JPH0583532B2 - - Google Patents

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JPH0583532B2
JPH0583532B2 JP60073751A JP7375185A JPH0583532B2 JP H0583532 B2 JPH0583532 B2 JP H0583532B2 JP 60073751 A JP60073751 A JP 60073751A JP 7375185 A JP7375185 A JP 7375185A JP H0583532 B2 JPH0583532 B2 JP H0583532B2
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JP
Japan
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reaction
acid
alkali metal
aryl
dichlorobenzene
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JP60073751A
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Nobuyuki Sugita
Kyoshi Kudo
Koichi Nagaoka
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KH Neochem Co Ltd
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Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可塑剤、樹脂原料として有用なテレフ
タル酸、イソフタル酸、トリメシン酸等のアリー
ルポリカルボン酸又はそのアルカリ金属塩の製造
法に関する。 従来の技術 芳香族ハライド、特に芳香族クロライド、芳香
族ブロマイドのCOガスによるカルボニル化反応
は古くから研究されており、なかでもニツケル、
コバルト、鉄のハロゲン化物やカルボニル錯体な
どがアルカリ金属塩(酢酸カリ、炭酸ソーダ、苛
性ソーダ等)の存在下で有効な触媒となることが
知られている。しかしながら、これらの触媒での
反応条件は高温高圧〔200℃以上、200〜600Kg
(cm2)〕の非常に過酷な条件であるにもかかわら
ず、概して低収率で満足すべき結果は得られてい
ない〔Tetrahedrom Lett.,1841(1963);J.Org.
Chem.,34,1500(1969);JACS,91,1233
(1969);Bull.Chem.Soc.Jpn,44,508(1971);
ibid,42,1124(1969)〕。 なかでもニツケルカルボニル触媒は最も温和な
条件で反応を行なわせることができるが、反応基
質としてはモノ沃化ベンゼン及びモノ臭化ベンゼ
ン誘導体に限られている〔J.Organomet.Chem.,
51.381(1973)〕。 その後、パラジウム/塩基系触媒を用いると、
温和な条件下でも芳香族ハライド(沃化ベンゼ
ン、臭化ベンゼンとその誘導体)のカルボニル化
が進行することが報告された。この高価な触媒系
の適用は沃化ベンゼン及び臭化ベンゼンとその誘
導体に限られている〔J.Ore.Chem.,39,3318
(1974);ibid,40,532(1975);Bull.Chem.Soc.
Jpn.,48,2075(1975);Nippon Kagaku
Kaishi,1974,1386;Bull.Chem.Soc.Jpn.,48
2091(1975)〕。 最近、コバルト触媒系を用いたカルボニル化反
応が研究され、例えばBrunet等により沃化ベン
ゼン、臭化ベンゼン及び塩化ベンゼンから安息香
酸が生成することが報告されている〔J.
Organomettollic Chem.,204,(1980),229;J.
Org.Chem.,44,(1979),2199〕。 さらにBrunet等はアリールハライドの光カル
ボニル化反応を行なつている〔J.Org.Chem.,
48,(1983),1161〕。この光カルボニル化反応は
ジコバルトオクタカルボニルを触媒前駆体として
用い、水酸化ナトリカム水溶液/ベンゼンの2相
系中、相間移動触媒としての4級アンモニウム塩
(テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラ
ブチルアンモニウムクロライド等)の共存下、常
圧、65℃付近で行なつている。 【化】 フエニルハライドの反応性は沃化ベンゼン臭
化ベンゼン(取率>90%)≫クロロベンゼン(ご
くわずか)であり、この系においてもクロロベン
ゼンは不活性である。 本発明者らは、4−クロロフタル酸の光カルボ
ニル化反応の研究を行ない、トリメリツト酸をほ
ぼ定量的に合成できることを見出している(特願
昭58−236888)。 一方、アリールポリハライド、例えば、1,4
−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン
等の一酸化炭素によるカルボニル化反は高温高圧
(200℃以上、200〜400気圧)下での研究は見られ
るが〔H.KROEPER、西独特許第1074028号
(1960)、Kazumi Yamamoto,Bull.Chem.
Japan.,27,389(1954)〕、反応条件が苛酷で、工
業的に有利な方法は見出されていない。さらに、
温和な反応条件下での、例えばアリールポリクロ
ライドの光カルボニル化反応による、対応するア
リールポリカルボン酸の製造に関する知見は知ら
れていない。 Brunet等が指摘しているように、モノクロル
ベンゼンの光カルボニル化反応による安息香酸の
生成はごくわずかであり、本発明者らによる実験
の結果も収率1%前後であつた。このような知見
から、アリールポリハライド、特にアリールポリ
クロライドの光カルボニル化反応は非常に困難で
あると考えられていた。しかるに、本発明者らは
種々研究を行なつた結果、意外にも、1,4−ジ
クロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、
1,3,5−トリクロロベンゼンの光カルボニル
化反応により、テレフタル酸、イソフタル酸、ト
リメシン酸が高収率で得られることを見出し、さ
らに、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−
トリクロロベンゼン、1,2,4,5−テトラク
ロロベンゼンのようなポリアリールハライドから
も、対応するアリールポリカルボン酸が同様な反
応で得られることを見出した。 発明が解決しようとする問題点 従来の方法よりも温和な条件で、アリールポリ
ハライドからアリールポリカルボン酸又はそのア
ルカリ金属塩を製造する方法に関するものであ
る。 問題点を解決するための手段 本発明は、式() ArClXo-1 () (式中、Arはアリール基を表わし、Xはハロゲ
ン原子を表わし、及びnは2、3又は4を表わ
す)で表わされるアリールポリハライド〔以下、
化合物()という。他の式番号の化合物につい
ても同様である。〕と一酸化炭素とをアルカリ金
属化合物の水系溶液中でカルボニル化触媒の存在
下、300〜400nmの光の照射下で反応させ、つい
で必要に応じ、反応液を酸性にすることを特徴と
する式() Ar(CO2H)o () (式中、Ar及びnは前記と同義である)で表わ
されるアリールポリカルボン酸又はそのアルカリ
金属塩の製造法を提供する。 式()の定義において、アリール基はフエニ
ル基、ナフチル基等を包含し、ハロゲン原子は塩
素、臭素、沃素等を包含する。 化合物()の具体例として、1,3−ジクロ
ロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼン、1,2
−ジクロロベンゼン、4−ブロモクロロベンゼ
ン、3−ブロモクロロベンゼン、2−ブロモクロ
ロベンゼン、1,4−ジブロモベンゼン、1,
3,5−トリクロロベンゼン、1,3,5−トリ
ブロモベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼ
ン、1,2,4,5−テトラクロルベンゼン等が
あげられる。 アルカリ金属化合物は、アルカリ金属水酸化物
(例、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)、アル
カリ金属炭酸塩(例、炭酸ナトリウム、炭酸カリ
ウム)及びアルカリ金属重炭酸塩(例、重炭酸ナ
トリウム、重炭酸カリウム)を包含するが、アル
カリ金属水酸化物が特に好ましい。 反応溶媒は水系溶媒であればよく、水、又は水
と親水性有機溶媒(例、メタノール、エタノー
ル、アセトン等)との混合溶媒が用いられる。 反応溶媒中でのアルカリ金属化合物の濃度範囲
は0.5〜10規定が用いられるが、4〜6規定の範
囲が好ましい。光カルボニル化反応を円滑に行な
わせるためには、化合物()はアルカリ金属化
合物水系溶媒中に溶解又は部分溶解させるのが好
ましく、このため前記親水性有機溶媒の使用が推
奨される。 本発明で使用するカルボニル化触媒はコバルト
カルボニル(ジコバルトオクタカルボニル等)、
ニツケルカルボニル、鉄カルボニル等であり、こ
れらは単独又は組合わせて使用される。化合物
()に対する触媒の使用量は1/200〜1/2倍モル
が適当である。 本発明の反応は触媒の光吸収スペクトルの極大
値あたりの光の照射下に行なうのがよく、通常
300〜400nmの光の照射下に行なう。光源として
は水銀灯、特に高圧水銀灯が適している。 本発明における光カルボニル化の反応温度は40
〜110℃の間が好ましく、50〜70℃の間が低圧
(常圧〜10気圧)反応下ではより好ましい。温度
が110℃以上に高くなると出発物質の脱クロル化
反応が増加し、目的多価カルボン酸の収率の低下
傾向がみられる。 反応圧力は常圧から50気圧が適当であるが、実
用的には常圧〜20気圧、例えば常圧〜10気圧で行
なうことができる。 反応は光を当てるとすぐに開始するが、化合物
()の高い転化率を得るために、反応時間は通
常3〜20時間が適当である。 光カルボニル化反応後、反応液から未反応化合
物()を溶媒、例えばジエチルエーテルで抽出
除去する。ついで、水層をそのまま、あるいは
酸、例えば塩酸で中和した後、濃縮あるいは蒸発
乾固すると化合物()のアルカリ金属塩の粗製
物が得られる。または、水層を酸、例えば塩酸で
酸性(例えばPH3)にすると、化合物()が遊
離する。これを過するこにより化合物()の
粗製物が得られる。これらの粗製の化合物()
又はそのアルカリ金属塩は通常の精製方法、例え
ば抽出〔化合物()の場合はジエチルエーテル
等で〕、濃縮、カラムクロマトグラフイー、再結
晶等を適宜組合わせて精製することができる。 上記操作により、化合物()に対応する化合
物()又はそのアルカリ金属塩が得られるが、
イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸又は
そのアルカリ金属塩は特に高収率で得られる。 次に本発明の実施例を説明する。実施例5、
7、8の比較から明らかなように、オルト位に比
し、メタ、パラ位のジハロ体の方が本置換反応が
容易に進行する。これは立体効果に起因するもの
と考えられる。又、実施例3、5、7、8、9に
おいて相間移動触媒として反応溶液中にテトラブ
チルアンモニウムヒドロキシドの10%水溶液を共
存させた系を用いたが、共存させない場合に比べ
て、長時間反応の終了時では効果の差は認められ
なかつたが、反応初期の反応速度を悪くする効果
が認められた。 実施例 1 電磁高速回転かきまぜ式撹拌翼を有する撹拌機
及びその撹拌軸にCO導入口を備えたパイレツク
スガラス製オートクレーブ(60ml)を反応釜とし
て用いた。光源は高圧水銀灯(500W)を用い、
反応釜からの距離を30cmとし、その間に集光レン
ズを置き、光源からの光を有効に反応釜中の反応
液部に集められるようにした。 反応釜に4規定水酸化ナトリウム水溶液12ml、
エタノール7.2ml、触媒としてのCo2(CO)8
0.2mmolを添加し、ついで、1,3,5−トリク
ロロベンゼン2mmolを添加した。次にCO導入口
からCOガスを導入、CO分圧を1〜5気圧とし
た。撹拌しながら光照射下で反応液を加熱し、反
応温度を65℃に保ち、20時間反応を行なつた。反
応の進行と共にCOの消費によりCO分圧が低下す
るので、ときどきCOガスを補給し、1〜5気圧
のCO分圧を保持した。 反応終了後、反応液をジエチルエーテル10mlで
2度抽出して未反応反応基質を除去し、ついで水
層を塩酸(10%塩酸水溶液)で酸性(PH3)と
し、ついで減圧乾固した。 蒸発乾固物にジエチルエーテル20mlを加え、ジ
アゾメタンを導入してメチル化し、ガスクロマト
グラフイーにより分析定量した。 反応基質1,3,5−トリクロロベンゼンの転
化率〔(消費された反応基質モル/充填された反
応基質モル)×100〕はほぼ100%であり、分析結
果はトリメシン酸収率(充填された反応基質モル
をベースとして計算。)85.5%、イソフタル酸
11.9%であつた。 実施例 2〜9 実施例1の反応釜に溶媒として4規定水酸化ナ
トリウム水溶液(12ml)、エタノール(7.2ml)、
Co(CO)80.2mmol、化合物()2mmolを仕込
み、CO分圧1〜5気圧、反応温度65℃の条件で
20時間反応を行なつた。実施例3、5、7、8お
よび9では反応系にテトラブチルアンモニウムハ
イドロオキサイド(Bu4NOH)の10%水溶液0.5
mlをCOガス導入前に追加してその効果をみた。
反終了後、実施例1と同様の処理を行ない、反応
生成物の分析定量を行なつた。結果を第1表に示
す。下表において、反応生成物は次の通り
である。 :安息香酸、:4−クロロ安息香酸、
テレフタル酸、:3−クロロ安息香酸、:イ
ソフタル酸、:2−クロロ安息香酸、:フタ
ル酸、:3,5−ジクロロ安息香酸、:トリ
メシン酸。 【表】 【表】 実施例 10 化合物()として1,2,4,5−テトラク
ロルベンゼンを用いた以外は実施例1と同様に反
応を行なつた結果、転化率はほぼ100%で、酸の
収率はテレフタル酸13.2%、イソフタル酸10.8
%、トリメリツト酸18.5%、ピロメリツト酸1.0
であつた。 発明の効果 従来法に比し、温和な条件でアリールポリハラ
イドからアリールポリカルボン酸又はそのアルカ
リ金属塩を製造する方法が提供される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 式 ArClXo-1 (式中、Arはアリール基を表わし、Xはハロゲ
    ン原子を表わし、及びnは2、3又は4を表わ
    す)で表わされるアリールポリハライドと一酸化
    炭素とをアルカリ金属化合物の水系溶液中でカル
    ボニル化触媒の存在下、300〜400nmの光の照射
    下で反応させ、ついで必要に応じ、反応液を酸性
    にすることを特徴とする式 Ar(Co2H)o (式中、Ar及びnは前記と同義である)で表わ
    されるアリールポリカルボン酸又はそのアルカリ
    金属塩の製造法。 2 アリールポリハライドが1,3−ジクロロベ
    ンゼン、1,4−ジクロロベンゼン又は1,3,
    5−トリクロロベンゼンである特許請求の範囲第
    1項記載の製造法。 3 カルボニル化触媒がコバルトカルボニルであ
    る特許請求の範囲第1項記載の製造法。 4 アルカリ金属化合物の水系溶液が、水と親水
    性有機溶媒との混合溶媒にアルカリ金属水酸化物
    が溶解されている溶液である特許請求の範囲第1
    項記載の製造法。
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