JPH0525129A - Ｎ−置換マレイミド類の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 Ｎ−置換マレイミド類を一段階の反応により
製造する際、反応時間を短縮し、重合等の副反応を抑制
すると共にＮ−置換マレイミドが高収率で得ることので
きる製造法を提供することにある。 【構成】 酸触媒の存在下、有機溶媒中で無水マレイン
酸を芳香族または脂肪族の第一アミン類に対し少なくと
も１．０５倍モル量用いて脱水環化反応せしめ、しかる
後、反応液を過剰量の無水マレイン酸の０．５〜５倍重
量の温水で洗浄してマレイミド類を含む有機層と水層と
の二層に分離せしめ、次いで該水層を水溶液のまま反応
工程に循環供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＮ−置換マレイミド類の
製造法に関する。Ｎ−置換マレイミド類は医薬、農薬、
染料、高分子原料あるいはそれらの中間体としてその利
用範囲はきわめて広い化合物である。

【０００２】

【従来の技術】Ｎ−置換マレイミド類の製造法として
は、従来から種々の方法が知られている。例えば、無水
マレイン酸とアミン類との反応により得られるマレイン
酸モノアミド類（マレアミン酸類）を１８０℃に加熱
し、脱水環化を行なわせてＮ−置換マレイミド類を得る
方法がある（Ｌ．Ｅ．Coleman etal. Ｊ．Org. Chem.
24135 〜136 (1959)）。しかし、この方法では目的生成
物の収率が１５〜５０％と低いものである。

【０００３】また、マレイン酸モノアミド類を酢酸ナト
リウム触媒の存在下、無水酢酸などの脱水剤を用いる方
法がある（ Org. Synth. Coll. vol 5 944 (1973) )。
この方法は比較的高収率（７５〜８０％）でＮ−置換マ
レイミド類を得ることができるが、脱水剤を化学量論的
に使うため副原料費が加わり製造コストが高価になると
いう欠点を有し、工業的製法としては不適当である。

【０００４】一方、工業的製法として有利と考えられる
方法は、脱水剤を用いることなく、効率的な脱水触媒を
用い、より穏和な条件下でマレイン酸モノアミド類の脱
水環化を行う方法である。この方法も種々試みられてお
り、硫酸、スルホン酸等の酸性触媒を用いる方法（英国
特許第１０４１０２７号明細書）、水酸化ナトリウム、
トリエチルアミン等の塩基性触媒を用いる方法（特公昭
４７−２４０２４号公報）、イオン交換樹脂のような不
均一触媒を用いる方法（特開昭６１−８５３５９号公
報）など多くの方法が提案されている。これらの方法に
よれば反応収率は９０％以上にも達するが、未だ副反応
の抑制の点で必ずしも十分でなく、副反応生成物及び重
合体などが副生し、精製工程や製品純度に悪影響を与え
る。また、反応初期にはマレイン酸モノアミド類が濃厚
スラリーとなるため反応操作性の点でも問題が認められ
る。

【０００５】これらの問題点を改良した方法として、有
機溶媒中、酸触媒の共存下で無水マレイン酸に第一アミ
ン類を徐々に反応させ、中間体のマレイン酸モノアミド
類を析出させずに、Ｎ−置換マレイミド類を一段階で合
成する方法が提案されている（特開昭６０−１１４６５
号公報，特開昭６２−２７３９５２号公報）。この方法
によれば、中間体マレイン酸モノアミド類が析出しない
様に徐々に第一アミン類を滴下するのが不可欠の条件と
なるため、収率をあげるためには反応時間が長くなると
いう欠点がある。反応時間の長期化は、反応装置効率を
損い、また、ユーティリティの増大をも伴うため工業的
には極めて不利になるばかりではなく、反応中の重合、
分子間縮合、シス−トランス転位などの副反応の増大を
まねくため反応面からも好ましくない問題がある。

【０００６】反応時間の短縮は、通常、反応温度の上昇
や触媒量の増大によりはかられるが、前者は重合など副
反応の増大、後者は精製工程の負担増、副原料費の増大
などを伴うため効果的な手段ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、触媒存在
下での脱水環化反応によるマレイミド類の合成反応で
は、より短時間で操作性よく反応を進め、しかも副反応
を抑制し収率、製品純度の向上をはかることが重要な課
題となっている。

【０００８】本発明は、前述したような当業技術分野の
要望にこたえるべくなされたもので、その目的は工業的
に有利に実施することのできるＮ−置換マレイミド類の
製造法を提供することにあり、さらに具体的にはＮ−置
換マレイミド類を一段階の反応により製造する際、反応
時間を短縮し、重合等の副反応を抑制すると共にＮ−置
換マレイミド類を高収率で得ることのできるＮ−置換マ
レイミド類の製造法を提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、無水マレイン
酸と芳香族または脂肪族の第一アミン類とを反応させて
Ｎ−置換マレイミド類を製造するに当り、酸触媒の存在
下、有機溶媒中で無水マレイン酸を該第一アミン類に対
し少なくとも１．０５倍モル量用いて脱水環化反応せし
め、しかる後、反応液を過剰無水マレイン酸量の０．５
〜５倍重量の温水で洗浄してマレイミド類を含む有機層
と水層との二層に分離せしめ、次いで該水層を水溶液の
まま反応工程に循環供給することを特徴とするＮ−置換
マレイミド類の製造法に関する。

【００１０】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
の出発原料である無水マレイン酸は如何なる供給源から
得られたものでもよく、市販の無水マレイン酸から適当
に選択されたものを用いるのが便利である。また、マレ
イン酸を用いても、同様に反応は進行するが反応性、経
済性などから得策とは言えない。

【００１１】もう一方の原料である第一アミンは、芳香
族第一アミン類としては、例えばアニリン、ナフチルア
ミン、トルイジン、ジメチルアニリン、クロロアニリ
ン、ジクロロアニリン、ニトロアニリン、フェニレンジ
アミンなど、また脂肪族第一アミン類としては、例えば
メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチル
アミン、ベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、アリ
ルアミン、エチレンジアミンなどをそれぞれ挙げること
ができる。

【００１２】無水マレイン酸および第一アミン類の使用
量は、無水マレイン酸を第一アミン類に対して少なくと
も１．０５倍モル量、好ましくは１．１〜２．０倍モル
量の範囲で使用される。

【００１３】無水マレイン酸と第一アミン類との反応
は、有機溶媒中、酸触媒の共存下で行なわれる。有機溶
媒としては、無水マレイン酸、芳香族または脂肪族第一
アミン類および中間体のマレイン酸モノアミド類を溶解
し、かつ反応に関与しないものであれば何でもよいが、
好ましくはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベン
ゼン、スチレンおよびクメンなどの芳香族炭化水素溶剤
が用いられる。特に好ましくはベンゼン、トルエン、キ
シレンである。有機溶媒の使用量は、特に制限はない
が、操作性、経済性を勘案すると生成物濃度が１０〜６
０％程度になるように用いるのがよく、好ましくは１５
〜３５％程度である。

【００１４】また、有機溶媒として、上記の芳香族炭化
水素溶剤に非プロトン性極性溶媒を混合したものを用い
ると反応を一層促進することができる。非プロトン性極
性溶媒としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミ
ド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクト
ン、Ｎ−メチルピロリドンおよびヘキサメチルホスホト
リアミドなどが挙げられる。好ましくは、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシ
ドである。非プロトン極性溶媒の使用量は任意である
が、通常全溶媒量の５０％以下、好ましくは０．５〜２
５％程度がよい。

【００１５】本発明の方法で使用される触媒としては、
硫酸，亜硫酸，無水硫酸，リン酸，亜リン酸，ポリリン
酸などの無機酸、ベンゼンスルホン酸，トルエンスルホ
ン酸，ベンゼンホスホン酸，トリクロロ酢酸，トリフル
オル酢酸などの有機酸、および強酸性イオン交換樹脂、
弱酸性イオン交換樹脂などのイオン交換樹脂などが挙げ
られるが、好ましくは硫酸、リン酸、ベンゼンスルホン
酸、トルエンスルホン酸、強酸性イオン交換樹脂などで
ある。触媒の使用量は特に制限はされないが、通常、反
応液に対して０．０５重量％〜４０重量％の範囲、好ま
しくは０．２重量％〜２５重量％の範囲で用いるのがよ
い。また、反応助剤として銅、亜鉛などの金属あるいは
金属化合物を上記触媒を併用しても何らさしつかえな
い。

【００１６】本発明の方法における反応温度は、通常５
０〜２００℃の範囲、好ましくは７０〜１６０℃の範囲
で適用される。反応圧力は、特に制限されるものではな
く、常圧、加圧、減圧に亘って広く適用される。反応時
間は相当短くすることができ、通常０．５〜８時間の範
囲、好ましくは１〜５時間の範囲で適用される。

【００１７】本発明の実施方法は、通常以下のようにし
て行なう。有機溶媒あるいは非プロトン性極性溶媒との
混合溶媒中に、酸触媒および無水マレイン酸、更に必要
により反応助剤を加え、水と溶媒の共沸点以上の温度に
加熱し、次いで第一アミンを徐々に加える。その際、反
応により生成する脱離水は、共沸溶媒とともに還流冷却
器に導き水分離装置により反応液から連続的に除去す
る。第一アミン添加終了後、脱離水の生成が止んだ時に
反応が完了する。

【００１８】反応終了後、反応液を洗浄する。洗浄操作
としては、反応液に特定量の温水を添加し５分〜１時間
の範囲で混合攪拌した後、静置し有機層と水層との二層
に分離する。これにより、反応液から過剰の未反応の無
水マレイン酸のほか、酸触媒および非プロトン極性溶媒
などの水溶性の反応助剤などがほぼ全量水層に回収され
る。そして、この水層は反応において再使用される。

【００１９】洗浄に用いる水量は反応に使用した無水マ
レイン酸量（モル）と第一アミン類量（モル）との差、
つまり過剰量の無水マレイン酸の０．５〜５倍重量の範
囲で適用される。水量が０．５倍量より少ない場合に
は、未反応の無水マレイン酸や水溶性反応助剤の全量を
水層に移行するのが不十分であり、洗浄効率が低下す
る。５倍量より大きい場合には、該水層を反応系循環使
用した際に反応系内の水分増加による副反応の増大、収
率の低下など反応面での問題があるほか、水分蒸発量の
増加に伴うユーティリティーの増大が著しく経済的にも
好ましくない。また、洗浄温度は、３０℃〜１００℃、
特に４０℃〜８０℃の範囲が好適である。

【００２０】このようにして得られた水層は、水溶液の
まま反応工程へ循環供給する。その際、該水溶液は無水
マレイン酸の有機溶媒の溶液に一括して供給してもよ
く、あるいは第一アミン類と同時に添加供給することも
できる。

【００２１】一方、反応生成物であるＮ−置換マレイミ
ドは、有機層から溶剤を留去したのち、蒸留法あるいは
再結晶法に従って単離する。蒸留法の場合は、常圧ない
し減圧で行うのがよい。Ｎ−置換マレイミドは重合性を
有するため、なるべく低温での蒸留が好ましく、通常は
２０mmHg以下、好ましくは１０mmHg以下の減圧下で蒸留
するのがよい。また、再結晶法の場合は、溶媒としてメ
タノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコ
ール系溶媒、あるいはベンゼン、トルエン、キシレン、
スチレンなどの芳香族系溶媒を使用し、再結晶分離する
のだよい。

【００２２】本発明の方法における原料および生成物
は、共に重合活性な二重結合を有しているため、反応お
よび精製の工程で重合禁止剤を用いることは有効であ
る。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、メトキシフ
ェノール、ｔ−ブチルカテコール、フェノチアジン、チ
オ尿素、ヒドロキシキノリン、クペロン、Ｎ−ニトロソ
ジフェニルアミンなどが有効である。

【００２３】本発明においては、上記のような方法で反
応を遂行することによって反応速度が増大し、反応時間
が短縮され、しかも副生物の生成が抑制されて高収率で
Ｎ−置換マレイミド類を製造することができる。また、
反応液洗浄後の水溶液はそのまま反応工程に循環使用で
きるという利点を有する。

【００２４】通常、本反応のような脱水平衡反応では、
反応系への水分の混入は反応の阻害や副生物の増大を引
き起こし、収率の低下をもたらすため好ましい方法とは
云えない。しかるに、本発明の方法において、脱水環化
反応が循環供給される水溶液による悪影響をほとんど受
けず、むしろ過剰の未反応原料や水溶性反応助剤などの
循環再利用の利点が生かされて、短時間で反応が進み、
しかも高収率でＮ−置換マレイミドを製造できるという
ことは予想外のことである。

【００２５】

【実施例】以下実施例により本発明を説明する。 実施例１ 水分離器を付した還流冷却器、温度計、攪拌機および滴
下ロートを付した反応器に無水マレイン酸１２７．４ｇ
（１．３モル）、トルエン４００ml、ジメチルホルムア
ミド１５ml、ｐ−トルエンスルホン酸５．０ｇおよび硫
酸銅０．１ｇを仕込み攪拌下加熱する。溶媒還流下（１
１０〜１２０℃）で滴下ロートよりアニリン９３．１ｇ
（１．０モル）を１時間かけて滴下した。アニリン滴下
終了後、更に同温度で１時間熟成した。滴下中および熟
成中に生成する水は水分離器により除去する。反応終了
後、黄色透明の反応液をガスクロマトグラフィーによ
り、分析した所、１７０．６ｇのＮ−フェニルマレイミ
ドの生成が確認された。反応収率は９８．５％であっ
た。次に、反応液を７０℃まで冷却し、温水３０ｇを加
え５分間攪拌し、静置後二層分離した水層７４．０ｇを
分離回収した。回収水層中には無水マレイン酸として２
９ｇ（０．２９モル）が含有されていた。一方、有機層
は１％炭酸ナトリウム水溶液１００ml、次いで pH２の
希硫酸５０mlで各々洗浄したのち減圧下で蒸留した。そ
の結果、１６５．２ｇのＮ−フェニルマレイミドが得ら
れた（融点８９〜９０℃の淡黄色固体，収率 ９５．４
％，液体クロマトグラフィーによる純度 ９９．９
％）。減圧蒸留時に回収した溶剤及び反応液の洗浄によ
り得られた回収水層を反応器にもどし、無水マレイン酸
９８．１ｇ（１．０モル）を追加した後、溶媒還流下
（１１０〜１２０℃）滴下ロートよりアニリン９３．１
ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下し、以下前述の操
作を繰り返した所、反応収率は９８．２％であり、また
１６３．９ｇのＮ−フェニルマレイミドが得られた（融
点 ８９〜９０℃の淡黄色固体，収率 ９４．６％，純
度 ９９．９％）。

【００２６】比較例１ 無水マレイン酸使用量を９８．１ｇ（１．０モル）と
し、温水洗浄操作を行なわなかった以外は実施例１の方
法に準じて反応を行った所、アニリン滴下２０分後から
淡黄白色の固体が析出し反応液はスラリー状となった。
反応終了後、分析した所、反応収率は７３．６％であ
り、また１１５．７ｇのＮ−フェニルマレイミドが得ら
れた（融点 ８７〜９０℃の淡黄色固体，収率 ６６．
８％，純度９８．７％）。

【００２７】比較例２ 無水マレイン酸使用量を９８．１ｇ（１．０モル）及び
滴下時間４時間、熟成時間２時間とし、温水洗浄操作を
行なわなかった以外は実施例１の方法に準じて反応を行
った所、反応収率は９３．１％であり、また１４４．４
ｇのＮ−フェニルマレイミドが得られた（融点 ８８〜
９０℃の淡黄色固体，収率 ８３．４％，純度 ９９．
６％）。

【００２８】実施例２ 無水マレイン酸使用量を１０７．８ｇ（１．１モル）及
び滴下時間２．５時間、熟成時間１時間とした以外は実
施例１の方法に準じて反応を行った。その結果、初回の
反応収率は９８．２％であり、１６５．４ｇのＮ−フェ
ニルマレイミドが得られた（融点 ８９〜９０℃の淡黄
色固体，収率 ９５．５％，純度 ９９．９％）。ま
た、回収水層（５５．２ｇ：無水マレイン酸として９ｇ
（０．０９モル）含有）を循環再使用した２回目の反応
収率は９８．５％であり、１６５．７ｇのＮ−フェニル
マレイミドが得られた（融点 ８９〜９０℃の淡黄色固
体，収率 ９５．７％，純度 ９９．９％）。

【００２９】実施例３ 実施例１と同様な反応装置に無水マレイン酸１４７．２
ｇ、トルエン４００ml、ジメチルスルホキシド２０ml、
９８％硫酸３．０ｇおよび硫酸銅０．１ｇを仕込み、攪
拌下加熱する。溶媒還流下（１１０〜１２０℃）で滴下
ロートよりアニリン９３．１ｇ（１．０モル）を１時間
かけて滴下した。アニリン滴下終了後、更に同温度で３
０分間熟成した。滴下中および熟成中に生成する水は水
分離器により除去する。反応終了後、黄色の反応液をガ
スクロマトグラフィーにより分析した所、１７２．０ｇ
のＮ−フェニルマレイミドの生成が確認された。反応収
率は９９．３％であった。次に、反応液を８０℃まで冷
却し、温水５０ｇを加え５分間攪拌し、静置後二層分離
した水層１１４．３ｇを分離回収した。回収水層中には
無水マレイン酸として４９ｇ（０．５モル）が含有され
ていた。一方、有機層は１％炭酸ナトリウム水溶液１０
０ml、次いで pH ２の希硫酸５０mlで各々洗浄したの
ち、減圧下で蒸留した。その結果、１６５．９ｇのＮ−
フェニルマレイミドが得られた（融点 ８９〜９０℃の
淡黄色固体，収率 ９５．８％，液体クロマトグラフィ
ーによる純度 ９９．９％）。減圧蒸留時に回収した溶
剤及び、反応液の洗浄により得られた回収水層を反応器
にもどし、無水マレイン酸９８．１ｇ（１．０モル）を
追加した後、溶媒還流下（１１０〜１２℃）滴下ロート
よりアニリン９３．１ｇ（１．０モル）を１時間かけて
滴下し、以下前述の操作を繰り返した所、反応収率は９
８．６％であり、また１６４．９ｇのＮ−フェニルマレ
イミドが得られた（融点 ８９〜９０℃の淡黄色固体，
収率 ９５．２％，純度 ９９．９％）。

【００３０】実施例４〜５ 第一アミンとしてｏ−クロロアニリン１２７．６ｇ
（１．０モル）あるいはｏ−トルイジン１０７．２ｇ
（１．０モル）を用いた以外は実施例１の方法に準じて
反応を行った所、表１の結果を得た。

【表１】

【００３１】実施例６ 実施例１と同様な反応装置に無水マレイン酸１４７．２
ｇ（１．５モル）、トルエン４００ml、ジメチルホルム
アミド２５ml、硫酸銅０．１ｇ、ｐ−メトキシフェノー
ル０．２ｇ及びイオン交換樹脂アンバーリスト１５（ロ
ーム＆ハース社製）５０ｇを仕込み、攪拌下に加熱溶解
させる。次いで溶媒還流下（１１０〜１２０℃）で、ｎ
−ブチルアミン７３．１ｇ（１．０モル）を２時間かけ
て滴下した。アニリン滴下終了後、更に同温度で１時間
熟成した。滴下中および熟成中に生成する水は水分離器
により除去する。反応終了後、反応液を７０℃に冷却
し、イオン交換樹脂をろ別し、トルエンで洗浄する。ガ
スクロマトグラフィーにより分析した所、１２７．９ｇ
のＮ−ｎ−ブチルマレイミドの生成が確認された。反応
収率は８３．５％であった。次に、反応液を７０℃に保
ち、温水５０ｇを加え５分間攪拌し、静置後二層分離し
た水層１１３．１ｇを分離回収した。回収水層には無水
マレイン酸として５１ｇ（０．５２モル）が含有されて
いた。一方、有機層は１．５％炭酸ナトリウム水溶液１
００ml、次いで pH １．５の希硫酸５０mlで各々洗浄し
たのち減圧下で蒸留した。その結果、１２０．７ｇのＮ
−ｎ−ブチルマレイミドが得られた（沸点 ８６〜８９
℃／６mmHgの無色透明液体，収率７８．８％，液体クロ
マトグラフィーによる純度 ９９．７％）。減圧蒸留時
に回収した溶剤、反応液の洗浄により得られた回収水層
及び回収イオン交換樹脂を反応器にもどし、無水マレイ
ン酸９８．１ｇ（１．０モル）を追加した後、溶媒還流
下（１１０〜１２０℃）で滴下ロートよりアニリン９
３．１ｇ（１．０モル）を２時間かけて滴下し、以下前
述の操作を繰り返した所、反応収率は９１．２％であ
り、また１２９．９モルのＮ−ｎ−ブチルマレイミドが
得られた（沸点 ８６〜８９℃／６mmHgの無色透明液
体，収率８４．８％，純度９９．６％）。

【００３２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、反応は短時間で
効果的に行なわれ、Ｎ−置換マレイミド類を高収率で製
造することができる。また、本発明は次のような利点を
有す。 （ｉ）反応速度が向上し、反応時間は大幅な短縮がはか
れる。 （ii）ポリマーなど副生物の生成が抑制される。 （iii)目的生成物の収率が向上する。 （iv) 副生物が少ないため精製が容易である。 （ｖ）反応液洗浄後の未反応原料および反応助剤などを
含む水溶液をそのまま循環再使用することが可能であ
る。 （vi) 廃棄物が大幅に低減する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ (72)発明者 牛込 正弘 神奈川県横浜市鶴見区大黒町10番１号 日 東化学工業株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 無水マレイン酸と芳香族または脂肪族の
   第一アミン類とを反応させてＮ−置換マレイミド類を製
   造するに当り、酸触媒の存在下、有機溶媒中で無水マレ
   イン酸を該第一アミン類に対し少なくとも１．０５倍モ
   ル量用いて脱水環化反応せしめ、しかる後、反応液を過
   剰量の無水マレイン酸の０．５〜５倍重量の温水で洗浄
   してマレイミド類を含む有機層と水層との二層に分離せ
   しめ、次いで、該水層を水溶液のまま反応工程に循環供
   給することを特徴とするＮ−置換マレイミド類の製造方
   法。