JPH0471900B2 - - Google Patents
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- JPH0471900B2 JPH0471900B2 JP58045507A JP4550783A JPH0471900B2 JP H0471900 B2 JPH0471900 B2 JP H0471900B2 JP 58045507 A JP58045507 A JP 58045507A JP 4550783 A JP4550783 A JP 4550783A JP H0471900 B2 JPH0471900 B2 JP H0471900B2
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- tetracarboxylic acid
- diester
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
本発明は、構造式〔〕で表わされる
3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2
−酢酸(以下テトラカルボン酸と略称する)及び
その製造方法に関するものである。
本発明の化合物は新規化合物であり、一般にこ
の系統のテトラカルボン酸類は、耐熱性を目的と
したポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニルの可塑剤、
エポキシ樹脂の硬化剤さらに水溶性ポリエステル
等の原料として広汎な分野に利用されている。
しかし、現在汎用されているピロメリツト酸や
ベンゾフエノンテトラカルボン酸等の芳香族系テ
トラカルボン酸類は、融点が高く、溶媒への溶解
性も悪く、さらに反応性が高すぎる等の点で作業
性に問題があつた。又、コスト的にも高価であつ
て、これらを改善した新しいタイプのテトラカル
ボン酸が待望されていた。
本発明の化合物は、次のスキームで示される様
に2つのルートで製造される脂環式テトラカルボ
ン酸である。
The present invention is represented by the structural formula [] 3,5,6-tricarboxynorbornane-2
- This invention relates to acetic acid (hereinafter abbreviated as tetracarboxylic acid) and its production method. The compound of the present invention is a new compound, and this type of tetracarboxylic acids is generally used as a plasticizer for polyimide resins and polyvinyl chloride for the purpose of heat resistance.
It is used in a wide range of fields as a curing agent for epoxy resins and as a raw material for water-soluble polyesters. However, the currently widely used aromatic tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid and benzophenonetetracarboxylic acid have high melting points, poor solubility in solvents, and are too reactive, making them difficult to work with. There was a problem. Furthermore, it is expensive, and a new type of tetracarboxylic acid with improved costs has been long awaited. The compounds of the present invention are cycloaliphatic tetracarboxylic acids that are prepared by two routes as shown in the following schemes.
【表】
又、安価なジシクロペンタジエン(DCPD)を
出発原料とした短い工程数で製造される経済的な
テトラカルボン酸である。さらに脂環式化合物の
特性から融点の低下、溶媒への溶解性の向上、反
応性の穏和化等の改善した性能も期待される。
本化合物の出発原料であるジエステルの製造法
(特願昭57−190429号)はは本発明者らが見出し
たジシクロペンタジエンのジエステル化反応によ
つて合成する。(Rはアルキル、シクロアルキル、
ベンゼン置換アルキルで内部にO,N原子を含ん
でいても良い。)
このジエステル化法は、塩化パラジウム−塩化
銅及び又は酸素の触媒系によるワツカー型反応で
常温常圧の温和な条件でも容易に進行し、収率も
極めて高い方法である。
このジエステルからのテトラカルボン酸製造法
には前述の如く二つの方法がある。
一つはジエステルの炭素、炭素二重結合を酸化
開裂させてDEDCを得、続いてこのエステル基の
加水分解を行いテトラカルボン酸を得るルートで
あり、もう一つはジエステルのエステル基の加水
分解を先に行いジカルボン酸を得、続いて炭素、
炭素二重結合を酸化開裂させてテトラカルボン酸
を得るルートである。
これらの2つのルートにおけるエステル基の加
水分解は、いずれも通常の酸又はアルカリの存在
下において容易に進行する。
酸を用いる場合は塩酸、硫酸等の水溶液、アル
カリを用いる場合は水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等の水−アルコール溶液で行うことが好ま
しい。
次に炭素−炭素二重結合の酸化開裂法としては
一般に硝酸による方法〔工業化学雑誌第74巻397
頁(1971年)〕、過マンガン酸塩による方法〔ジヤ
ーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイヤ
テイ(J.Am.Chem.Soc)第82巻6342頁(1960
年)〕
金属触媒を用いた液相接触共酸化方法〔特開昭
55−162737号報〕、さらにオゾン酸化方法〔ジヤ
ーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサ
イヤテイ(J.Am.Chem.Soc)第81巻4273頁
(1959年)〕等が知られている。
本発明者らは、ジエステル及びジカルボン酸に
ついて、これらの酸化開裂反応を種々検討した結
果、硝酸や過マンガン酸塩による方法では目的生
成物が得られにくいが、共酸化方法又はオゾン酸
化法が高収率を与え、特にオゾン酸化法が優れた
結果を与えることを見出した。
オゾン酸化法について述べるとオゾン発生法は
通常のオゾン発生機を用いて、ボンベ入り酸素に
よつて行うのが好ましく、空気を用いる場合はオ
ゾン化後窒素酸化物をアルカリ洗浄などによる除
去後乾燥して用いる必要がある。
溶媒としては炭化水素、ハロゲン化炭化水素、
エーテル、エステル等の不活性溶媒も用い得る
が、異常反応を起す恐れがある処からアルコー
ル、カルボン酸等のブロトン性の活性溶媒を用い
るのが好ましい。
特に低温での反応が可能である処からアルコー
ル類が好ましく、具体的にはメタノール、エタノ
ール、プロパノール、ブタノール等がなかでも好
結果を与える。
オゾン付加温度は、異常反応を抑制するために
低温で行うことが好ましく、特に−78℃付近が高
選択性を与える。得られたオゾニドの酸化分解
は、主に酸素によつて行われるが、過酢酸、過ギ
酸、過酸化水素などで行うこともできる。
次に液相接触酸化法は、触媒および共酸化剤の
存在下分子状酸素含有ガスと接触させて行うもの
であるが純酸素の他に窒素、アルゴン等の不活性
ガスで希釈した酸素混合ガスや空気を用いること
もできる。ガスの供給は常圧流通系でバブルして
行う方法とオートクレーブを用いて加圧下で行う
方法との両法が使用できる。
触媒としてはルテニウム、オスミウム等の金
属、又はこれらの化合物が使用できる。しかしオ
スミウムは毒性の点で実用的ではない。
ルテニウムとしては、金属ルテニウム、酸化ル
テニウム、ハロゲン化ルテニウム、水酸化ルテニ
ウム、ルテニウム錯体等を用いることができ具体
的には三二酸化ルテニウム、二酸化ルテニウム、
四酸化ルテニウム、塩化ルテニウム、臭化ルテニ
ウム、沃化ルテニウム等が好ましい。その使用量
は原料ジエステル又はジカルボン酸1モルに対し
ルテニウム金属換算0.0001から0.01グラム原子程
度で十分である。
共酸化剤としてのアルデヒド又はケトンは脂肪
族系、芳香族系のいずれであつても差しつかえな
い。具体的には、ホルムアルデヒド、パラホルム
アルデヒド、アセトアルデヒド、パラアルデヒ
ド、グリオキザール、プロピオンアルデヒド、ベ
ンズアルデヒド、トルアルデヒド、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、ビアセチル、
シクロヘキサノン、メチルベンジルケトンなどを
挙げることができる。これらの中で、脂肪族アル
デヒドが好ましく、特にアセトアルデヒドが経済
的であり優れている。
これらのアルデヒド又はケトンの使用量は、原
料ジエステル又はジカルボン酸1モルに対し0.5
から100モル程度が好ましい。
本反応は溶媒を用いなくとも可能であるが、通
常は溶媒の存在下で行うのが好ましい。溶媒とし
ては反応に不活性な溶媒であれば広く使用するこ
とができ、ハロゲン化炭化水素、脂肪族系並びに
芳香族系炭化水素、エステル、カルボン酸、エー
テル、アルコール、ケトン等を挙げることができ
る。
これらの溶媒の中ではアセトン、酢酸エチル、
酢酸、メタノール等を使用することが特に好まし
い。
さらに反応温度は、0℃から200℃が好ましい。
オゾン酸化法、液相共酸化法によつて得られた
酸化開裂生成物より原料がジエステルの場合は前
述した様なエステル基の加水分解を経由して又、
原料がジカルボン酸の場合は、そのまま目的とす
るテトラカルボン酸が得られる。
テトラカルボン酸の精製は、次の方法で行うこ
とができる。
テトラカルボン酸は減圧下加熱脱水することに
よつて、構造式〔〕で示される3,5,6−ト
リカルボキシノルボルナン−2−酢酸−5,6−
無水物(モノ無水物と略称する)に変換する。
この反応物を酢酸エチルで再結晶することによ
り、モノ無水物の結晶が得られる。
続いて、このモノ無水物の純品を酸の存在下又
は不存在下水和させることによりテトラカルボン
酸の純品が得られた。
モノ無水物の水和は酸を存在させる場合は1モ
ルのモノ無水物に対し塩酸、硝酸等の酸を1モル
以上の水に微量添加して反応させることにより、
短時間で反応が完結する。酸が存在しない場合で
も70〜80℃で反応させることにより容易に水和さ
せることができる。
反応終了後、過剰の水及び酸を除去することに
より純白のテトラカルボン酸が得られた。
以下、実施例によつて本発明を更に詳細に説明
するが本発明はこれらによつて何ら制限されるも
のではない。
参考例 1
ジメチルエステル(加圧下)の合成
内容積100mlのハステロイ製オートクレーブに
ジシクロペンタジエン(DCPD)3.95g
(30mmol)、塩化パラジウム0.267g(1.5mmol)、
無水塩化第二銅(純度95%)10.4g(73mmol)、
メタノール24gを仕込み、一酸化炭素で35Kg/
cm2・Gまで加圧した後、室温(25℃)で撹拌を開
始した。一酸化炭素の吸収がただちに始まり15分
後に5Kg/cm2・Gで吸収が停止した。反応は発熱
反応でオートクレーブは最高温度48℃にまで達し
た。
反応を開始してから30分で撹拌を停止し、室温
に戻してから一酸化炭素を除き、反応物をとり出
した。
反応物より溶媒を除去した後;n−ヘキサンに
より抽出を行つた。このn−ヘキサン溶液をガス
クロマトグラフで分析の結果、原料のジシクロペ
ンタジエンは残余せず、生成物としてほぼモノピ
ークが検出された。
そこで、本反応を全く同様に5回繰り返し、反
応5回分のn−ヘキサン溶液を濃縮し、さらに減
圧蒸留によつて140〜145℃/0.7mmHgでジメチル
エステル33g(純度98%)を得た。
参考例 2
ジメチルエステル(常圧下)の合成
2のガラス製四口フラスコに、ジシクロペン
タジエン(DCPD)212g(1.6mol)、塩化パラジ
ウム4.0g(0.023mol)、無水塩化第二銅(純度95
%)465g(3.5mol)、メタノール800gを仕込
み、50℃にしてから一酸化炭素を常圧下2/
minの流速で撹拌しながら2時間吹込んだ。
反応後、反応物を冷却し、溶媒を除去してから
n−ヘキサンにより抽出を行つた。このn−ヘキ
サン溶液を濃縮後減圧蒸留によつて135〜143℃/
0.5mmHgでジメチルエステル284g(純度98%)
を得た。
参考例 3
ジカルボン酸の合成
水酸化ナトリウム64g(1.6mol)を水150mlに
溶かした水溶液とジメチルエステル102g(純度
98%)(0.4mol)をエタノール400gに溶かした
溶液を混合し、78℃で3時間還流を続けた後エタ
ノールを除去し、残渣に濃塩酸165gを加え濃縮
し水を除去した。得られた濃縮物をアセトン抽出
し、アセトン溶液を濃縮することにより粗ジカル
ボン酸85gを得た。これをアセトニトリル溶媒で
再結晶することによりジカルボン酸の白色結晶が
得られた。融点167〜168℃。
実施例 1
ジメチルエステルからテトラカルボン酸の合成
500mlガラス製円筒ガス吸収管に、ジメチルエ
ステル51g(純度98%)(0.2mol)とメタノール
300gを仕込み、−78℃に冷却する。
オゾン発生機(日本オゾン(株)社製0−1−2型
100V)よりのオゾン含有酸素45/hrを吹込み
12時間反応させた。
この反応液を50℃以下で減圧濃縮し、水アメ状
オゾニドを得た。このオゾニドをギ酸306gに溶
解し、50℃付近で60%過酸化水素25gを加えると
間もなくして還流がはじまる。還流が止まつた時
点でさらに60%過酸化水素20gを加え、徐々に温
度を120℃に上げて2時間反応させる。
反応後、減圧下に溶媒を除去し高粘稠液体を得
た。この生成物の分析結果は以下の通りとなつ
た。
IR(KBr):3000〜2900,1700,1200(cm-1)
マススペクトル:ビス(トリメチルシリル)ア
セトアミドでシリル化して測定した。
〔m/e(%)〕:458(2),443(100),368(12)335
(35),185(30),73(30)
以上から、この高粘稠液体は3,5,6−トリ
カルボキシノルボルナン−2−酢酸−5,6−ジ
メチルエステル(以下DEDCと略記する)である
ことが判明した。この粗DEDCにエタノール200
gと水酸化ナトリウム32gを水100gに溶かした
水溶液を加え、浴温120℃で撹拌しながら3時間
還流を続けた。
次にエタノールを除去し濃塩酸(35%HCl)83
gを加えて中和した後水を留去する。この残渣を
アセトン抽出しアセトン溶液を濃縮すると目的と
するテトラカルボン酸の粗結晶52gが得られた。
続いて、この粗結晶を減圧下100℃付近で2時
間加熱後アセトン−酢酸エチル溶媒で再結晶する
ことにより3,5,6−トリカルボキシノルボル
ナン−2−酢酸−5,6−無水物(モノ無水物)
の純品(純度100%)39gが得られた。
次に、モノ無水物10gに水30gを加え、100℃
で2時間撹拌すると完全に溶解し均一になつた。
続いて過剰の水を除去し純白結晶10gを得た。
この結晶について以下の分析を行つた。
IR(KBr):3200〜2500,1700,1420,1260,
1220,920(cm-1)
13C−NMR(CD3COCD3):174.7,174.5,
174.0,46.2,45.8,45.5,45.2,45.1,44.6,
44.4,44.1,37.9,37.4,37.1,35.8,32.7
(ppm)
マススペクトル:ビス(トリメチルシリル)ア
セトアミドでシリル化して測定した。
〔m/e(%)〕:574(15),559(100),484(30)
,
394(40)
元素分析:C12H14O6=286.24として[Table] It is also an economical tetracarboxylic acid that can be produced in a short number of steps using inexpensive dicyclopentadiene (DCPD) as a starting material. Further, due to the characteristics of alicyclic compounds, improved performance such as a lower melting point, improved solubility in solvents, and moderated reactivity is expected. The method for producing the diester, which is the starting material for the present compound (Japanese Patent Application No. 190429/1982), is synthesized by the diesterization reaction of dicyclopentadiene, which was discovered by the present inventors. (R is alkyl, cycloalkyl,
Benzene-substituted alkyl may contain O and N atoms internally. ) This diesterification method is a Watzker-type reaction using a catalyst system of palladium chloride-copper chloride and/or oxygen, which proceeds easily even under mild conditions at room temperature and pressure, and has an extremely high yield. As mentioned above, there are two methods for producing tetracarboxylic acid from this diester. One route is to oxidatively cleave the carbon-carbon double bond of the diester to obtain DEDC, and then hydrolyze this ester group to obtain a tetracarboxylic acid, and the other route is to hydrolyze the ester group of the diester. is carried out first to obtain dicarboxylic acid, followed by carbon,
This route involves oxidative cleavage of carbon double bonds to obtain tetracarboxylic acids. Hydrolysis of ester groups by these two routes easily proceeds in the presence of ordinary acids or alkalis. When using an acid, it is preferable to use an aqueous solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid, and when using an alkali, it is preferable to use a water-alcoholic solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. Next, as a method for oxidative cleavage of carbon-carbon double bonds, a method using nitric acid is generally used [Journal of Industrial Chemistry, Vol. 74, 397
(1971)], permanganate method [J.Am.Chem.Soc, Vol. 82, p. 6342 (1960)
)] Liquid phase catalytic co-oxidation method using metal catalysts [JP-A-Sho
55-162737], and an ozone oxidation method [J. Am. Chem. Soc, Vol. 81, p. 4273 (1959)]. The present inventors have investigated various oxidative cleavage reactions of diesters and dicarboxylic acids, and have found that methods using nitric acid or permanganate are difficult to obtain the desired product, but co-oxidation methods or ozone oxidation methods are highly effective. It has been found that the ozone oxidation method in particular gives excellent results. Regarding the ozone oxidation method, it is preferable to use an ordinary ozone generator to perform the ozone generation method using oxygen in a cylinder.If air is used, after ozonation, nitrogen oxides are removed by alkaline washing, etc., and then dried. It is necessary to use the Hydrocarbons, halogenated hydrocarbons,
Although inert solvents such as ethers and esters may also be used, it is preferable to use brotic active solvents such as alcohols and carboxylic acids because of the risk of abnormal reactions. In particular, alcohols are preferred because they allow reaction at low temperatures, and specifically methanol, ethanol, propanol, butanol, etc. give good results. The ozone addition temperature is preferably low in order to suppress abnormal reactions, and in particular, around -78°C provides high selectivity. Oxidative decomposition of the obtained ozonide is mainly carried out with oxygen, but it can also be carried out with peracetic acid, performic acid, hydrogen peroxide, etc. Next, the liquid phase catalytic oxidation method is carried out by contacting a molecular oxygen-containing gas in the presence of a catalyst and a co-oxidizing agent, but in addition to pure oxygen, an oxygen mixed gas diluted with an inert gas such as nitrogen or argon is used. Or air can also be used. The gas can be supplied by two methods: bubbling in a normal pressure flow system and under pressure using an autoclave. As the catalyst, metals such as ruthenium and osmium, or compounds thereof can be used. However, osmium is not practical due to its toxicity. Examples of ruthenium that can be used include metal ruthenium, ruthenium oxide, ruthenium halide, ruthenium hydroxide, and ruthenium complexes. Specifically, ruthenium sesquioxide, ruthenium dioxide,
Ruthenium tetroxide, ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium iodide and the like are preferred. The amount used is approximately 0.0001 to 0.01 gram atom in terms of ruthenium metal per mole of raw material diester or dicarboxylic acid. The aldehyde or ketone used as the co-oxidizing agent may be either aliphatic or aromatic. Specifically, formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, paraaldehyde, glyoxal, propionaldehyde, benzaldehyde, tolualdehyde, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, biacetyl,
Examples include cyclohexanone and methylbenzyl ketone. Among these, aliphatic aldehydes are preferred, and acetaldehyde is particularly economical and excellent. The amount of these aldehydes or ketones used is 0.5 per mole of raw material diester or dicarboxylic acid.
It is preferably about 100 moles. Although this reaction can be carried out without using a solvent, it is usually preferably carried out in the presence of a solvent. A wide range of solvents can be used as long as they are inert to the reaction, and examples include halogenated hydrocarbons, aliphatic and aromatic hydrocarbons, esters, carboxylic acids, ethers, alcohols, and ketones. . Among these solvents are acetone, ethyl acetate,
Particular preference is given to using acetic acid, methanol and the like. Further, the reaction temperature is preferably from 0°C to 200°C. When the raw material is a diester, the oxidative cleavage product obtained by the ozone oxidation method or the liquid phase co-oxidation method is
When the raw material is dicarboxylic acid, the desired tetracarboxylic acid can be obtained as is. Tetracarboxylic acid can be purified by the following method. Tetracarboxylic acid is heated and dehydrated under reduced pressure to obtain 3,5,6-tricarboxynorbornane-2-acetic acid-5,6- represented by the structural formula [].
Convert to anhydride (abbreviated as monoanhydride). By recrystallizing this reaction product from ethyl acetate, monoanhydride crystals are obtained. Subsequently, this pure monoanhydride was hydrated in the presence or absence of an acid to obtain a pure tetracarboxylic acid. Hydration of monoanhydride can be carried out by adding a small amount of acid such as hydrochloric acid or nitric acid to 1 mol or more of water and reacting with 1 mol of monoanhydride when an acid is present.
The reaction is completed in a short time. Even in the absence of acid, hydration can be easily achieved by reacting at 70 to 80°C. After the reaction was completed, pure white tetracarboxylic acid was obtained by removing excess water and acid. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Reference example 1 Synthesis of dimethyl ester (under pressure) 3.95 g of dicyclopentadiene (DCPD) was placed in a Hastelloy autoclave with an internal volume of 100 ml.
(30mmol), palladium chloride 0.267g (1.5mmol),
Anhydrous cupric chloride (purity 95%) 10.4g (73mmol),
Prepare 24g of methanol and make 35kg of carbon monoxide/
After pressurizing to cm 2 ·G, stirring was started at room temperature (25°C). Absorption of carbon monoxide started immediately and stopped at 5 kg/cm 2 ·G after 15 minutes. The reaction was exothermic and the autoclave reached a maximum temperature of 48°C. Stirring was stopped 30 minutes after starting the reaction, the temperature was returned to room temperature, carbon monoxide was removed, and the reaction product was taken out. After removing the solvent from the reaction mixture; extraction was performed with n-hexane. As a result of analyzing this n-hexane solution with a gas chromatograph, no dicyclopentadiene as a raw material remained and an almost monopeak was detected as a product. Therefore, this reaction was repeated 5 times in exactly the same manner, and the n-hexane solution for the 5 reactions was concentrated and further distilled under reduced pressure to obtain 33 g of dimethyl ester (purity 98%) at 140-145°C/0.7 mmHg. Reference Example 2 Synthesis of dimethyl ester (under normal pressure) Into the glass four-necked flask from Step 2, add 212 g (1.6 mol) of dicyclopentadiene (DCPD), 4.0 g (0.023 mol) of palladium chloride, and anhydrous cupric chloride (purity 95).
%) 465g (3.5mol) and 800g of methanol were heated to 50°C, then carbon monoxide was added to the mixture under normal pressure.
Bubbling was carried out for 2 hours while stirring at a flow rate of 1 min. After the reaction, the reaction product was cooled and the solvent was removed, followed by extraction with n-hexane. After concentrating this n-hexane solution, it was distilled under reduced pressure to a temperature of 135 to 143℃/
284g dimethyl ester (98% purity) at 0.5mmHg
I got it. Reference example 3 Synthesis of dicarboxylic acid An aqueous solution of 64 g (1.6 mol) of sodium hydroxide dissolved in 150 ml of water and 102 g of dimethyl ester (purity
A solution of 98%) (0.4 mol) dissolved in 400 g of ethanol was mixed and refluxed at 78°C for 3 hours, then the ethanol was removed, and the residue was concentrated with 165 g of concentrated hydrochloric acid to remove water. The obtained concentrate was extracted with acetone, and the acetone solution was concentrated to obtain 85 g of crude dicarboxylic acid. By recrystallizing this with acetonitrile solvent, white crystals of dicarboxylic acid were obtained. Melting point 167-168℃. Example 1 Synthesis of tetracarboxylic acid from dimethyl ester 51 g (purity 98%) (0.2 mol) of dimethyl ester and methanol were placed in a 500 ml glass cylindrical gas absorption tube.
Charge 300g and cool to -78℃. Ozone generator (Japan Ozone Co., Ltd. model 0-1-2)
Inject 45/hr of ozone-containing oxygen from 100V)
The reaction was allowed to proceed for 12 hours. This reaction solution was concentrated under reduced pressure at 50° C. or lower to obtain a water syrup-like ozonide. When this ozonide is dissolved in 306 g of formic acid and 25 g of 60% hydrogen peroxide is added at around 50°C, reflux begins shortly after. When reflux stops, add another 20 g of 60% hydrogen peroxide, gradually raise the temperature to 120°C, and react for 2 hours. After the reaction, the solvent was removed under reduced pressure to obtain a highly viscous liquid. The analysis results of this product were as follows. IR (KBr): 3000-2900, 1700, 1200 (cm -1 ) Mass spectrum: Measured after silylation with bis(trimethylsilyl)acetamide. [m/e (%)]: 458(2), 443(100), 368(12)335
(35), 185(30), 73(30) From the above, this highly viscous liquid is 3,5,6-tricarboxynorbornane-2-acetic acid-5,6-dimethyl ester (hereinafter abbreviated as DEDC). It turns out that there is something. 200% ethanol to this crude DEDC
An aqueous solution of 32 g of sodium hydroxide dissolved in 100 g of water was added thereto, and reflux was continued for 3 hours with stirring at a bath temperature of 120°C. Then remove the ethanol and add concentrated hydrochloric acid (35% HCl) 83
After neutralizing by adding g, the water is distilled off. This residue was extracted with acetone and the acetone solution was concentrated to obtain 52 g of crude crystals of the desired tetracarboxylic acid. Subsequently, the crude crystals were heated under reduced pressure at around 100°C for 2 hours and then recrystallized from an acetone-ethyl acetate solvent to obtain 3,5,6-tricarboxynorbornane-2-acetic acid-5,6-anhydride (monoacetic acid). anhydride)
39 g of pure product (100% purity) was obtained. Next, add 30g of water to 10g of monoanhydride and heat to 100℃.
After stirring for 2 hours, it completely dissolved and became homogeneous.
Subsequently, excess water was removed to obtain 10 g of pure white crystals. The following analysis was performed on this crystal. IR (KBr): 3200~2500, 1700, 1420, 1260,
1220, 920 (cm -1 ) 13 C-NMR (CD 3 COCD 3 ): 174.7, 174.5,
174.0, 46.2, 45.8, 45.5, 45.2, 45.1, 44.6,
44.4, 44.1, 37.9, 37.4, 37.1, 35.8, 32.7
(ppm) Mass spectrum: Measured after silylation with bis(trimethylsilyl)acetamide. [m/e (%)]: 574 (15), 559 (100), 484 (30)
,
394 (40) Elemental analysis: C 12 H 14 O 6 = 286.24
【表】
融点:75〜85℃
以上より本結晶は3,5,6−トリカルボキシ
ノルボルナン−2−酢酸であることが判明した。
実施例 2
ジカルボン酸からテトラカルボン酸の合成
500mlガラス製円筒ガス吸収管に、ジカルボン
酸22g(純度100%)(0.1mol)とメタノール300
gを仕込み、−78℃に冷却するオゾン発生機より
のオゾン含有酸素45/hrを吹込み5時間反応さ
せた。
この反応液を50℃以下で減圧濃縮し、水アメ状
オゾニドを得た。続いて、このオゾニドをギ酸
150gに溶解し、50℃付近で60%過酸化水素20g
を加えると還流がはじまる。
還流が止まつた時点で浴温を120℃に上げて2
時間還流を続けた。
次に、減圧下溶媒を留去すると白色のテトラカ
ルボン酸粗結晶26gが得られた。
この粗結晶をガスクロマトグラフイを用いてビ
ストリメチルシリルアセトアミドでシリル化して
分析した結果収率88%であつた。
実施例 3
ジメチルエステルからテトラカルボン酸の合成
300ml四口ガラス製反応フラスコにアセトアル
デヒド25g、二酸化ルテニウム(RuO2・2H2O)
0.1g、アセトン100gを仕込み40℃で、酸素ガス
を30/hrの速度で1.5時間吹込む。
続いて、この溶液をジメチルエステル5.0g
(0.02mol)をアセトン20gに溶かした溶液に1
時間で滴下し、さらに2時間撹拌する。
反応後ルテニウム触媒を除去し、液に水30ml
を加え浴温60℃で2時間撹拌する。
この反応液を濃縮し、得られたDEDCをエタノ
ール20gに溶かす。このエタノール溶液に水酸化
ナトリウム3.2gを水10gに溶かした水溶液を加
え、浴温120℃で撹拌しながら2時間還流を続け
た。
終了後、エタノールを除去し、濃塩酸(35%
HCl)8.3gを加えて中和した後水を除去する。
この残査をアセトン抽出しアセトン溶液を濃縮す
ると目的とするテトラカルボン酸の粗結晶5.2g
が得られた。この粗結晶をガスクロマトグラフイ
を用いて、ビストリメチルシリルアセトアミドで
シリル化して分析した結果収率69%であつた。
実施例 4
ジカルボン酸からテトラカルボン酸の合成
300ml四口ガラス製反応フラスコにアセトアル
デヒド25g、二酸化ルテニウム(RuO2・2H2O)
0.1g、アセトン100gを仕込み、40℃で酸素ガス
を30/hrの速度で1.5時間吹込む。続いて、こ
の溶液をジカルボン酸4.5g(0.02mol)をアセト
ン20gに溶かした溶液に1時間で滴下し、さらに
2時間撹拌する。反応後ルテニウム触媒を除去
し、液に水30mlを加え浴温60℃で2時間撹拌す
る。この反応液を濃縮するとテトラカルボン酸の
粗結晶4.8gが得られた。この結晶をガスクロマ
トグラフイを用いてビストリメチルシリルアセト
アミドでシリル化して分析した結果、収率76%で
あつた。
実施例 5
実施例1において、原料ジメチルエステル51g
を、ジブチルエステル67g(純度98%)に代えた
他は、全く同様に酸化、加水分解を行いテトラカ
ルボン酸の粗結晶49gを得た。[Table] Melting point: 75-85°C From the above, it was found that this crystal was 3,5,6-tricarboxynorbornane-2-acetic acid. Example 2 Synthesis of tetracarboxylic acid from dicarboxylic acid 22 g (purity 100%) (0.1 mol) of dicarboxylic acid and 300 g of methanol were placed in a 500 ml glass cylindrical gas absorption tube.
g was charged, and 45/hr of ozone-containing oxygen from an ozone generator cooled to -78°C was blown into the reactor to react for 5 hours. This reaction solution was concentrated under reduced pressure at 50° C. or lower to obtain a water syrup-like ozonide. Next, this ozonide is mixed with formic acid.
20g of 60% hydrogen peroxide dissolved in 150g at around 50℃
When added, reflux begins. When the reflux stops, raise the bath temperature to 120℃ and
Reflux was continued for an hour. Next, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 26 g of white crude tetracarboxylic acid crystals. The crude crystals were silylated with bistrimethylsilylacetamide and analyzed using gas chromatography, and the yield was 88%. Example 3 Synthesis of tetracarboxylic acid from dimethyl ester 25 g of acetaldehyde and ruthenium dioxide (RuO 2 2H 2 O) were placed in a 300 ml four-necked glass reaction flask.
0.1 g and 100 g of acetone were charged at 40°C, and oxygen gas was blown in at a rate of 30/hr for 1.5 hours. Next, add 5.0g of dimethyl ester to this solution.
(0.02mol) dissolved in 20g of acetone.
The mixture was added dropwise over a period of time and stirred for an additional 2 hours. After the reaction, remove the ruthenium catalyst and add 30ml of water to the solution.
and stir for 2 hours at a bath temperature of 60°C. Concentrate this reaction solution and dissolve the obtained DEDC in 20 g of ethanol. An aqueous solution of 3.2 g of sodium hydroxide dissolved in 10 g of water was added to this ethanol solution, and reflux was continued for 2 hours with stirring at a bath temperature of 120°C. After finishing, remove the ethanol and add concentrated hydrochloric acid (35%
After neutralizing by adding 8.3 g of HCl), water is removed.
This residue was extracted with acetone and the acetone solution was concentrated to yield 5.2 g of crude crystals of the desired tetracarboxylic acid.
was gotten. The crude crystals were silylated with bistrimethylsilylacetamide and analyzed using gas chromatography, and the yield was 69%. Example 4 Synthesis of tetracarboxylic acid from dicarboxylic acid 25 g of acetaldehyde and ruthenium dioxide (RuO 2 2H 2 O) were placed in a 300 ml four-necked glass reaction flask.
0.1 g and 100 g of acetone were charged, and oxygen gas was blown in at a rate of 30/hr for 1.5 hours at 40°C. Subsequently, this solution was added dropwise over 1 hour to a solution of 4.5 g (0.02 mol) of dicarboxylic acid dissolved in 20 g of acetone, and the mixture was further stirred for 2 hours. After the reaction, the ruthenium catalyst was removed, 30 ml of water was added to the solution, and the mixture was stirred for 2 hours at a bath temperature of 60°C. When this reaction solution was concentrated, 4.8 g of crude crystals of tetracarboxylic acid were obtained. The crystals were silylated with bistrimethylsilylacetamide and analyzed using gas chromatography, and the yield was 76%. Example 5 In Example 1, 51 g of raw material dimethyl ester
was oxidized and hydrolyzed in exactly the same manner except that 67 g of dibutyl ester (purity 98%) was used to obtain 49 g of crude crystals of tetracarboxylic acid.
Claims (1)
−酢酸(以下テトラカルボン酸と略称する)。 2 構造式〔〕で表される (Rはアルキルを表す) 3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2
−酢酸−5,6−ジエステル(以下ジエステルと
略称する)を出発原料として、この二重結合を酸
化開裂し、構造式〔〕で表される 3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2
−酢酸(以下DEDCと略称する)を得、続いてエ
ステル基を加水分解することを特徴とするテトラ
カルボン酸の製造方法。 3 構造式〔〕で表される トリシクロ〔5.2.1.02.6〕デセー3−エン−8,
9−ジカルボン酸(以下ジカルボン酸と略称す
る)を原料とし、この二重結合を酸化開裂するこ
とを特徴とするテトラカルボン酸の製造方法。 4 ジエステル及びジカルボン酸の二重結合の酸
化開裂を、オゾン酸化法によつて行うことを特徴
とする特許請求の範囲第2項及び第3項記載のテ
トラカルボン酸の製造方法。 5 ジエステル及びジカルボン酸の二重結合の酸
化開裂を、ルテニウム化合物、アルデヒド、ケト
ン及び分子状酸素ガスを用いて液相接触酸化する
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項及び第3
項記載のテトラカルボン酸の製造方法。[Claims] 1 Represented by the structural formula [] 3,5,6-tricarboxynorbornane-2
- Acetic acid (hereinafter abbreviated as tetracarboxylic acid). 2 Represented by structural formula [] (R represents alkyl) 3,5,6-tricarboxynorbornane-2
-Using acetic acid-5,6-diester (hereinafter abbreviated as diester) as a starting material, this double bond is oxidized and cleaved to form a structure represented by the structural formula []. 3,5,6-tricarboxynorbornane-2
- A method for producing a tetracarboxylic acid, which comprises obtaining acetic acid (hereinafter abbreviated as DEDC) and subsequently hydrolyzing an ester group. 3 Represented by structural formula [] tricyclo [5.2.1.0 2.6 ] dece-3 - ene-8,
A method for producing tetracarboxylic acid, which uses 9-dicarboxylic acid (hereinafter abbreviated as dicarboxylic acid) as a raw material and oxidatively cleaves the double bond. 4. The method for producing a tetracarboxylic acid according to claims 2 and 3, wherein the oxidative cleavage of the double bond of the diester and dicarboxylic acid is carried out by an ozone oxidation method. 5. Claims 2 and 3, characterized in that the oxidative cleavage of double bonds in diesters and dicarboxylic acids is carried out by liquid phase catalytic oxidation using a ruthenium compound, an aldehyde, a ketone, and molecular oxygen gas.
A method for producing a tetracarboxylic acid as described in .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58045507A JPS59170038A (en) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | Bicyclo(3,3,0)octane-2,3,6,8-tetracarboxylic acid and its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58045507A JPS59170038A (en) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | Bicyclo(3,3,0)octane-2,3,6,8-tetracarboxylic acid and its preparation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59170038A JPS59170038A (en) | 1984-09-26 |
| JPH0471900B2 true JPH0471900B2 (en) | 1992-11-16 |
Family
ID=12721322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58045507A Granted JPS59170038A (en) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | Bicyclo(3,3,0)octane-2,3,6,8-tetracarboxylic acid and its preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS59170038A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104035A (en) * | 1983-11-09 | 1985-06-08 | Nissan Chem Ind Ltd | 3,5,6-tricarboxynorbornane-2-acetic acid and its production |
| JP4539791B2 (en) * | 2000-05-19 | 2010-09-08 | 日産化学工業株式会社 | Acrylate compound and production method thereof |
-
1983
- 1983-03-17 JP JP58045507A patent/JPS59170038A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
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| JPS59170038A (en) | 1984-09-26 |
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