的に抑制することができる。本発明に使用される第三級アミンの例は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリオクチルアミン、トリベンジルアミンなどがあり、これら第三級アミンの使用量は第一級アミン１００モル部に対して０．０５〜５０モル部、好ましくは０．０１〜２０モル部の範囲である。第三級アミンが０．０５モル部未満である場合は副反応を効果的に抑制できなくなり、５０モル部を超える場合は収率低下及び洗浄工程が難しくなる。
【００３０】
本発明では、無水マレイン酸はアミン塩の形成後に投入され、第一級アミン１００モル部に対して１００〜１５０モル部を用いることが好ましい。また、上記のようにアミン塩の形成後に投入することに加えて、さらに高い純度と収率を獲得するために、反応の中間段階で付加的に無水マレイン酸を投入してもよい。付加的に投入される無水マレイン酸の量は、無水マレイン酸全体の使用量の０．１〜３０モル％である。
【００３１】
本発明の製造方法において、反応温度は通常５０〜２００℃であり、好ましくは７０〜１６０℃である。本発明では、圧力は特に制限されることはなく、減圧、常圧、及び加圧から選択される。反応時間は溶媒の種類、原料の投入量、及び反応温度などの条件に応じて異なるが、通常１〜１６時間程度であり、好ましくは１〜１０時間である。
【００３２】
本発明では、反応器に有機溶剤を投入し、酸触媒と必要に応じて担持体を投入し、脱水助触媒と安定剤を投入し、第三級アミンと、Ｎ−置換マレイミド類を生成するための第一級アミンを投入して、部分または全体をアミン化し、無水マレイン酸を一回投入し、または分割投入して脱水閉環反応させ、反応系内に生成された水を有機溶剤と共に共沸蒸留して反応系から除外することにより、高純度、高収率のＮ−置換マレイミドを製造することができる。反応に用いられた溶媒及び触媒は、容易に分離して別の反応に改質することなく使用することができる。
【００３３】
本発明は、従来の方式とは異なり、別途にＮ−置換マレアミド酸を製造する過程を省略する。したがって、反応器を１つだけ使用し、スラリー状のＮ−置換マレアミド酸を搬送する過程を省略できるため、工程が簡単になる。また、Ｎ−置換マレアミド酸スラリーを搬送する煩わしさがなく、別の反応器を使用することなく一つの反応器内で反応を完了できる長所がある。さらに、本発明に係る方法は、Ｎ−置換マレアミド酸を製造した後にＮ−置換マレイミドを製造する方法よりも、高い収率及び純度を提供することができる。詳細は以下の実験例により明らかにする。
【００３４】
反応に作用するアミンと同じ種類のアミンであって、触媒として使用するアミン塩を別途形成する従来方法とは異なり、本発明は反応に作用するアミンからアミン塩を形成するので、反応系で使用されるアミンの量が過度になることを防止する。主要副産物である２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドを形成することなく、従って、当量だけ使用するので経済性の面に優れる。また、従来の方法ではＮ−置換マレイミドの形成時に副反応を避けるために、アミン類の投入に少なくとも３０分から１時間以上の時間を必要としたが、本発明では１０分以内に投入するので、反応時間が短くなる。
【００３５】
従来方法では、有機溶剤に無水マレイン酸を先ず投入したため、無水マレイン酸が系内の水分により容易にマレイン酸に変質したが、本発明では、用意された反応系内で短時間内に無水マレイン酸を投入するので、無水マレイン酸の変質を防止できる。従って、無水マレイン酸からのマレイン酸の生成、または再配列反応による無水マレイン酸からのフマル酸の生成を抑制して、従来の方法よりも高い収率及び純度を提供する。
【００３６】
以下、本発明の実施例を参照してより詳しく説明するが、本発明がこれに限定されることはない。
【００３７】
＜実施例１＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量３００ｍｌの反応器に、キシレンとトルエンを１：１で混合した溶媒８８ｇを投入した。次に、８５％オルトリン酸８ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）を投入して攪拌しながら、還流させてリン酸中の水分を除去した。
【００３８】
次に、酢酸亜鉛１．２ｇ（６．５４ｍｍｏｌ）とＢＨＴ１ｇ（４．５４ｍｍｏｌ）を投入した。反応液を攪拌しながら、アニリン２０ｇ（２１４．８ｍｍｏｌ）を５分間かけて投入してアミン塩を形成し、無水マレイン酸２２ｇ（２２４．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入した。その後、反応器の温度を１２５℃に昇温して内容物を還流し、生成された水を、混合溶媒と共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。その温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸１．４ｇをさらに投入して２時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して層分離により触媒層を除去した。キシレン及びトルエン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５０ｇを投入して２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は、有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５０ｇの水を有機層に投入した後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。このように分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留してキシレン及びトルエンを除去した。その結果、濃縮槽内に２７．０ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は８７％であった。副産物としては２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが０．２％、Ｎ−フェニルマレイミド二量体が１．２％観察された。
【００３９】
＜実施例２＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン４０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入し、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を加えた。
【００４０】
次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールを３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）投入した。トリエチルアミン１００ｇ（０．９８ｍｏｌ）を投入して溶液を中和した後、アニリン４ｋｇ（４３．０ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入してアミン塩を形成した。次に、無水マレイン酸４．６ｋｇ（４７．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入し、攪拌しながら反応器温度を１４０℃に維持し、生成された水を、キシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら６時間反応を行った後、反応器を静置し、３０℃に冷却して層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入した。この溶液を２０分間攪拌し、その後２０分静置した。前記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５００ｇの水を投入した後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。このように生成した水の層を分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に７．２ｋｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４１】
＜実施例３＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン４０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入し、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を投入した。次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）を投入した。トリエチルアミン２００ｇ（０．９８ｍｏｌ）を投入して溶液を中和した後、アニリン４ｋｇ（４３．０ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入してアミン塩を形成した。次に、無水マレイン酸４．６ｋｇ（４７．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入した。その後、撹拌しながら反応器の温度を１４０℃に維持し、生成された水を、キシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸２００ｇをさらに投入して３時間反応させた。その後、反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入した。前記溶液を２０分間攪拌し、２０分静置した。前記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層を分離して除去した。５００ｇの水を有機層に加えた後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留してキシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に７．３ｋｇの明るい黄色固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４２】
＜実施例４＞
トリエチルアミンを３００ｇ（２．９４ｍｏｌ）投入したことを除いては、上記実施例３と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．３ｋｇの明るい黄色固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９８％であった。
【００４３】
＜実施例５＞
触媒としてオルトリン酸を３ｋｇ（２６．０ｍｏｌ）投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．１ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９６％であった。
【００４４】
＜実施例６＞
触媒としてオルトリン酸を１ｋｇ（８．７ｍｏｌ）投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．１ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９６％であった。
【００４５】
＜実施例７＞
溶媒としてキシレンを３０ｋｇ投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．１ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９６％であった。
【００４６】
＜実施例８＞
安定剤として、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールに代えてｔ−ブチルカテコール２０ｇ（０．１２ｍｏｌ）を投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．２ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４７】
＜実施例９＞
３時間反応させた後に、無水マレイン酸４００ｇをさらに投入したことを除いては、上記実施例３と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分、追加の無水マレイン酸の投入時間：１分）。その結果として、濃縮槽内に７．３ｋｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９８％であった。
【００４８】
＜実施例１０＞
３時間反応させた後に、無水マレイン酸８００ｇをさらに投入したことを除いては、上記実施例３と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分、追加の無水マレイン酸の投入時間：１分）。その結果として、濃縮槽内に７．２ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４９】
＜実施例１１＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン４０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入し、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を投入した。次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールを３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）投入した。トリエチルアミン２００ｇ（１．９６ｍｏｌ）を投入して溶液を中和した後、シクロヘキシルアミン４ｋｇ（４０．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入してアミン塩を形成した。
【００５０】
次に、無水マレイン酸４．４ｋｇを反応器に５分間かけて投入した。その後、反応器の温度を１４０℃に維持しながら、生成された水を、キシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。３時間反応を行った後、無水マレイン酸２００ｇをさらに投入して３時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入して２０分間攪拌後、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５００ｇの水を残った材料に投入して２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に７．１ｋｇの明るい白色固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００５１】
＜実施例１２〜１７＞
表１に示した条件で実施例２と同様の方法で実験を行った。各例の結果を次の表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
＜実施例１８＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量３００ｍｌの反応器に、キシレンとトルエンを重量比１：１で混合した溶媒８８ｇを投入した。次に、触媒バインダーとしてＰＥＧ−４０００を６．４ｇ投入し、８５％オルトリン酸８ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）を投入して、攪拌しながら還流させ水分を除去した。
【００５４】
次に、酢酸亜鉛１．２ｇ（６．５４ｍｍｏｌ）とＢＨＴを１ｇ（４．５４ｍｍｏｌ）投入した。反応液を攪拌しながら、アニリン２０ｇ（２１４．８ｍｍｏｌ）を５分間かけて投入してアミン塩を形成し、無水マレイン酸２２ｇ（２２４．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入した。その後、反応器温度を１２５℃に昇温して、反応器の内容物を還流し、生成された水を混合溶媒と共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸１．４ｇをさらに投入して２時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して層分離により触媒層を除去した。キシレン及びトルエン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５０ｇを投入して２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５０ｇの水を有機層に投入した後、溶液を２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレン及びトルエンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に３３．２ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９０％であった。副産物としては、２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが１％観察された。
【００５５】
＜実施例１９＞
上記実施例１８で分離した触媒を用いた。ＢＨＴを１ｇ反応器に投入し、キシレンとトルエンが重量比１：１で混合された溶媒８８ｇを投入した。反応器の温度を１００℃に昇温して、内容物を攪拌すると、ＰＥＧ層が溶融して溶媒と混合される。この時、アニリン２０ｇを５分間かけて投入してアミン塩を形成する。反応温度を５０℃に冷却し、無水マレイン酸２２ｇを５分間かけて投入した。その後、反応器の温度を１２５℃に昇温して、反応器の内容物を還流させた。生成された水を、混合溶媒と共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸１．４ｇをさらに投入して２時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン及びトルエン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５０ｇを投入した。前記溶液を２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５０ｇの水を前記有機層に投入した後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレン及びトルエンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に３４．６ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９４％であった。副産物としては、２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが３％観察された。
【００５６】
＜実施例２０＞
上記実施例１８におけるＰＥＧ−４０００の代りに、ＰＰＧ−２０００を触媒バインダーとして投入したことを除いては、同じ条件で実験を行った。その結果、濃縮槽内に３２．１ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は８８％であった。副産物としては２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが１．２％観察され、さらに未知の副産物が少量観察された。
【００５７】
＜実施例２１＞
実施例２０で分離された触媒を用いることを除いては、上記実施例１９と同じ条件で実験を行った。その結果、濃縮槽内に３３．７ｇの黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９３％であった。副産物としては２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが１．２％観察され、さらに未知の副産物が少量観察された。
【００５８】
＜比較例１＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン２０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入した後、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を投入した。次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールを３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）投入した。別の１００Ｌの反応器にキシレン２０ｋｇを投入し、無水マレイン酸４．６ｋｇ（４７．３ｍｏｌ）を５分間かけて投入した後、反応器の温度を８０℃に調整して、アニリン４ｋｇ（４３．０ｍｏｌ）を反応器に３０分かけて滴下した。このように生成されたＮ−フェニルマレアミド酸を触媒存在下の反応器に移した。反応器の温度を１４０℃に維持し、生成された水をキシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら６時間反応を行った後、反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入した。前記溶液を２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。その後、５００ｇの水を投入し、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に６．２ｋｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は８８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は８０％であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−置換マレイミド類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ−置換マレイミド類は、医薬品、農薬、染料、高分子化合物などの製造ための出発物質または中間体として効果的である。特に、最近ではスチレン系樹脂の耐熱性向上のために大量使用されており、さらに、樹脂の改質用や重合体配合用の共重合体などに広く用いられている。
【０００３】
従来のＮ−置換マレイミド類の製造法として、幾つかの方法が知られている。一般的な製造方法は、無水マレイン酸をアミン類と反応させてＮ−置換マレアミド酸を形成し、その後これを脱水閉環（イミド化）する。公知の方法の一例として、無水マレイン酸とアミン類を１８０℃で加熱して得られたＮ−置換マレアミド酸を脱水閉環する方法がある［Ｌ．Ｅ．Ｃｏｌｅｍａｎ ｅｔ ａｌ．、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、２４、１３５〜１３６（１９５９）］。しかし、この方法によれば、目的とするＮ−置換マレイミドの収率として１５〜５０％程度しか得ることができないので、経済的ではない。
【０００４】
比較的収率の良いＮ−置換マレイミド類を製造する方法として、Ｎ−置換マレアミド酸を脱水閉環するために、脱水剤または脱水触媒を使用する方法がある。
【０００５】
脱水剤を使用する方法の一例は、米国特許第２，４４４，５３６号に開示されており、酢酸ナトリウム触媒存在下で無水酢酸のような脱水剤を使用してＮ−置換マレアミド酸を脱水閉環する方法がよく知られている。この方法は、比較的高い反応収率を提供するが、脱水剤を大量使用し、反応後、生成物の分離処理が煩わしく生産コストが高いので、経済的な量産方法ではない。
【０００６】
工業的に有利な方法として、脱水剤の代りに効果的な脱水触媒を用いて、穏和な条件下でＮ−置換マレアミド酸を脱水閉環する方法がある。この方法は高価な副原料を使用しないため、経済的に効果的である。
米国特許第３，４３１，２７６号には化学的脱水剤を使用せず、好適な沸点を有する溶媒下で三酸化硫黄、硫酸、オルトリン酸のような酸触媒を用いてＮ−置換マレアミド酸を加熱、脱水閉環し、生成された水を共沸蒸留によって反応系外に除去することによりＮ−置換マレイミド類を製造する方法が記載されている。この方法は、高価な脱水剤を多量使用しないことと、Ｎ−置換マレイミド類を容易に分離できるという長所があるが、反応収率が低く、副反応が発生しやすいという問題がある。この反応収率を改善するために、特開昭５３−６８７７０号及び特開昭５７−４２０４３号はＮ−置換マレアミド酸を生成し、ジメチルホルムアミドまたはジメチルスルホキシドのような非プロトン性極性溶媒を用いてＮ−置換マレアミド酸の溶解性を高めた後、酸触媒存在下で脱水閉環することによるＮ−置換マレイミド類の製造方法を開示している。
【０００７】
このような非プロトン性極性溶媒の使用により収率は大幅に向上したが、この触媒は高価で毒性が高く、多量に使用するので製造コストが上昇する。また、この非プロトン性極性溶媒が反応中に酸触媒により劣化するので、多量の溶媒が必要になる。さらに、この溶媒は高沸点を有するので、Ｎ−置換マレイミド類を分離するためには多くのエネルギーを必要とする。
【０００８】
米国特許第４，６２３，７３４号、第４，７８０，５４６号及び第４，７８６，７３８号は、無水マレイン酸をアミン類と非極性有機溶剤の中で反応させてＮ−置換マレアミド酸を製造した後、酸触媒と金属安定剤、その他の安定剤の存在下で共沸蒸留して脱水閉環する方法を開示している。しかし、前述の方法では、高度精製されたＮ−置換マレイミド類を製造できず、反応中に生成された副産物により、反応の完了後の反応溶液と触媒の分離がとても難しい。触媒の分離ができたとしても、触媒の活量が急激に低下して効果的に再使用できない。このような理由により、経済的な観点からは有益な方法とはいえない。
【０００９】
米国特許第４，８５１，５４７号は、このような触媒の分離を容易にするために、触媒を固体担持体を用いて担持する方法を開示している。この方法は、経済的な観点から好ましいように見えるが、最初に無水マレイン酸とアミン類を反応させてＮ−置換マレアミド酸を製造し、製造されたＮ−置換マレアミド酸に、別に用意した酸処理したアミン塩を触媒として使用するため、反応器を別途運用しなければならない。さらに、スラリー状にしたＮ−置換マレアミド酸、またはアミン塩を搬送しなければならない問題がある。また、反応中、過量のアミン類を使用するため、２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが副産物として多量生成される問題がある。さらに、触媒として使用するアミン類が、実際には反応に加わるため、高純度のＮ−置換マレイミド類の製造に不適である。
【００１０】
米国特許第４，９８０，４８３号は、主要副産物である２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが無水マレイン酸と反応して選択的にＮ−置換マレイミド類に転換する現象を用いて、２段階の反応を使用している。この開示によれば、第１段階では２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが生成されるように過量のアミン類を用いて反応を行い、第２段階で過量の無水マレイン酸を加え、高い収率と純度を有するＮ−置換マレイミド類が得られる。しかし、多量の２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドは、過量の無水マレイン酸という条件下だけでＮ−置換マレイミド類に転換するので、転換できなかった２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドは、製品の最終状態まで不純物として存在する。このため、高精製を必要とする分野では、このような方法は不適である。また、高分子化合物に含まれる２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドは、高分子化合物の表面を炭化させるか、最終製品の表面を不規則にするので、除去しなければならない。
【００１１】
米国特許第５，９７３，１６６号は、従来のマレイミド製造法で、反応物及び中間体、生成物の溶解度を増加させるために、非プロトン性極性溶媒の代わりに、多量のアミン塩を用いる方法を開示している。しかし、他の製造法と同様に、この方法は最初にＮ−置換マレアミド酸を製造することにより発生する問題を有する。また、全般的に低い収率、及び再結晶を使用する精製過程が複雑であるという問題がある。
また、高価なアミン塩を大量に使用するので、経済的な観点から有益ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第２，４４４，５３６号公報
【特許文献２】米国特許第３，４３１，２７６号公報
【特許文献３】特開昭５３−６８７７０号公報
【特許文献４】特開昭５７−４２０４３号公報
【特許文献５】米国特許第４，６２３，７３４号公報
【特許文献６】米国特許第４，７８０，５４６号公報
【特許文献７】米国特許第４，７８６，７３８号公報
【特許文献８】米国特許第４，８５１，５４７号公報
【特許文献９】米国特許第４，９８０，４８３号公報
【特許文献１０】米国特許第５，９７３，１６６号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｌ．Ｅ．Ｃｏｌｅｍａｎ ｅｔ ａｌ． Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２４、１３５〜１３６（１９５９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
こうした従来技術の問題点を克服するために、本発明者らはＮ−置換マレイミド類を製造するに当たって、従来の方法よりも反応が簡単で高収率を提供し、副反応を最小化するための製造方法を研究した。その結果、Ｎ−置換マレアミド酸を最初に製造する従来方法とは異なり、有機溶剤に酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを加えてアミン塩を形成し、その後無水マレイン酸を投入してできた混合物に脱水閉環反応を行って従来方法の問題点である高価な原料投入及び反応液の複雑な処理を排除し、また、高沸点の非プロトン性極性溶媒を使用せず、精製過程が簡単で、触媒分離及び再使用が容易な、Ｎ−置換マレイミド類を製造する方法を開発して本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入してアミン塩化し、無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、生成される水を有機溶剤と共に共沸蒸留することにより、高純度、高収率のＮ−置換マレイミド類を製造する方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の、アミン塩を反応物を兼ねた触媒として用いるＮ−置換マレイミド製造方法が、従来のＮ−置換マレアミド酸を製造した後にＮ−置換マレイミドを製造する方法よりも、高い収率と純度を有することを確認した。また、適当量の第三級アミンがさらに高い収率と純度を与えることが分かった。さらに、無水マレイン酸を適当に加えることにより、さらに高い収率となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１８】
本発明は、従来のＮ−置換マレアミド酸を製造した後にＮ−置換マレイミド類を製造する方法とは異なり、Ｎ−置換マレアミド酸を別に製造せず、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入してアミン塩を形成し、混合物に無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、反応中に生成された水を有機溶剤と共に共沸蒸留してマレイミド重合体の形成を効果的に抑制することで、高純度で高収率のＮ−置換マレイミド類を製造することができる。
【００１９】
先ず、本発明に係るＮ−置換マレイミド類を製造するための組成成分について説明する。
【００２０】
本発明に用いられるマレイミドの原料として特に効果的な第一級アミンの例は、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｉ−プロピルアミン、ｓ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ドデシルアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、エチルアニリン、トルイジン、ヒドロキシアニリン、ニトロアニリン、またはエチレンジアミンなどが使用可能である。
【００２１】
本発明に用いられる有機溶剤は、Ｎ−置換マレアミド酸の脱水閉環反応により生成された水を共沸蒸留により反応系外に放出するために、水に不溶性であるか、不混性であって、反応に関与してはならない。
【００２２】
また、反応を適切に行うために、有機溶剤の沸点は少なくとも５０℃であり、生成されたＮ−置換マレイミドの安定性のためには、沸点は１７０℃未満であることが好ましい。本反応に適する有機溶剤の例は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、クロロベンゼン、イソプロピルベンゼン、メシチレン、ｔ−ブチルベンゼン、トリメチルヘキサン、オクタンなどがある。上記反応を円滑に、かつ経済的に行う観点から、反応に用いられる有機溶剤の量は、原料として投入される第一級アミンの重量の約１〜２０倍、より好ましくは第一級アミンの重量の約２〜１０倍が適当である。
【００２３】
また、有機溶剤は、環境要因と、原料及び生成物に対する溶解度と、価格及び取り扱いの容易さを考慮して決定しなければならず、選択した溶媒は反応後の除去が容易であって、再使用に適していなければならない。また、上記有機溶剤は、単独または混合して使用してもよく、混合比は上記目的に適するように決定する。
【００２４】
本発明に用いられる酸触媒としては、無水硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ベンゼンスルホン酸、及びトリクロロ酢酸のような無機または有機一塩基酸及び多塩基酸が好ましい。このような触媒の使用量は反応に適用する第一級アミン１００モル部に対して約１０〜２００モル部、より好ましくは２０〜１００モル部の範囲が適当である。触媒が１０モル部未満である場合は、反応を円滑に行うことができず、２００モル部を超える場合は収率が低下し、副反応が形成されるという問題がある。
【００２５】
一方、上記触媒は担持体に担持して使用してもよい。触媒を担持する担持体は、例えば、活性炭、シリカ、シリカ−アルミナ、二酸化チタン、及び酸化ジルコニウムのような合成鉱物材料、粘土、滑石、硅藻土、ベントナイト、モンモリロナイトのような天然鉱物材料などがある。このような無機担体は、粉末か、関連物質とのペレット化及び分級によリ得られた顆粒の形態で用いられる。坦体が、硅藻土、シリカゲル、または活性炭のような多孔性物質からなる場合に、触媒はとりわけ好ましい結果をもたらす。上述した担持体の量は触媒を投入した重量の０．２〜４倍、好ましくは０．５〜２倍である。
【００２６】
また、触媒バインダーを触媒と共に使用すると、触媒の反応性を向上させ、再使用を可能にする。触媒バインダーは、有機溶剤に対する溶解度が低く、触媒と分離しないように物理的に結合または化学的に結合していなければならず、反応時に反応物質との混合が容易でなければならない。このような触媒バインダーとしては、分子量１０００〜１００００を有するポリアルキレングリコール、ポリビニールアルコールなどが使用できる。好ましくはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはポリプロピルレングリコール（ＰＰＧ）を使用する。触媒バインダーの量は、触媒を投入する重量の０．２〜４倍、好ましくは０．５〜２倍である。
【００２７】
脱水助触媒として金属含有化合物と安定剤の存在下で反応を行うと、より良い結果となる。金属含有化合物は、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される少なくとも１つの金属の酸化物、アセテート、マレエート、スクシネート、塩化物から選択される。言うまでもなく、酢酸亜鉛が特に効果的である。金属含有化合物の使用量は第一級アミン１００モル部に対して０．００５〜５モル部、好ましくは０．０１〜４モル部の範囲で使用される。脱水助触媒の量が０．００５モル部未満の場合は反応時間が増加する問題があり、５モル部を超える場合は副反応が行われて触媒活性が低下する問題がある。
【００２８】
本発明の、好ましい安定剤は、メトキシベンゾキノン、２，６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ｐ−メトキシフェノール、フェノチアジン、ヒドロキノン、アルキル化ジフェニルアミン、メチレンブルー、ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルヒドロキノン、亜鉛ジメチルジチオカルバメート、銅ジメチルジチオカルバメート、アルキルフェノール類、及びアルキルビスフェノール類から選択される１種以上がある。前記安定剤の添加量は、最少量では安定化の効果が不充分であり、添加し過ぎると最終製品、特に高分子化合物の生成に影響を及ぼすため好ましくない。安定剤の好ましい投入量は、第一級アミン１００モル部に対して０．００５〜５モル部、さらに好ましくは０．０５〜３モル部の範囲である。安定剤が０．００５モル部未満の場合はマレイミド重合体の形成を引き起こし、５モル部を超える場合は、重合に対して触媒毒として作用し、最終製品に過度に影響する虞がある。
【００２９】
上述したように、本発明では、反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入した後、第一級アミンを投入して、最初にアミン塩を形成する点に特徴がある。特に、上記第一級アミンの投入前に、第三級アミンが助触媒として作用することにより、反応状態を穏和な条件に制御することができる。すなわち、脱水閉環反応の助触媒として第三級アミンを使用でき、適切な第三級アミンは反応系の酸性度を調節して過度な反応を調節できるので、Ｎ−置換マレイミドから形成された重合体の生成を効果的に抑制することができる。本発明に使用される第三級アミンの例は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリオクチルアミン、トリベンジルアミンなどがあり、これら第三級アミンの使用量は第一級アミン１００モル部に対して０．０５〜５０モル部、好ましくは０．０１〜２０モル部の範囲である。第三級アミンが０．０５モル部未満である場合は副反応を効果的に抑制できなくなり、５０モル部を超える場合は収率低下及び洗浄工程が難しくなる。
【００３０】
本発明では、無水マレイン酸はアミン塩の形成後に投入され、第一級アミン１００モル部に対して１００〜１５０モル部を用いることが好ましい。また、上記のようにアミン塩の形成後に投入することに加えて、さらに高い純度と収率を獲得するために、反応の中間段階で付加的に無水マレイン酸を投入してもよい。付加的に投入される無水マレイン酸の量は、無水マレイン酸全体の使用量の０．１〜３０モル％である。
【００３１】
本発明の製造方法において、反応温度は通常５０〜２００℃であり、好ましくは７０〜１６０℃である。本発明では、圧力は特に制限されることはなく、減圧、常圧、及び加圧から選択される。反応時間は溶媒の種類、原料の投入量、及び反応温度などの条件に応じて異なるが、通常１〜１６時間程度であり、好ましくは１〜１０時間である。
【００３２】
本発明では、反応器に有機溶剤を投入し、酸触媒と必要に応じて担持体を投入し、脱水助触媒と安定剤を投入し、第三級アミンと、Ｎ−置換マレイミド類を生成するための第一級アミンを投入して、部分または全体をアミン化し、無水マレイン酸を一回投入し、または分割投入して脱水閉環反応させ、反応系内に生成された水を有機溶剤と共に共沸蒸留して反応系から除外することにより、高純度、高収率のＮ−置換マレイミドを製造することができる。反応に用いられた溶媒及び触媒は、容易に分離して別の反応に改質することなく使用することができる。
【００３３】
本発明は、従来の方式とは異なり、別途にＮ−置換マレアミド酸を製造する過程を省略する。したがって、反応器を１つだけ使用し、スラリー状のＮ−置換マレアミド酸を搬送する過程を省略できるため、工程が簡単になる。また、Ｎ−置換マレアミド酸スラリーを搬送する煩わしさがなく、別の反応器を使用することなく一つの反応器内で反応を完了できる長所がある。さらに、本発明に係る方法は、Ｎ−置換マレアミド酸を製造した後にＮ−置換マレイミドを製造する方法よりも、高い収率及び純度を提供することができる。詳細は以下の実験例により明らかにする。
【００３４】
反応に作用するアミンと同じ種類のアミンであって、触媒として使用するアミン塩を別途形成する従来方法とは異なり、本発明は反応に作用するアミンからアミン塩を形成するので、反応系で使用されるアミンの量が過度になることを防止する。主要副産物である２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドを形成することなく、従って、当量だけ使用するので経済性の面に優れる。また、従来の方法ではＮ−置換マレイミドの形成時に副反応を避けるために、アミン類の投入に少なくとも３０分から１時間以上の時間を必要としたが、本発明では１０分以内に投入するので、反応時間が短くなる。
【００３５】
従来方法では、有機溶剤に無水マレイン酸を先ず投入したため、無水マレイン酸が系内の水分により容易にマレイン酸に変質したが、本発明では、用意された反応系内で短時間内に無水マレイン酸を投入するので、無水マレイン酸の変質を防止できる。従って、無水マレイン酸からのマレイン酸の生成、または再配列反応による無水マレイン酸からのフマル酸の生成を抑制して、従来の方法よりも高い収率及び純度を提供する。
【００３６】
以下、本発明の実施例を参照してより詳しく説明するが、本発明がこれに限定されることはない。
【００３７】
＜実施例１＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量３００ｍｌの反応器に、キシレンとトルエンを１：１で混合した溶媒８８ｇを投入した。次に、８５％オルトリン酸８ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）を投入して攪拌しながら、還流させてリン酸中の水分を除去した。
【００３８】
次に、酢酸亜鉛１．２ｇ（６．５４ｍｍｏｌ）とＢＨＴ１ｇ（４．５４ｍｍｏｌ）を投入した。反応液を攪拌しながら、アニリン２０ｇ（２１４．８ｍｍｏｌ）を５分間かけて投入してアミン塩を形成し、無水マレイン酸２２ｇ（２２４．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入した。その後、反応器の温度を１２５℃に昇温して内容物を還流し、生成された水を、混合溶媒と共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。その温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸１．４ｇをさらに投入して２時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して層分離により触媒層を除去した。キシレン及びトルエン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５０ｇを投入して２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は、有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５０ｇの水を有機層に投入した後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。このように分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留してキシレン及びトルエンを除去した。その結果、濃縮槽内に２７．０ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は８７％であった。副産物としては２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが０．２％、Ｎ−フェニルマレイミド二量体が１．２％観察された。
【００３９】
＜実施例２＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン４０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入し、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を加えた。
【００４０】
次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールを３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）投入した。トリエチルアミン１００ｇ（０．９８ｍｏｌ）を投入して溶液を中和した後、アニリン４ｋｇ（４３．０ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入してアミン塩を形成した。次に、無水マレイン酸４．６ｋｇ（４７．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入し、攪拌しながら反応器温度を１４０℃に維持し、生成された水を、キシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら６時間反応を行った後、反応器を静置し、３０℃に冷却して層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入した。この溶液を２０分間攪拌し、その後２０分静置した。前記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５００ｇの水を投入した後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。このように生成した水の層を分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に７．２ｋｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４１】
＜実施例３＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン４０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入し、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を投入した。次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）を投入した。トリエチルアミン２００ｇ（０．９８ｍｏｌ）を投入して溶液を中和した後、アニリン４ｋｇ（４３．０ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入してアミン塩を形成した。次に、無水マレイン酸４．６ｋｇ（４７．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入した。その後、撹拌しながら反応器の温度を１４０℃に維持し、生成された水を、キシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸２００ｇをさらに投入して３時間反応させた。その後、反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入した。前記溶液を２０分間攪拌し、２０分静置した。前記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層を分離して除去した。５００ｇの水を有機層に加えた後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留してキシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に７．３ｋｇの明るい黄色固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４２】
＜実施例４＞
トリエチルアミンを３００ｇ（２．９４ｍｏｌ）投入したことを除いては、上記実施例３と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．３ｋｇの明るい黄色固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９８％であった。
【００４３】
＜実施例５＞
触媒としてオルトリン酸を３ｋｇ（２６．０ｍｏｌ）投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．１ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９６％であった。
【００４４】
＜実施例６＞
触媒としてオルトリン酸を１ｋｇ（８．７ｍｏｌ）投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．１ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９６％であった。
【００４５】
＜実施例７＞
溶媒としてキシレンを３０ｋｇ投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．１ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９６％であった。
【００４６】
＜実施例８＞
安定剤として、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールに代えてｔ−ブチルカテコール２０ｇ（０．１２ｍｏｌ）を投入したことを除いては、上記実施例２と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分）。その結果として、濃縮槽内に７．２ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４７】
＜実施例９＞
３時間反応させた後に、無水マレイン酸４００ｇをさらに投入したことを除いては、上記実施例３と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分、追加の無水マレイン酸の投入時間：１分）。その結果として、濃縮槽内に７．３ｋｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９８％であった。
【００４８】
＜実施例１０＞
３時間反応させた後に、無水マレイン酸８００ｇをさらに投入したことを除いては、上記実施例３と同じ条件で実験を行った（第一級アミンの投入時間：５分、無水マレイン酸の投入時間：５分、追加の無水マレイン酸の投入時間：１分）。その結果として、濃縮槽内に７．２ｋｇの黄褐色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９７％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００４９】
＜実施例１１＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン４０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入し、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を投入した。次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールを３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）投入した。トリエチルアミン２００ｇ（１．９６ｍｏｌ）を投入して溶液を中和した後、シクロヘキシルアミン４ｋｇ（４０．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入してアミン塩を形成した。
【００５０】
次に、無水マレイン酸４．４ｋｇを反応器に５分間かけて投入した。その後、反応器の温度を１４０℃に維持しながら、生成された水を、キシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。３時間反応を行った後、無水マレイン酸２００ｇをさらに投入して３時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入して２０分間攪拌後、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５００ｇの水を残った材料に投入して２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に７．１ｋｇの明るい白色固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９７％であった。
【００５１】
＜実施例１２〜１７＞
表１に示した条件で実施例２と同様の方法で実験を行った。各例の結果を次の表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
＜実施例１８＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量３００ｍｌの反応器に、キシレンとトルエンを重量比１：１で混合した溶媒８８ｇを投入した。次に、触媒バインダーとしてＰＥＧ−４０００を６．４ｇ投入し、８５％オルトリン酸８ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）を投入して、攪拌しながら還流させ水分を除去した。
【００５４】
次に、酢酸亜鉛１．２ｇ（６．５４ｍｍｏｌ）とＢＨＴを１ｇ（４．５４ｍｍｏｌ）投入した。反応液を攪拌しながら、アニリン２０ｇ（２１４．８ｍｍｏｌ）を５分間かけて投入してアミン塩を形成し、無水マレイン酸２２ｇ（２２４．３ｍｏｌ）を反応器に５分間かけて投入した。その後、反応器温度を１２５℃に昇温して、反応器の内容物を還流し、生成された水を混合溶媒と共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸１．４ｇをさらに投入して２時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して層分離により触媒層を除去した。キシレン及びトルエン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５０ｇを投入して２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５０ｇの水を有機層に投入した後、溶液を２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレン及びトルエンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に３３．２ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９０％であった。副産物としては、２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが１％観察された。
【００５５】
＜実施例１９＞
上記実施例１８で分離した触媒を用いた。ＢＨＴを１ｇ反応器に投入し、キシレンとトルエンが重量比１：１で混合された溶媒８８ｇを投入した。反応器の温度を１００℃に昇温して、内容物を攪拌すると、ＰＥＧ層が溶融して溶媒と混合される。この時、アニリン２０ｇを５分間かけて投入してアミン塩を形成する。反応温度を５０℃に冷却し、無水マレイン酸２２ｇを５分間かけて投入した。その後、反応器の温度を１２５℃に昇温して、反応器の内容物を還流させた。生成された水を、混合溶媒と共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら３時間反応を行った後、無水マレイン酸１．４ｇをさらに投入して２時間反応させた。反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン及びトルエン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５０ｇを投入した。前記溶液を２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。５０ｇの水を前記有機層に投入した後、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレン及びトルエンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に３４．６ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９９％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９４％であった。副産物としては、２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが３％観察された。
【００５６】
＜実施例２０＞
上記実施例１８におけるＰＥＧ−４０００の代りに、ＰＰＧ−２０００を触媒バインダーとして投入したことを除いては、同じ条件で実験を行った。その結果、濃縮槽内に３２．１ｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は８８％であった。副産物としては２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが１．２％観察され、さらに未知の副産物が少量観察された。
【００５７】
＜実施例２１＞
実施例２０で分離された触媒を用いることを除いては、上記実施例１９と同じ条件で実験を行った。その結果、濃縮槽内に３３．７ｇの黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は９８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は９３％であった。副産物としては２−アミノ−Ｎ−置換スクシンイミドが１．２％観察され、さらに未知の副産物が少量観察された。
【００５８】
＜比較例１＞
温度計、水分離器を有する冷却器及び攪拌器を備えた容量１００Ｌの反応器に、キシレン２０ｋｇを投入した。次に、担持体としてシリカゲル２ｋｇを投入した後、オルトリン酸２ｋｇ（１７．３ｍｏｌ）を投入した。次に、酢酸亜鉛３０ｇ（０．１９ｍｏｌ）と２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールを３０ｇ（０．１４ｍｏｌ）投入した。別の１００Ｌの反応器にキシレン２０ｋｇを投入し、無水マレイン酸４．６ｋｇ（４７．３ｍｏｌ）を５分間かけて投入した後、反応器の温度を８０℃に調整して、アニリン４ｋｇ（４３．０ｍｏｌ）を反応器に３０分かけて滴下した。このように生成されたＮ−フェニルマレアミド酸を触媒存在下の反応器に移した。反応器の温度を１４０℃に維持し、生成された水をキシレンと共に共沸蒸留して、水分離器を介して反応器から除去した。温度を維持しながら６時間反応を行った後、反応器を静置し、３０℃に冷却して、層分離により触媒層を除去した。キシレン溶液層を別の中和槽に移し、５％炭酸ナトリウム水溶液５００ｇを投入した。前記溶液を２０分間攪拌し、２０分静置した。上記溶液は有機層と水の層にきれいに分離され、水の層は分離して除去した。その後、５００ｇの水を投入し、２０分間攪拌し、２０分間静置した。形成された水の層は分離して除去した。分離された有機層を濃縮槽に移し、５０〜１００℃、２０〜１３０ｍｍＨｇの減圧下で蒸留して、キシレンを除去した。溶媒を除去した後、濃縮槽内に６．２ｋｇの明るい黄色の固形物を得た。この固形物を液体クロマトグラフィで分析した結果、Ｎ−フェニルマレイミドの純度は８８％であり、アニリンを基準としたＮ−フェニルマレイミドの収率は８０％であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入し、
第一級アミンを投入してアミン塩を形成した後、
無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、
前記脱水閉環反応で生成された水と前記有機溶剤とを共沸蒸留して、
高純度、高収率のＮ−置換マレイミド類を製造することを特徴とするＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２】
前記有機溶剤は、第一級アミンの重量に対して１〜２０倍であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項３】
前記有機溶剤は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、クロロベンゼン、イソプロピルベンゼン、メシチレン、ｔ−ブチルベンゼン、トリメチルヘキサン及びオクタンから選択される１種類以上であることを特徴とする請求項２に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項４】
前記酸触媒は、無水硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ベンゼンスルホン酸、及びトリクロロ酢酸から選択される１種類以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項５】
前記酸触媒の使用量は、第一級アミン１００モル部に対して１０〜２００モル部であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項６】
前記酸触媒は、担持体に担持させて加えることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項７】
前記担持体は、酸触媒の重量に対して０．２〜２倍であることを特徴とする請求項６に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項８】
前記担持体は、粘土、滑石、硅藻土、ベントナイト、またはモンモリロナイトが含まれる天然鉱物材料、活性炭素、シリカ、シリカ−アルミナ、二酸化チタンまたは酸化ジルコニウム、から選択される１種類以上であることを特徴とする請求項６に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項９】
前記酸触媒は、触媒バインダーと共に使用することを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１０】
前記触媒バインダーは、分子量１０００〜１００００のポリアルキレングリコールであることを特徴とする請求項９に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１１】
前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールであることを特徴とする請求項１０に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１２】
前記触媒バインダーの重量は、酸触媒重量に対して０．２〜２倍であることを特徴とする請求項９に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１３】
前記脱水助触媒は、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される少なくとも１つの金属の酸化物、アセテート、マレエート、スクシネート、及び塩化物から選択される１種以上の金属含有化合物であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１４】
前記脱水助触媒は、第一級アミン１００モル部に対して、０．００５〜５モル部であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１５】
前記安定剤は、メトキシベンゾキノン、２，６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ｐ−メトキシフェノール、フェノチアジン、ヒドロキノン、アルキル化ジフェニルアミン、メチレンブルー、ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルヒドロキノン、亜鉛ジメチルジチオカルバメート、銅ジメチルジチオカルバメート、アルキルフェノール類、及びアルキルビスフェノール類からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１６】
前記安定剤は、第一級アミン１００モル部に対して０．００５〜５モル部であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１７】
前記第一級アミンは、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｉ−プロピルアミン、ｓ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ドデシルアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、エチルアニリン、トルイジン、ヒドロキシアニリン、ニトロアニリン及びエチレンジアミンからなる群から選択される少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１８】
前記第一級アミンの投入前に第三級アミンをさらに投入することを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１９】
前記第三級アミンの量は、第一級アミン１００モル部に対して０．０５〜５０モル部加えることを特徴とする請求項１８に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２０】
前記第三級アミンは、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリオクチルアミン、及びトリベンジルアミンからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１８に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２１】
前記無水マレイン酸の量は、第一級アミン１００モル部に対して１００〜１５０モル部加えることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２２】
前記無水マレイン酸を、反応中に必要に応じてさらに投入することを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２３】
前記反応は、５０〜２００℃で行うことを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１】
反応器に有機溶剤、酸触媒、脱水助触媒、及び安定剤を投入し、
第一級アミンを投入してアミン塩を形成した後、
無水マレイン酸を投入して脱水閉環反応させ、
前記脱水閉環反応で生成された水と前記有機溶剤とを共沸蒸留して、
高純度、高収率のＮ−置換マレイミド類を製造することを特徴とするＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２】
前記有機溶剤は、第一級アミンの重量に対して１〜２０倍であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項３】
前記有機溶剤は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、クロロベンゼン、イソプロピルベンゼン、メシチレン、ｔ−ブチルベンゼン、トリメチルヘキサン及びオクタンから選択される１種類以上であることを特徴とする請求項２に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項４】
前記酸触媒は、無水硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ベンゼンスルホン酸、及びトリクロロ酢酸から選択される１種類以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項５】
前記酸触媒の使用量は、第一級アミン１００モル部に対して１０〜２００モル部であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項６】
前記酸触媒は、担持体に担持させて加えることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項７】
前記担持体は、酸触媒の重量に対して０．２〜２倍であることを特徴とする請求項６に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項８】
前記担持体は、粘土、滑石、硅藻土、ベントナイト、またはモンモリロナイトが含まれる天然鉱物材料、活性炭素、シリカ、シリカ−アルミナ、二酸化チタンまたは酸化ジルコニウム、から選択される１種類以上であることを特徴とする請求項６に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項９】
前記酸触媒は、触媒バインダーと共に使用することを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１０】
前記触媒バインダーは、分子量１０００〜１００００のポリアルキレングリコールであることを特徴とする請求項９に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１１】
前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールであることを特徴とする請求項１０に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１２】
前記触媒バインダーの重量は、酸触媒重量に対して０．２〜２倍であることを特徴とする請求項９に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１３】
前記脱水助触媒は、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群から選択される少なくとも１つの金属の酸化物、アセテート、マレエート、スクシネート、及び塩化物から選択される１種以上の金属含有化合物であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１４】
前記脱水助触媒は、第一級アミン１００モル部に対して、０．００５〜５モル部であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１５】
前記安定剤は、メトキシベンゾキノン、２，６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ｐ−メトキシフェノール、フェノチアジン、ヒドロキノン、アルキル化ジフェニルアミン、メチレンブルー、ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルヒドロキノン、亜鉛ジメチルジチオカルバメート、銅ジメチルジチオカルバメート、アルキルフェノール類、及びアルキルビスフェノール類からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１６】
前記安定剤は、第一級アミン１００モル部に対して０．００５〜５モル部であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１７】
前記第一級アミンは、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｉ−プロピルアミン、ｓ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、ｎ−ドデシルアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、エチルアニリン、トルイジン、ヒドロキシアニリン、ニトロアニリン及びエチレンジアミンからなる群から選択される少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１８】
前記第一級アミンの投入前に第三級アミンをさらに投入することを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項１９】
前記第三級アミンの量は、第一級アミン１００モル部に対して０．０５〜５０モル部加えることを特徴とする請求項１８に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２０】
前記第三級アミンは、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリオクチルアミン、及びトリベンジルアミンからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１８に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２１】
前記無水マレイン酸の量は、第一級アミン１００モル部に対して１００〜１５０モル部加えることを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２２】
前記無水マレイン酸を、反応中に必要に応じてさらに投入することを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【請求項２３】
前記反応は、５０〜２００℃で行うことを特徴とする請求項１に記載のＮ−置換マレイミド類の製造方法。
【公表番号】特表２０１１−５３０５８２（Ｐ２０１１−５３０５８２Ａ）
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２２８９３（Ｐ２０１１−５２２８９３）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００３４０５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１８９２６
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（５０９００１４４５）コリア クンホ ペトロケミカル カンパニー リミテッド (14)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００３４０５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１８９２６
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（５０９００１４４５）コリア クンホ ペトロケミカル カンパニー リミテッド (14)
【Ｆターム（参考）】
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