JPH01186837A - 酸無水物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は酸無水物の製造法に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 酸無水物は、殺虫剤、医薬、農薬等の有用な生理活性物
質の合成中間体や乳化剤界面活性剤等の有機工業化学原
料として重要な化合物である。

従来、カルボン酸から酸無水物を製造する方法としては
、 （ａ）カルボン酸およびその金属塩と酸ハロゲン化物あ
るいはエステル化物と反応させる方法［たとえばＹｏｕ
ｎｇｓ、Ｃ，Ｇ−、、Ｊ、Ａ鳳、Ｏｉｌ、Ｃｈｅｍｉｓ
ｔ’　ｓ、ｓｏｃ、　。

３５．４１６（１９５８）、　　Ｌ、Ｐ、Ｋｙｒｉｄｅ
ｓ、Ｍ、Ｎ、Ｄｖｏｒｎｉｋｏｆｆ。

Ｊ、Ａｉ＋、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　、５５．４６３０（
１９３３）　、１（ｂ）無水酢酸等による酸無水物交換
反応を利用する方法［たとえばＪ、阿、Ｖａｌｌａｃｅ
、Ｊｒ、　、Ｊ、Ｅ。

Ｃｏｐｅｎｈａｖｅｒ、Ｊ、Ａｍ、Ｃｈｅｗ、Ｓｏｃ、
、旦３，６９９（１９４１）、１（Ｃ）カルボン酸に塩
化ホスホリル、クロロギ酸エチル、Ｎ−トリフルオロア
セチルイミダゾール等の縮合剤を利用する方法［たとえ
ばＪ、Ｓ。

Ｎｅ１ｓｏｎ、Ｌ、Ａ、Ｇｏｌｄｂｌａｔｔ、Ｔ、Ｈ，
Ａｐｐｌｅｗｈｉｔｅ、Ｊ、Ｏｒｇ。

Ｃｈｅｍ、、２旦、１９０５（１９６３）、　　　）１
．Ａ、５ｔａａｂ、Ｇ、Ｗａｌｔｈｅｒ。

Ｗ、Ｒｏｈｒ、Ｃｈｅｍ、［３ｅｒ、　、９５．２０７
３（１９６２）　、１等が知られている。

しかし、これらの方法はいずれも酸、アルカリ、加熱等
の過激な条件下での反応であり、現在ますます重要にな
ってきているファインケミカル分野での酸、アルカリ、
熱、光、酸素等に対して不安定な酸無水物の製造方法に
は適さない、またアミノ酸の酸無水物の合成に適したジ
シクロカルボジイミドを縮合剤として利用する方法［た
とえばり、Ｈ，Ｒａｍｍ１ａｒ、Ｙ、Ｌａｐｉｄｏｔ、
Ｈ，Ｇ、Ｋｈｏｒａｎａ、Ｊ、Ａｍ、Ｃｈｅｗ。

Ｓｏｃ、、８５．１９８９（１９６３）、　　Ｚ、Ｓｅ
ｌｉｎｇａｒ、Ｙ、Ｌａｐｉｄｏｔ。

Ｊ、Ｌｉｐｉｄ、Ｒｅｓ、ヱ、１７５（１９６６）、１
も知られている。しかし前記方法は反応系中でカルボン
酸とジシクロへキシルカルボジイミドが反応する際、安
定な副生成物であるカルボン酸−ジシクロヘキシル尿素
付加体を形成し安定化するため、酸無水物の収率が低い
という欠点を有している。特にカルボン酸のα−位に二
重結合、ケトン、ヒドロキシル等を有する反応活性の低
い場合、酸無水物の収率は極めて低く工業的製造法とし
て利用することが困難である。特に共役ジエンカルボン
酸等は重合が極めて速やかに進行することやカルボキシ
ル基が共役安定化しているため反応活性が低いという欠
点がある。またこれらの不安定なカルボン酸に、上述し
た既知の方法を適用する場合、目的とする酸無水物は、
ジシクロへキシルカルボジイミドを使用する場合を除き
、全く得ることができず、変性、分解１着色を生じると
いう欠点がある。更にジシクロへキシルカルボジイミド
を使用する場合のみ低収率で目的とする酸無水物が得ら
れるが、大部分は原料カルボン酸とジシクロヘキシル尿
素付加体の副生成物と未反応カルボン酸が回収され、目
的とする酸無水物の収率が低いという問題点を残してい
る。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、常温以下の温和な条件下で、再現性良
く、高収率にて高純度の酸無水物を製造する方法を提供
することにある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明によれば、非極性溶媒中、一般式ＲＣＯＯ１１（
式中、Ｒは炭素数９〜２１の炭化水素基又は該炭化水素
誘導体基を示す、）で表わされるカルボン酸を、カルボ
ジイミド系縮合剤及びピリジン誘導体の存在下に反応さ
せることを特徴とする一般式（ＲＣＯ）ＩＯ（式中、Ｒ
は炭素数９〜２１の炭化水素基又は該炭化水素誘導体基
を示す、）で表わされる酸無水物の製造法が提供される
。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明は、非極性溶媒中において、一般式ＲＣＯＯＨで
示されるカルボン酸を、カルボジイミド系縮合剤及びピ
リジン誘導体の存在下に反応させることにより、一般式
（ＲＣＯ）２０にて表わされる酸無水物を製造する方法
であ゛る０本発明の原料である前記一般式ＲＣＯＯＨ及
び目的物である前記一般式（ＲＣＯ）ＩＯにおいて、各
々のＲは炭素数９〜２１の炭化水素基又は該炭化水素誘
導体基を示し、該炭化水素基は、直鎖状、分枝状のいず
れでもよく、また飽和、不飽和のいずれかでも使用する
ことができる。この際該炭化水素基としては、その一部
が水禦基、ケトン基等で置換された炭化水素誘導体基等
を好ましく挙げることができる。また該炭化水素基中の
炭素数が９〜２２以外の範囲では、工業上有利に使用で
きない０本発明の原料となる前記カルボン酸としては、
例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステ
アリン酸、アラキシン酸、ベヘン酸、パルミトオレイン
酸、オレイン酸、リノール酸、リルン酸、アラキドン酸
、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、フィチ
ン酸、ファルネソン酸、１６−ヒドロキシパルミチン酸
等の天然由来のカルボン酸及び１０．１２−オクタデカ
ジエン酸、２．４−オクタデカジエン酸、１０．１２−
へブタデカジイン酸、２，４−ナノデカジイン酸、ｐ　
−メチルフェニルプロピオン酸、ｐ−ビニルフェニルヘ
キサン酸、１４−メタクロイルオキシテトラデカン酸、
２−ヒドロキシラウリン酸、２−ヒドロキシステアリン
酸、２−ケトパルミチン酸、２−ケトステアリン酸、α
−ヒドロキシステアリン酸等の合成由来のカルボン酸等
から成る群の１種又は２種以上より選択されるカルボン
酸を挙げることができる。

本発明に用いる前記非極性溶媒としては、例えば、ｎ−
ペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−へブタン
、ｎ−オクタン、イソオクタン、石油エーテル、シクロ
ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、−エチルベ
ンゼン等の炭化水素系及び塩化メチレン、クロロホルム
、四塩化炭素、塩化エチレン、トリクロルエタン、クロ
ルベンゼン等のハロゲン化炭素水素系等から成る群の１
種又は２種以上より選択することができ、事前に乾燥し
て用いることが望ましい。この際の使用量は５〜５０ｗ
ｔ％／ｖｏｌの範囲であることが好ましい。

本発明にて使用するカルボジイミド系縮合剤は、前記カ
ルボン酸を縮合させて酸無水物を生成させることのでき
るカルボジイミド又はその誘導体であり、具体的にはＮ
、Ｎ’　−ジシクロへキシルカルボジイミドが代表的で
あるが、このほかに１−シクロへキシル−３−（２−モ
ルホリノエチル）カルボジイミド、１−シクロへキシル
−３−（４−ジエチルアミノシクロヘキシル）カルボジ
イミド、Ｎ、Ｎ’　−ジイソプロピルカルボジイミド、
Ｎ、Ｎ’−ジ−ｐ−トルイルカルボジイミド等が使用で
きる。前記縮合剤の添加量は縮合させるカルボン酸１モ
ルに対して０．５モル以上加えることが望ましい、この
際大過剰の使用は精製の際に、縮合剤およびその分解物
が多量に存在し分離が困難となるため好ましくなく、添
加の際少量の場合には、−度に加えてもさしつかえない
が、多量の場合には、急激な発熱を防ぐため数度に分け
て加え、添加開始後１時間経過するまでに加え終わるこ
とが望ましい、また、−予め非極性溶媒に前記縮合剤を
溶解した溶液を、約１時間かけて滴下してもさしつかえ
ない。

本発明において、非極性溶媒中、前記カルボン酸をカル
ボジイミド系縮合剤で縮合反応させる際、ピリジン誘導
体を添加することにより飛躍的に酸無水物の収率を向上
させることができる。特に重合性が高くしかもカルボキ
シル基の活性が飽和カルボン酸に比べて低いカルボン酸
、例えばα位に共役している二重結合、三重結合、ケト
ン、ヒドロキシ等を有するカルボン酸において、通常の
酸無水物化方法では分解、変質、着色が生じ極めてわず
かしか酸無水物を生成することができないが、ピリジン
誘導体を添加することにより、顕著に収率を向上させる
ことができる。これは、通常、酸無水物化反応が、下記
反応式に従って、■と■が協奏して反応が進行しており
。

ピリジン誘導体を添加しない場合には、目的とする■の
方向より■の方向に反応が進む確率が高く、カルボン酸
−尿素誘導体付加体となって安定化するため、酸無水物
の収率が低下する。それに反して、ピリジン誘導体を添
加する場合には、ピリジン誘導体がカルボン酸を活性化
することや生成する酸無水物を安定化するため、目的と
する■の方向が優先し■の方向への進行を阻止する。よ
って。

結果的に酸無水物が高収率で得られるようになるからで
ある。前記ピリジン誘導体としては、例えばピリジン、
Ｎ、Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン、Ｎ、Ｎ−ジメ
チル−４−アミノ−２−メチルビリジン、Ｎ、Ｎ−ジエ
チル−４−アミノピリジン、４−ピロリジノピリジン、
４−ピロリジノ−２−メチルピリジン等を挙げることが
できる。

特に収率及びコスト的にＮ、Ｎ−ジメチル−４−アミノ
ピリジン又は４−ピロリジノピリジン等が好ましい、ま
た前記ピリジン誘導体の添加量としては触媒として機能
する量であればよく、例えばカルボン酸１モルに対しピ
リジン誘導体０．０１モル以上添加することが望ましい
、この際大過剰の使用は、可能ではあるが、コスト面及
び精製が煩雑になるので好ましくない。

本発明の製造法の一般的方法としては、例えば乾燥状態
を維持でき、加温冷却可能な撹拌器付き反応容器等に、
前記一般式ＲＣＯＯＨにて示されるカルボン酸と適量の
非極性溶媒とを仕込み、おだやかに撹拌しながらピリジ
ン誘導体を触媒量添加し溶解後、カルボジイミド系縮合
剤を数度に分けて添加する方法等により製造することが
できる。この際の反応温度は０〜８０℃の範囲が好まし
いが、熱に不安定なカルボン酸の場合には０〜４０℃の
範囲で行うのが好都合である０反応の終了は、縮合剤を
添加し、約１〜５時間経過後輪合剤由来の尿素の結晶が
析出することにより知ることができる。

本発明により製造された酸無水物の単離・精製法は１通
常の方法を用いることができる。具体的には反応終了後
、固型分を炉別して得られた反応溶液をそのまま、ある
いは一部濃縮または希釈しイオン交換クロマトグラフィ
等により処理し、溶媒を留去する方法等により目的の酸
無水物を単離することができる。こうして得られる酸無
水物は、そのまま広範囲の用途に利用可能であるが、さ
らに石油エーテル、ｎ−へキサン、ｎ−ペンタン等の炭
化水素系溶媒で再結晶を行うことにより容易に高純度精
製することができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、酸アルカリ、加熱等の過激な条件に基
質をさらすことなく、非常に温和な条件下で短時間にか
つ高純度、高収率でカルボン酸から対応する酸無水物を
製造することができる０本発明の製造法は、特に分子内
に二重結合、三重結合、ケトン、ヒドロキシル等を有す
る不安定、あるいは飽和酸に比べ反応性の劣るカルボン
酸の醜無水物化に極めて有効である。この様にして製造
された酸無水物は、各種有機合成の中間体として広範囲
に利用が期待され、本発明の製造法は非常に有用な工業
プロセスを提供することができる。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明
するが１本発明はこれらに限定されるものではない。

去ｍ 撹拌器、温度計を装着した５００ｍＡフラスコにミリス
チン酸５７．１ｇ（０，２５モル）と乾燥クロロホルム
３００ｍＡを入れ溶解し、Ｎ、Ｎ−ジメチル−４−アミ
ノピリジン２．４ｇ（０，０２モル）を添加した。室温
にでＮ、Ｎ’−ジシクロへキシルカルボジイミド２６．
８ｇ（０，１３モル）を加え３時間反応させた。析出し
たジシクロヘキシル尿素を炉別し、得られた透明溶液を
イオン交換樹脂商品名「アンバーライト２００ＣＪ　　
（ロームアンドハース社製）のカラムに通し、Ｎ、Ｎ−
ジメチル−４−アミノピリジンを除いた。留出液を減圧
下にて留去し、残金を石油エーテルにより再結晶して白
色結晶５２．１ｇを得た０分析した結果、ミリスチン酸
無水物が得られており、収率は９５９％であった。

以下にその分析結果を示す。

薄層クロマトグラフィー（Ｃ）ＩＣＱ、）　　Ｒ，ｆ＝
０．７ＩＲ（ＫＢｒ錠剤）　　　２９００．２８２０．
１７９０．１７３０．１４５０１４００．１３７０．１
１１０．１０９０．１０７０’Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣＱ３
）０，８５．１．３０．１．５５．２．４３（Ｐｐ■）
マススペクトル　　　Ｍ／２　　　４３８元素分析　　
　　　　分析値Ｃニア６．５２　　Ｈ：１２．５４Ｃ！
ａＨ１４０３としての計算値Ｃ＝７６．６３８＝１２．
４３０＝１０．９４去】０１１ 撹拌器、温度計を装着した３００ｍＱフラスコにステア
リ酸２８．４ｇ（０，１モル）と乾燥ベンゼン１５６ｍ
ｆｆ１を入れ溶解し、４−ピロリジノピリジン１．５ｇ
（０，０１モル）を添加した。室温にてＮ、Ｎ’　−ジ
イソプロピルカルボジイミド６．９ｇ（０，０５５モル
）を加え３時間反応させた。析出したジイソプロピル尿
素を炉別し、得られた透明溶液にベンゼン１５０ｍＭを
加えて希釈した後、イオン交換樹脂商品名「アンバーラ
イト２００ＣＪ（ロームアンドハース社Ｉｌ）のカラム
に通し、４−ピロリジノピリジンを除いた。留出液を減
圧下にて留去し、残金をｎ−ヘキサンにより再結晶して
白色結晶２６．７ｇを得た０分析した結果、ステアリン
酸無水物が得られており、収率は９７％であった。

以下にその分析結果を示す。

薄層クロマトグラフィー（ＣＨ（ｌｓ）　　Ｒｆ＝０．
７ＩＲ（ＫＢｒ錠剤）　　　２９０５．２８２５．１７
９０．１７３５．１４５０１４００、１３７０，１１１
Ｇ、１０９０．１１０７０７２０（”１） ｉＨ−ＮＭＲ（ＣＤＣＭ、）　　　０．８６．１．２８
．１．５５、２．４２（Ｐｐ鳳）マススペクトル　　　
Ｍ／Ｚ　　　　５５０元素分析　　　　　　分析値Ｃニ
ア８．０２　　Ｈ：１３．２９ら、Ｈ工０１としての計
算値Ｃ＝７８．１７　Ｈ＝１３．１５０＝８．６８去１
１」− 撹拌器、温度計を装着した２００ｍｆｉのフラスコにｐ
−ビニルフェニルヘキサン１ｌ１１７．４ｇ（０，０８
モル）と乾燥トルエン８０′ｍΩを入れ溶解し、Ｎ、Ｎ
−ジメチル−４−アミノ−２−メチルピリジン１．４ｇ
（０，０１モル）を添加した。１０℃にてＮ、Ｎ’−ジ
−ｐ−トルイルカルボジイミド１０．０ｇ（０，０４５
モル）を加え４時間反応させた。析出したジ−ｐ−トル
イル尿素を炉別し、得られた透明溶液にトルエン１２０
ｍｊｌを加えて希釈した後、イオン交換樹脂商品名「ア
ンバーライト２００ＣＪ　　（ロームアンドハース社Ｉ
ｌ）のカラムに通しＮ、Ｎ−ジメチル−４−アミノ−２
−メチルピリジンを除いた。留出液を減圧下にて留去し
、残金をｎ−ヘキサンにより再結晶して白色結晶１６．
１ｇを得た０分析した結果、ｐ−ビニルフェニルヘキサ
ン酸無水物が得られており、収率は９６％であった。

以下にその分析結果を示す。

薄層クロマトグラフィー（ＣＨＣｌｌ、）　　Ｒｆ＝０
．８ＩＲ（ＫＢｒ錠剤）　　　２９００，２８３０．１
８０５．１７５０．１６２５１４６０．１４０５．１１
１０．１０７０．９０５（ａｍ−１）Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ
ＣＪｌ、）　　１．０６．１．４０，２．２０．２．４
７．５．４０６．７３．７．３３（ｐｐｍ） マススペクトル　　　Ｍ／２　　　４１８元素分析　　
　　　　分析値Ｃ：８０．４５　　Ｈ：８．２９Ｃ＋ｎ
Ｈａ＊Ｏａとしての計算値Ｃ＝８０．３３８＝８．２０
０＝１１．４７ス】１１先 撹拌器、温度計を装着した５００ｍ１のフラスコに２，
４−オクタデカ′ジエン酸８４．０ｇ（０，３モル）と
乾燥塩化メチレン２５０ｍＡを入れ溶解し、Ｎ、Ｎ−ジ
メチル−４−アミノピリジン１．８ｇ（０，０１ｓモル
）を添加した。５℃にてＮ、Ｎ’−ジシクロへキシルカ
ルボジイミド３７．１　ｇ　（０，１８モル）を加え２
．５時間反応させた。析出したジシクロヘキシル尿素を
炉別し、得られた透明溶液に塩化メチレン１００　ｍ　
ｊｌを入れ希釈した後、イオン交換樹脂商品名「アンバ
ーライト２００ＣＪ（ロームアンドハース社製）のカラ
ムに通しＮ、Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジンを除い
た。留出液を減圧下にて除き、残金を石油エーテルによ
り再結晶して白色結晶７５．６　ｇを得た０分析した結
果、２，４−オクタデカジエン酸無水物が得られており
、収率は９６％であった。

以下にその分析結果を示す。

薄層りＯＶトゲラフイー（ＣＨＣｎ２）　　Ｒｆ＝０．
７５ＩＲ（ＫＢｒ錠剤）　　　２８９０．２８２０．１
７４０．１６９０．１６２０１６００．１４５０．１１
９Ｇ、１０８０．９８Ｇ（ａｉ−’）１Ｈ−ＮＭＲ（Ｃ
Ｄ（１，）　　０．８５．１．２８．２．１４．５．７
４．５．９１６．２２．７．３９（ｐｐｍ） マススペクトル　　　Ｍ／Ｚ　　　　５４２元素分析　
　　　　　分析値Ｃニア９．８１　　■：１１．３９ｃ
３１　ｏ’、１０３としての計算値Ｃ＝７９．６３　Ｈ
＝１１．５３０＝８．８４去［５ 撹拌器、温度計を装着した１００ｍ１１のフラスコにα
−ヒドロキシステアリン酸６．０ｇ（０，０２モル）と
乾燥クロロホルム３０ｍＡを入れ溶解し、４−ピロリジ
ノピリジン０　、２　ｇ　（１、３ｍｍｏｌ）を添加し
た。常温にてＮ、Ｎ’−ジシクロへキシルカルボジイミ
ド２．５ｇ（０，０１２モル）を加え３時間反応させた
。“析出したジシクロヘキシル尿素を炉別し、得られた
透明溶液にクロロホルム７０ｍΩを加えて希釈した後、
イオン交換樹脂商品名「アンバーライト２００ＣＪ（ロ
ームアンドハース社製）のカラムに通し４−ピロリジノ
ピリジンを除いた。留出液を減圧下にて留去し、残金を
石油エーテルにより再結晶して白色結晶５．４ｇを得た
０分析した結果、α−ヒドロキシステアリン酸無水物が
得られており収率は９２％であった。

以下ｔこその分析結果を示す。

薄層クロマトグラフィー（ＣＨＣｊａｍ）　　Ｒｆ＝０
．６ＩＲ（ＫＢｒ錠剤）　　　３４００．２９２０．２
８６０．１８００．１７４５１４６０．１０８０（ｃｓ
−１） ’Ｈ−ＮＭＲ（ｃＤｃａ、）０．８５．１．２２．１．
５３．２．５０．４．４１（ＰＰＭ） マススペクトル　　　Ｍ／Ｚ　　　　５８２元素分析　
　　　　　分析値Ｃニア４．４２　　Ｈ：１２．０８Ｃ
３＠Ｈ？＠０１としての計算値Ｃ＝７４．１５　Ｈ＝１
２，１３０＝１３．７２ル１ｕ１Ｌ Ｎ、Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジンを加えなかった
以外は、実施例１と同様に行った。その結果ミリスチン
酸無水物４０．０ｇ（収率７３％）とミリスチン酸とジ
シクロヘキシル尿素付加体２０．１ｇを得た。

星監Ｊｕ ４−ピロリジノピリジンを加えなかった以外は、実施例
２と同様に行った。その結果ステアリン酸無水物１９．
５　ｇ（収率７１％）とステアリン酸とジイソプロピル
尿素付加体１４．５ｇを得た。

星豊五立 Ｎ、Ｎ−ジメチル−４−アミノ−２−メチルピリジンを
加えなかった以外は、実施例３と同様に行なった。その
結果ｐ−ビニルフェニルヘキサン酸無水物８．５ｇ（収
率５１％）とｐ−ビニルフェニルヘキサン酸とジ−ｐ−
トルイル尿素付加体９．８ｇを得た。

迄敗五土 Ｎ、Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジンを加えなかった
以外は、実施例４と同様に行った。その結果２，４−オ
クタデカジエン酸無水物４３．８゜（収率５４％）と２
，４−オクタデカジエン酸とジシクロヘキシル尿素付加
体４２．３．を得た。

星藍五旦 ４−ピロリジノピリジンを神火なり１った以外は、実施
例５と同様に行なった。その結果α−ヒドロキシステア
リン酸無水物２．６ｇ（収率４５％）とα−ヒドロキシ
ステアリン酸とジシクロヘキシル尿素付加体３．１ｇを
得た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非極性溶媒中、一般式ＲＣＯＯＨ（式中、Ｒは炭素数９
   〜２１の炭化水素基又は該炭化水素誘導体基を示す。）
   で表わされるカルボン酸を、カルボジイミド系縮合剤及
   びピリジン誘導体の存在下に反応させることを特徴とす
   る一般式（ＲＣＯ）＿２Ｏ（式中、Ｒは炭素数９〜２１
   の炭化水素基又は該炭化水素誘導体基を示す。）で表わ
   される酸無水物の製造法。