JPH0427227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマレイミド類の製造方法に関するもの
である。マレイミド化合物は、樹脂原料、医薬、
農薬などの原料として有用な化合物であるが、本
発明は、その有利な製造方法を提供するものであ
る。

〔従来の技術〕

マレイミド類の製造方法について古くから研究
されている。

その中で最も一般的な方法は、マレインアミド
酸を無水酢酸のような脱水剤を用いて脱水環化せ
しめマレイミドを製造する方法であり、たとえば
米国特許第2444536号明細書にも開示されている。

即ち、無水マレイン酸とアミン化合物とを反応
させ、生成するマレインアミド酸を無水酢酸およ
び酢酸ナトリウムの存在下、脱水閉環イミド化さ
せる方法である。この方法はイミド化反応に於い
て、高価な無水酢酸をマレインアミド酸に対し当
量以上必要とし、さらに、イミド化反応後の液か
ら生成したマレイミドを分離・回収する際に多く
の水を必要とすることから酢酸を含有する大量の
廃水を生じ、これを無害化処理するのに、多大の
費用を要する欠点を有する。かかる理由から、こ
の方法は工業的にイミド化合物を製造するには余
りにも高価な方法と言わざるをえない。

また、特開昭53−68770号公報明細書のように、
無水マレイン酸とアミン化合物とを有機溶媒中で
反応せしめ生成したマレインアミド酸を単離する
ンとなしにジメチルホルムアミド、ジメチルスル
ホキシドなどの非プロトン性極性溶媒および酸触
媒の共存下で脱水閉環反応させる方法もある。し
かしながらこの方法は、高価でかつ毒性のあるジ
メチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒
を多く用いるために、マレイミドの製造コストが
高くなつてしまうこと、および反応に用いる酸触
媒の作用によりジメチルホルムアミドなどの溶媒
が変質してしまうために、損失が大きくなるこ
と、さらにこれら非プロトン性極性溶媒の沸点が
高いために製品マレイミドの中から、これら溶媒
を除去することが困難であるなどの問題を有して
おり、すぐれた方法とは言えない。

さらに、特公昭51−40078号公報明細書に開示
されているように、希釈剤として沸点80℃以上の
たとえばトルエン、キシレン、クロルベンゼンな
どの溶媒およびクロルスルホン酸、ｐ−トルエン
スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、オルソリン
酸、ピロリン酸、亜リン酸などの酸触媒と共に加
熱脱水閉環させ、この時生成する水を溶媒との共
沸により系外に留去する方法もある。この方法
は、前記２つの方法に比べて無水酢酸のような高
価な脱水剤を多量に必要としないばかりでなく、
生成マレイミドの分離・回収が容易であるという
点がすぐれている。

しかしながら、この方法においてはクロルスル
ホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスル
ホン酸、オルソリン酸、ピロリン酸、亜リン酸な
どの様な高価な酸触媒を比較的多く用いている
し、しかもマレイミド類の収率も低く工業的製法
としては経済的に満足できるものではない。

他方、特開昭54−30155号公報明細書には無機
又は有機酸含有の酸とこの酸の第４アンモニウム
塩との混合物を触媒とするオリゴイミドの製造方
法が開示されている。

しかしこの方法において酸触媒と混合して用い
られる第４アンモニウム塩はその窒素原子が少く
とも２置換せしめられてなるアンモニウム塩であ
り、たとえばメタンスルホン酸ジメチルジアルキ
ルアンモニウム、メタンスルホン酸、テトラオク
チルアンモニウムなどの高価な相間移動触媒であ
る。したがつてかかる化合物を使用することは余
りにも高価な方法と言わざるをえない。

この方法においてはまた、良好なイミド化収率
を維持するためには酸触媒と第４アンモニウム塩
の比率をある範囲に限定して反応させることが必
須である。しかしながら、一度反応に使用した触
媒はこれら比率が変化してしまうために、次にそ
のまま再度使用しても良好なイミド化収率を得る
ことは出来ない。

したがつて触媒を再度使用するためには触媒を
精製調整しなおすなど触媒活性の維持管理に多大
の労力を要するという問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、現在存在するマレイミド類の製造
方法は、多くの問題を有しており工業的に実施す
るにあたり満足出来るものではない。

かくして、本発明の目的は上記方法に比較して
純度の高いマレイミド類を完全かつ単純な方法で
安価に製造する方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は長くマレイミド類の合成反応につ
いて研究を続けてきた。その中で特に閉環イミド
化反応に用いる触媒について鋭意検討してきた結
果、マレイミド類の原料アミンと酸との中和反応
によつて生じるアミン塩が閉環イミド化反応に対
して著しく高い選択性を有する触媒作用を示すこ
とを見出し本発明を完成するにいたつた。

従来、閉環イミド化反応時には、酸素含有酸が
不可欠であると信じられていたことからかかる酸
との中和反応によつて生じたアミン塩の単独使用
が閉環イミド化反応に対し著しい触媒作用を有す
ることは全く驚くべきことである。

すなわち、本発明はマレイミド類の製造時に原
料として用いられるアミンと無機あるいは有機の
一塩基酸あるいは多塩基酸との中和反応によつて
生成せしめたアミン塩の存在下、マレインアミド
酸を水と共沸可能な有機溶媒中加熱し、反応中に
生成する水を該有機溶媒との混合物として系外に
除去させながら閉環イミド化させることを特徴と
するマレイミド類の製造方法である。

本発明の最も特徴とするところは閉環イミド化
反応において硫酸、オルソリン酸、ピロリン酸、
ｐ−トルエンスルホン酸などの酸触媒の代わり
に、マレイミド類の製造時に原料として用いられ
るアミン類と無機あるいは有機の一塩基酸あるい
は多塩基酸との中和反応によつて生成せしめたア
ンモニウム塩を触媒として使用するところにあ
る。

また場合により閉環イミド化反応において金属
含有化合物や安定剤を共存させて反応を行なうこ
とも出来る。

本発明が用いるマレインアミド酸は、通常無水
マレイン酸と第１アミン類との反応により容易に
えられるもので、下記一般式で表わされる。

［式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、フエニ
ル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、ピリジル
基、キノリル基およびこれらの基にハロゲン置
換、カルボキシル基置換、ニトロ基置換のあるも
のの中から選ばれるもである。］ とくに本発明が使用するマレインアミド酸の原
料として好適な第１アミン類として列挙すれば以
下の如くである。

メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルア
ミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、
sec−ブチルアミン、tert−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、ニトロアニリン、アミノフエノール、
アミノ安息香酸、アニシジン、エトキシフエニル
アミン、モノクロルアニリン、ジクロルアニリ
ン、トルイジン、キシリジン、エチルアニリン
等々。

マレインアミド酸の合成はほぼ化学量論的に行
なわれ、無水マレイン酸１モルに対してアミン１
モルが好ましいが0.8〜1.5モル、好ましくは0.9〜
1.2モルの範囲で反応させて可能である。無水マ
レイン酸に対してアミン化合物がさらに過剰の場
合は、そのままイミド化反応に供する際に触媒と
して使用される酸触媒を必要以上に多く使用しな
ければならず、またイミド化反応において副反応
生成物を多く生成せしめイミド化反応の収率が低
くなつてしまうので、上記範囲が好ましい。

さらに、本発明において用いられる有機溶媒
は、脱水閉環反応で生成する水を共沸除去できか
つ不活性であり反応に関与しない溶媒がよく、た
とえばベンゼン、トルエン、沸点50〜120℃の石
油留分、キシレン類、エチルベンゼン、イソプロ
ピルベンゼン、クメン、メシチレン、tert−ブチ
ルベンゼン、プソイドクメン、トリメチルヘキサ
ン、オクタン、テトラクロルエタン、ノナン、ク
ロルベンゼン、エチルシクロヘキサン、沸点120
〜170℃の石油留分、ｍ−ジクロルベンゼン、sec
−ブチルベンゼン、ｐ−ジクロルベンゼン、デカ
ン、ｐ−シメン、ｏ−ジクロルベンゼン、ブチル
ベンゼン、デカハイドロナフタリン、テトラハイ
ドロナフタリン、ドデカン、ナフタリン、シクロ
ヘキシルベンゼン、沸点170〜250℃の石油留分等
がある。この溶媒の使用量は反応を円滑に行ない
かつ経済的条件を満足させる点からマレインアミ
ド酸に対して１〜20倍量（容量）、好ましくは３
〜７倍量使用される。

また、マレイミド類の溶解度、価格、取扱いや
すさ等も考慮しながら反応条件に合つた沸点を有
するものが選ばれる。さらに反応終了後のマレイ
ミド類と溶媒との分離を考えると、低沸点の溶媒
を使用し加圧下で反応せしめた方が有利な場合も
ある。

触媒としては硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、
オルソリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、ベンゼ
ンスルホン酸、トリクロロ酢酸などの無機あるい
は有機の一塩基酸あるいは多塩基酸とマレイミド
類製造時の原料であるアミン類とを中和反応させ
ることによつて得られたアミン塩が用いられる。
これらアミン塩は、一塩基酸あるいは多塩基酸の
プロトンが少なくとも１つアミン類によつて置換
されている必要がある。

なお、使用量はマレインアミド酸に対して２〜
400モル％、好ましくは20〜200モル％量である。

また場合により金属含有化合物および安定剤を
共存させて反応させてもよい。

上記のようにして製造されたアミン塩は本発明
に用いられる有機溶媒は溶解しないため、反応系
は実質、有機層と触媒層と２層に分離した状態と
なる。この状態は反応中も反応終了時においても
同様であり、加えて触媒としてのアミン塩は実質
的に反応の前後においてほとんど変化しない。し
たがつてかかるアミン塩そのものは次の反応に際
し回収あるいは精製しないでそのまま利用出来
る。

この触媒層を次の反応に使用する場合、反応後
の有機層と触媒層とを120〜250℃の範囲の温度に
て分離し触媒層をそのまま次の反応に用いてもよ
いし、あるいは触媒層に水を５〜20重量％混合し
て温度および粘度を下げ、取扱いやすい水溶液の
形で添加してもよい。

また場合により金属含有化合物や安定剤を反応
系に共存させて反応させることも出来る。この時
使用される金属含有化合物として、亜鉛、クロ
ム、パラジウム、コバルト、ニツケル、鉄および
アルミニウムよりなる群から選ばれた少くとも１
種の金属酸化物、酢酸塩、マレイン酸塩、コハク
酸塩、硝酸塩、リン酸塩、塩化物および硫酸塩等
から選択されるが、これらのうち特に有効である
のは、酢酸亜鉛である。これらの使用量はマレイ
ンアミド酸１モルに対し、金属として0.05〜0.5
モル％であり、好ましくは0.01〜0.1モル％であ
る。

さらに安定剤として、メトキシベンゾキノン、
ｐ−メトキシフエノール、フエノチアジン、ハイ
ドロキノン、アルキル化ジフエニルアミン類、メ
チレンブルー、tert−ブチルカテコール、tert−
ブチルハイドロキノン、ジメチルジチオカルバミ
ン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジブ
チルジチオカルバミン酸銅、サリチル酸銅、チオ
ジプロピオン酸エステル類、メルカプトベンズイ
ミダゾール、トリフエニルホスフアイト、アルキ
ルフエノール類、アルキルビスフエノール類など
が用いられる。

これら安定剤の効果はイミド化反応により生成
したマレイミドをイミド化反応の高温下において
も変質することなく安定に存在せしめる役割を果
している。

その添加量についていえば、微量の添加は効果
がうすく、また逆に過剰の添加は製品中への混入
が問題となるため望ましくない。したがつて、こ
れらの使用量は、マレインアミド酸１モルに対し
て0.005〜0.5モル％であり、好ましくは0.05〜0.3
モル％である。

本発明の実施方法としては、まず、無水マレイ
ン酸の有機溶媒の溶液に、アミン化合物を加え、
150℃以下、好ましくは30〜120℃で、15〜120分
間反応させることによりマレインアミド酸をえ
る。次に、マレインアミド酸を単離することなし
に前記の塩触媒、あるいは反応系から分離した塩
触媒層を添加し、また場合により金属含有化合物
および／または安定剤を加え、120〜250℃、好ま
しくは130〜220℃で１時間〜15時間加熱し、生成
した水は共沸蒸留によつて系外に留去せしめなが
ら反応を行なうことにより高収率にマレイミド類
を製造することができる。

以上、本発明について説明したが、本発明によ
りえられる利点は以下のとおりである。

マレイミド類の製造時の原料であるアミン類
と無機あるいは有機の一塩基酸あるいは多塩基
酸との中和反応によつて生成したアミン塩が閉
環イミド化反応に対して高い選択率の触媒作用
を有するため、高純度のマレイミド類を高い収
率で得ることができる。

触媒として用いるアミン塩が安定であるため
に反応にくりかえし使用できるため、触媒の費
用がほとんど無視できる。

触媒をくりかえし使用するために使用済の触
媒の無公害化処理が実質的に不必要となり、ク
ローズドシステムのため触媒の廃棄等による環
境問題の心配がない。

以上〜のように安く安全かつ簡単にマレイ
ミド類を製造することができる。

以下本発明を無水物によつてさらに詳しく説明
する。

実施例 １ 300c.c.マイヤーフラスコ中にオルソキシレン100
ｇと硫酸60ｇを分散させた。次にマイヤーフラス
コを水浴中にて冷却させながらシクロヘキシルア
ミン122ｇを滴下せしめ硫酸ジシクロヘキシルア
ミン塩の白色結晶キシレンスラリー溶液をえた。

他方温度計、水分離器を備えた冷却管、滴下ロ
ートおよび撹拌機を備えたフラスコにオルソキシ
レン100ｇを仕込み、これに無水マレイン酸100ｇ
を加えてフラスコ内の温度を100℃にして無水マ
レイン酸を溶解した。

ついで、オルソキシレン600ｇにシクロヘキシ
ルアミン100ｇを溶解した溶液を撹拌下に１時間
で全量滴下してＮ−シクロヘキシルマレインアミ
ド酸の上記溶媒のスラリー液を合成した。

次にこのスラリー液に上記のアミン塩スラリー
溶液を全量加えて加熱して撹拌下147℃に保ち、
反応により生成する水を溶媒と共に系外に留去せ
しめながら２時間反応させた。反応終了後147℃
で反応液から下層に分離した触媒層を分離除去し
た。

続いて反応液を60℃に降温して100ｇの水を加
えて30分間撹拌水洗し水層を分離した。この操作
を２回くりかえしたのち、有機層から10mmHg
（abs）の減圧下溶媒を留去した。

次にフラスコ中に新たに0.3ｇのジブチルジチ
オカルバミン酸銅を加え、５mmHg（abs）の減圧
下、内温130〜150℃に保ちながら30分かけてＮ−
シクロヘキシルマレイミドの蒸留を行つた。その
結果、彩やかな白色の結晶168ｇのＮ−シクロヘ
キシルマレイミドをえた。このものの純度は99.8
重量％であり、収率は原料シクロヘキシルアミン
に対し92.8モル％に相当する。

続いて反応系から分離した触媒層を用いた以外
は全く同じように反応操作をくりかえしたところ
Ｎ−シクロヘキシルマレイミドの彩やかな白色の
結晶169ｇをえた。このものの純度は99.8重量％
であり、収率は原料シクロヘキシルアミンに対し
て93.3モル％に相当する。

実施例 ２ 300c.c.マイヤーフラスコ中にオルソキシレン100
ｇとオルソリン酸60ｇを分散させた。次にマイヤ
ーフラスコを水浴中にて冷却させながらシクロヘ
キシルアミン61ｇを滴下せしめオルソリン酸モノ
シクロヘキシルアミン塩の白色結晶キシレンスラ
リー溶液をえた。

他方、温度計、水分離器を備えた冷却管、滴下
ロートおよび撹拌機を備えたフラスコにオルソキ
シレン100ｇを仕込み、これに無水マレイン酸100
ｇを加えてフラスコ内の温度を100℃にして無水
マレイン酸を溶解した。

ついで、オルソキシレン600ｇにシクロヘキシ
ルアミン100ｇを溶解した溶液を撹拌下に１時間
で全量滴下してＮ−シクロヘキシルマレインアミ
ド酸のオルソキシレンのスラリー液を合成した。

次にこのスラリー液に上記のアミン塩スラリー
液全量、ジブチルジチオカルバミン酸銅0.1ｇを
加えて、加熱して撹拌下143℃に保ち、反応によ
り生成する水をオルソキシレンと共に系外に留去
せしめながら７時間反応させた。反応終了後143
℃で反応液から下層に分離した触媒層を分離除去
した。

続いて反応液を60℃に降温して100ｇの水を加
えて30分間撹拌水洗し水層を分離した。この操作
を２回くりかえしたのち、有機層から10mmHg
（abs）の減圧下オルソキシレンを留去した。

次にフラスコ中に新たに0.3ｇのジブチルジチ
オカルバミン酸銅を加え、５mmHg（abs）の減圧
下、内温130〜150℃に保ちながら30分かけてＮ−
シクロヘキシルマレイミドの蒸留を行つた。その
結果、彩やかな白色の結晶168ｇのＮ−シクロヘ
キシルマレイミドをえた。このものの純度は99.8
重量％であり、収率は原料シクロヘキシルアミン
に対して90.0モル％に相当する。

次に触媒として反応系から分離した触媒層を用
いた以外は全く同じように反応操作をくりかえし
たところＮ−シクロヘキシルマレイミドの彩やか
な白色の結晶164ｇをえた。このものの純度は
99.8重量％であり、収率は原料シクロヘキシルア
ミンに対して90.6モル％に相当する。

実施例 ３ 300c.c.マイヤーフラスコ中にＰ−シメン100ｇと
オルソリン酸10ｇを分散させた。次にマイヤーフ
ラスコを水浴中にて冷却させながらアニリン9.5
ｇを滴下せしめ、オルソリン酸モノアニリン塩の
白色結晶スラリー溶液をえた。

他方、１のガラスフラスコに温度計、撹拌機
および水分離器を取付けた。

次に、無水マレイン酸粉末53ｇをＰ−シメン50
ｇに溶解せしめた液を上記フラスコに仕込んだ。
次にフラスコ内部の温度を130℃に調整しアニリ
ン50ｇをＰ−シメン400ｇに溶解した液を30分か
けて少しずつ添加し、Ｎ−フエニルマレインアミ
ド酸のスラリー液を合成した。

かくしてえられたスラリー液に、上記アミン塩
スラリー全量、酢酸亜鉛0.034ｇ、ｐ−メトキシ
フエノール0.065ｇを添加し180℃の温度にて生成
水をＰ−シメンとともに留去させつつ３時間反応
させた。そののち30℃に冷却し、水洗を行い、Ｐ
−シメンを減圧下で留去し、Ｎ−フエニルマレイ
ミドの結晶94.0ｇをえた。この結晶の純度を液体
クロマトグラフイーにより測定したところ93.7重
量％であり、このものの収率は94.7モル％対アミ
ンに相当する。

続いて反応系から分離した触媒層を用いた以外
は全く同じように反応操作をくりかえしたところ
Ｎ−フエニルマレイミドの結晶95.0ｇをえた。

この結晶の純度を液体クロマトグラフイーによ
り測定したところ93.2重量％であり、このものの
収率は95.2モル％対アミンに相当する。

比較例 １ 無水マレイン酸98ｇをトルエン500ｇに溶解し
た溶液にシクロヘキシルアミン99.2ｇを撹拌下に
50〜70℃で滴下した。滴下終了後２時間撹拌し、
Ｎ−シクロヘキシルマレインアミド酸をえた。つ
づいてこの溶液にメタンスルホン酸14ｇ、メタン
スルホン酸−Ｎ−シクロヘキシルマレインアミド
酸塩8.7ｇおよびＮ−メチルピロリドン15ｇを加
え115℃にて3.5時間還流下生成水をトルエンとの
共沸留分として除しつつ反応した。

そののち、無水酢酸15ｇを添加し、30分反応を
させたのち、60℃に降温し反応液を過し不溶性
の不純物、触媒、未反応のＮ−シクロヘキシルマ
レインアミド酸などを除去した。続いて液に
200ｇの水を加え30分間撹拌水洗し、水層を分離
した。この操作を２回くりかえしたのち、有機層
から30mmHg（abs）の減圧下トルエンを留去した
ところかつ色のシクロヘキシルマレイミドを含む
固体172ｇをえた。GPC分析によるとＮ−シクロ
ヘキシルマレイミドの含有量は10.0重量％であ
り、Ｎ−シクロヘキシルマレイミドの収率はシク
ロヘキシルアミンに対し9.6モル％であつた。な
お反応液のガスクロマトグラフイーによる分析結
果も同様の収率を示した。

比較例 ２ 比較例１の方法においてシクロヘキシルアミン
の代わりにｎ−ブチルアミン73ｇ、反応触媒とし
てメタンスルホン酸14ｇとメタンスルホン酸トリ
ブチルアミン塩8.4ｇを用い、極性溶媒としてＮ
−メチルピロリドンの代わりにジメチルホルムア
ミドを用いた以外は全く同様の反応操作をしたと
ころかつ色油状のＮ−ｎ−ブチルマレイミドを含
む液体151ｇが得られた。

GPC分析によるとＮ−ｎ−ブチルマレイミド
の含有量は13.4重量％であり、収率は原料ｎ−ブ
チルアミンに対して13.2モル％であつた。

なおこのものの水洗後の反応液のガスクロマト
グラフイーによる分析によつても同様の収率であ
ることが判明した。

比較例 ３ 無水マレイン酸43.1ｇをクロルベンゼン331.8
ｇに溶解した溶液にシクロヘキシルアミン39.7ｇ
を加え、40℃で１時間反応させた。

この結果えられたＮ−シクロヘキシルマレイン
アミド酸のスラリー液にジメチルアセトアミド12
c.c.とトリクロル酢酸２ｇを加えて135℃まで加熱
し反応により生成する水を溶媒と共に除去しなが
ら６時間反応させた。

反応終了後、反応液を402ｇえた。この反応液
中のＮ−シクロヘキシルマレイミドをガスクロマ
トグラフイーで分析したところＮ−シクロヘキシ
ルマレイミドが2.2重量％含有されていた。

このＮ−シクロヘキシルマレイミドの収率は原
料シクロヘキシルアミンに対して12.3モル％に相
当する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マレイン酸無水物とアミン類とからえられる
   マレインアミド酸を脱水閉環反応させてマレイミ
   ド類を製造するに際し、当該アミンと無機または
   有機の酸とからえられるアミン塩を触媒として用
   いてマレインアミド酸を水と共沸可能な有機溶媒
   中で加熱し、生成する水を当該有機溶媒と共に反
   応系外に排出させつつ閉環イミド化させることを
   特徴とするマレイミド類の製造方法。 ２ アミン塩を原料マレインアミド酸に対して２
   〜400モル％の範囲存在させることを特徴とする
   特許請求の範囲第１記載の方法。 ３ 加熱温度が120〜250℃の範囲にあることを特
   徴とする特許請求の範囲１または２記載の方法。