JPH0625103B2 - 3,3′−ジニトロジフエニルスルホンの精製方法 - Google Patents

3,3′−ジニトロジフエニルスルホンの精製方法

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JPH0625103B2
JPH0625103B2 JP15516685A JP15516685A JPH0625103B2 JP H0625103 B2 JPH0625103 B2 JP H0625103B2 JP 15516685 A JP15516685 A JP 15516685A JP 15516685 A JP15516685 A JP 15516685A JP H0625103 B2 JPH0625103 B2 JP H0625103B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は3,3′−ジニトロジフェニルスルホン(以下、
3,3′−DNDSと略記する)の精製方法に関する。3,3′−
DNDSはもっぱら3,3′−ジアミノジフェニルスルホンへ
誘導されている。この3,3′−ジアミノジフェニルスル
ホンは耐熱性高分子単量体、農医薬および染料中間体等
に有用であり、特に耐熱性ポリアミド、ポリアミドイミ
ド、ポリイミドの原料およびエポキシ樹脂の硬化剤とし
て重要な化合物である。
〔従来の技術〕
従来、3,3′−DNDSジフェニルスルホンを混酸によりニ
トロ化して精造する方法(ジャーナル・オブ・オーガニ
ック・ケミストリー(J.Org.Chem.)4 262(1939),ケ
ミカル・アブストラクト(Chem.Abs.)19 980)か、ジ
フェニルスルフィドを発煙硝酸により酸化と同時にニト
ロ化して製造する方法(ケミカル・アブストラクト(Ch
em.Abs.)40 7153(1946))がある。また、ベンゼンを無
水硫酸の存在下でニトロ化した場合の副生物として単離
している方法(ケミカル・アブストラクト(Chem.Ab
s.)73 34962n(1970))があり、さらには、ニトロベン
ゼンをスルホン化してm−ニトロベンゼンスルホン酸を
製造する際の副生物として単離している方法(ケミカル
・アブストラクト(Chem.Abs.)73 34962n(1970))が知
られている。
しかしながら、3,3′−DNDSをジフェニルスルホンなら
びにジフェニルスルフィドから製造する方法では、ニト
ロ化により得られる反応生成物が異性体を含む混合物で
あるために、3,3′−DNDSを単離するには多量の溶剤を
使用し、再結晶精製を繰り返し行なわなければならな
い。このため収率は低下し、また、精製に用いた溶剤の
回収および残査の処理等に経費と労力を要するので価格
の上昇となる。一方、無水硫酸中でのベンゼンのニトロ
化ならびにニトロベンゼンのスルホン化により、副生物
として3,3′−DNDSを得る場合には収率は低く、かつそ
れ自身が主目的として製造されていないために、供給に
問題があり、さらに、需要の増大に対して必要量の確保
ができないという欠点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の課題は有用な3,3′−DNDSを安価に、かつ安定
的に供給するために、異性体化合物を含む粗3,3′−DND
Sを簡単な処理方法で収率よく高純度化することであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記課題の達成のため、本発明者らは鋭意検討した。そ
の結果、異性体化合物を含む粗3,3′−DNDSを低級アル
コールと塩基で反応させた場合、実質的に3,3′−DNDS
の損失がなく、o−および/またはp−位にニトロ基が
置換された異性体化合物のみが対応するアルコキシ体に
変換される。さらに、3,3′−DNDSは低級アルコールに
対する溶解性が小さいので、反応後、溶解しているアル
コキシ体と別するだけで収率よく高純度化した3,3′
−DNDSを単離することができることを見出し本発明を完
成させた。
すなわち、本発明は異性体化合物を含む粗3,3′−ジニ
トロジフェニルスルホンを低級アルコールと塩基の存在
下で処理して実質的にo−位及び/またはp−位にニト
ロ基を有する異性体のみを対応するアルコキシ化合物に
転化し、そのアルコキシ化合物を分離することを特徴と
する3,3′−ジニトロジフェニルスルホンの精製方法で
ある。
このような本発明の利点は、粗ジニトロジフェニルスル
ホンを塩基の存在下で低級アルコールを用いて比較的温
和な条件下でアルコキシ化反応を行なった場合、3,3′
−DNDS以外のすべての異性体化合物、すなわち、ジフェ
ニルスルホンのスルホニル基に対してo−位およびp−
位がニトロ基で置換された2,2′−ジニトロジフェニル
スルホン、2,3′−ジニトロジフェニルスルホン、3,4′
−ジニトロジフェニルスルホンおよび4,4′−ジニトロ
ジフェニルスルホン等が容易に反応してo−および/ま
たはp−位のニトロ基が置換されたアルコキシ体に変換
されるが、m−位のニトロ基は不活性であるため全く反
応しない。したがって3,3′−DNDSは実質的に損失なく
存在することである。次に、第2の利点は、この3,3′
−DNDSが使用する低級アルコールに対して極めて溶解性
が小さいということであり、一方、反応生成物のアルコ
キシ化合物は比較的溶解性が大きいということである。
この結果、反応後、析出状態にある結晶を別するだけ
で高純度化された3,3′−DNDSをほとんど損失なく得る
ことができる。また3,3′−DNDSはアルコキシ化反応中
においても析出状態で存在するので、単離して得られる
3,3′−DNDSには不純物の混入や着色の必配がないこと
も利点として挙げられる。
本発明の方法において、粗3,3′−DNDSの高純度化は以
下のようにして行なう。使用する原料の異性化合物を含
む粗ジニトロジフェニルスルホンは、前記のようなスル
ホニル基に対し、o−位またはp−位がニトロ化された
ジフェニルスルホンを含有する3,3′−ジニトロジフェ
ニルスルホンである。最も典型的にはジフェニルスルホ
ンのニトロ化により製造されるもの、また3−ニトロベ
ンゼンスルホニルクロリドとベンゼンのフリーデルクラ
フツ反応で得られる3−ニトロジフェニルスルホンをニ
トロ化して製造されるものでなどがあげられる。これら
の方法により得られるジニトロジフェニルスルホンは、
ニトロ化反応の条件によって異なるが、通常3,3′−DND
Sを60〜95%程度含有し、その他の2,2′−ジニトロジフ
ェニルスルホン、2,3′−ジニトロジフェニルスルホン
および3,4′−ジニトロジフェニルスルホンの異性体化
合物を5〜40%程度含有する。本発明の方法で処理す
れば、これら異性体化合物の大部分を容易に分離除去す
ることができる。
しかし、これらに限定されず、前記の異性体化合物を含
有する粗3,3′−ジニトロジフェニルスルホンが適用で
きる。
本発明の方法で使用する低級アルコールは、タノール、
エタノール、プロパノール等の低級脂肪族一価アルコー
ルや、シクロヘキサノール等の脂環状アルコール、ベン
ジルアルコール等の芳香族アルコール、及びエチレング
リコール等の低級多価アルコール等も使用できるが、ア
ルコキシ化反応速度や回収等の経費を考慮した場合、低
級脂肪族一価アルコールが好ましく、さらに好ましくは
炭素数5以下の脂肪族一価アルコールがよい。
使用するアルコールン量は、粗ジニトロジフェニルスル
ホン中に含まれる3,3′−DNDS以外の異性体含量と等モ
ル以上なら、特に限定されない。が、通常は、溶剤を兼
ねて、攪拌できる程度の量が使用する。すなわち、原料
の粗ジニトロジフェニルスルホンに対して165重量倍
あればよい。また、特にアルコールを1重量倍以下の少
量使用するために、原料およびアルコールに不活性を他
の溶剤に加えて反応させてもよく、この溶剤としては、
ベンゼン、トルエン、モノクロロベンゼン等の芳香族炭
化水素類、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエ
タン等のハロゲン化炭化水素類、ジオキサン、ジグライ
ム、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、チ
ルエチルケトン等のケトン類、N,N−ジメチルホルムア
ミド、N−チルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミ
ダゾリジノン、スルホラン等の非プロトン性極性溶剤類
および水が挙げられる。
次に、使用する塩基性化合物としては、炭酸カリウム、
炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、
および水酸化カルシウム等のアルカリ金属及びアルカリ
土類金属の水酸化物もしくはそれらの炭酸塩、重炭酸
塩、亜硫酸塩及び重亜硫酸塩等が挙げられる。特に、好
ましくは安価な水酸化ナトリウムがよい。また、あらか
じめナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カ
リウムブトキシドのようなアルコラート類として調製さ
れた化合物を使用しても何ら不都合はない。これら塩基
性化合物の使用量は、原料の粗ジニトロジフェニルスル
ホン中に含まれる3,3′−DNDS以外の異性体含量と化学
量論的に当量以上あればよく、好ましくは1,5〜5当量
あれば十分である。
反応温度は、その反応系での沸点以下で適当な反応速度
を与えるように選ばれる。通常は使用するアルコールの
沸点付近で反応させるのが便利である。加圧下でこれよ
り高い温度で実施する事もできるが経済的ではない。
反応の進行は、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマト
グラフィーまたは高速液体クロマトグラフィーにより確
認できる。また、本発明の方法では、反応を促進するた
めの触媒として、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウ
ム塩、クラウンエーテルのような大環状ポリエーテル、
クリプテートのような含窒素大環状ポリエーテル、含窒
素鎖状ポリエーテル、ポリエチレングリコールおよびそ
のアルキルエーテルのような相間移動触媒を加えてもよ
い。
本発明の一般的な実施方法は、原料およよび所定量の塩
基、アルコール、場合によっては他の溶剤を装入し、使
用したアルコールの沸点乃至はそれ以下の温度で反応さ
せ、反応終了後冷却して析出している3,3′−DNDSを
別して高純度の3,3′−DNDSを得ることができる。
〔作用および効果〕
本発明の方法によれば、ジフェニルスルホン等のニトリ
化で得られる粗3,3′−DNDSを極めて容易な方法で高純
度化することができ、なおかつ粗製品中に含有する3,
3′−DNDSをほとんど損失することなく得ることができ
る。また、使用する材料はいずれも安価なものであり、
回収も容易であるので経済的であるばかりでなく、無公
害の方法として推奨できる。すなわち、本発明は従来、
異性体の分離操作が煩雑で経済的に採算がとれなかった
ジフェニルスルホン等のニトロ化法による粗3,3′−DND
Sから有用な3,3′−ジアミノジフェニルスルホンを安価
に製造する方法を提供するものである。このため、3,
3′−DNDSの需要に対して、これを安定的に供給するこ
とができるので、その意義は大きい。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例1 温度計、攪拌装置を備えた反応器に工業用98%硫酸440
gおよびジフェニルスルホン109g(0.5モル)を装入
し、攪拌溶解させながら冷却して温度を0〜2℃の範囲
に保った。同温度で比重1.52の発煙硝酸70.7gを2時間
かけて滴下した。滴下終了後、冷却浴を除き室温まで上
昇させて5時間熟成を行なった。反応終了後、反応液を
氷水1.5に排出し、析出した結晶を過、水洗後乾燥
した。これは粗3,3′−DNDSであり、収量は151.5g(収
率98.3%)で高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によ
る分析の結果は次のとおりであった。
この粗ジニトロジフェニルスルホン30.8g(0.1モル)
と苛性ソーダー1.2g(0.03モル)、メタノール70ml、
トリエチルベンジルアンモニウムクロリド0.5gおよび
水30mlを温度計、攪拌装置および還流冷却器を備えた反
応器に装入し、メタノール水溶液の還流下で8時間反応
した。冷却後、析出している結晶を過、洗浄後乾燥し
て26.8g(収率87.0対粗DNDS)の3,3′−DNDSを得た。
融点は197〜200℃で高速液体クロマトグラフィーによる
純度は次のとおりであった。
実施例2 温度計、攪拌装置を備えた反応器に3−ニトロジフェニ
ルスルホン131.6g(0.5モル)と工業用98%硫酸300g
を装入し、温度0〜2℃で比重1.52の発煙硝酸36gを滴
下し、実施例1と同様にニトロ化反応および後処理を行
なって152.1g(収率98.7%)の粗ジニトロジフェニル
スルホンを得た。このものの高速液体クロマトグラフィ
ーによる分析結果は次のとおりであった。
この粗ジニトロジフェニルスルホン30.8g(0.1モル)
を無水炭酸カリウム1.38g(0.01モル)およびエタノー
ル100mlとにより、還流下で5時間反応させた。
次に、冷却したのち過、洗浄、乾燥して28.7g(収率
93.2%対粗DNDS)の3,3′−DNDSを得た。融点は198〜20
1℃であり、高速液体クロマトグラフィーによる純度は
次のとおりであった。
実施例3 実施例1のニトロ化反応で比重1.52の発煙硝酸のかわり
に比重1.38の硝酸を使用して、ニトロ化温度を30〜40℃
で行なった結果、粗ジニトロジフェニルスルホンが収率
96.9%で得られた。このものの高速液体クロマトグラフ
ィーによる組成は次のとおりであった。
この粗ジニトロジフェニルスルホン30.8g(0.1モル)
を苛性ソーダ2gおよびn−ブタノール75mlとにより、
温度105〜110℃で7時間反応させた。
次に、冷却したのち、過、洗浄、乾燥して21g(収率
68.8%対粗DNDS)の3,3′−DNDSを得た。高速液体クロ
マトグラフィーによる純度は次のとおりであった。
実施例4 実施例1で得られた粗ジニトロジフェニルスルホン30.8
gに対し、苛性ソーダー0.8g、メタノール10mlおよび
トルエン75mlを用い、還流状態で15時間反応させた。冷
却後、過、洗浄して乾燥したところ26g(収率84.4%
対粗DNDS)の3,3′−DNDSを得た。高速液体クロマトグ
ラフィーによる純度は次のとおりであった。
実施例5 実施例3で得られた粗ジニトロジフェニルスルホン15.4
gと苛性ソーダー0.8g、タノール5mlおよびジエチレ
ングリコールジメチルエーテル(ダイグライム)50mlを
温度80〜85℃で5時間反応させた。この反応液を高速液
体クロマトグラフィーで分析したところ次のとおりであ
った。
この不明成分aのピークは3−ニトロベンゼンスルホニ
ルクロリドとアニソールのフリーデルクラフツ反応より
得られたニトロメトキシジフェニルスルホンのピークと
一致することを確認した。
実施例6 実施例2のアルコキシ反応で、エタノールのかわりにn
−ペンタノールを用い、温度105〜110℃で8時間反応さ
せた以外、同様に行なって高速液体クロマトグラフィー
による純度97.23%の3,3′−DNDSを得た(収率92.8%対
粗DNDS)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】異性体化合物を含む粗3,3′−ジニトロジ
    フェニルスルホンを低級アルコールと塩基の存在下で処
    理して実質的にo−位及び/またはp−位にニトロ基を
    有する異性体のみを対応するアルコキシ化合物に転化
    し、そのアルコキシ化合物を分離することを特徴とする
    3,3′−ジニトロジフェニルスルホンの精製方法。
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