JPH0643372B2 - 3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの分離回収方法 - Google Patents

3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの分離回収方法

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JPH0643372B2
JPH0643372B2 JP62212342A JP21234287A JPH0643372B2 JP H0643372 B2 JPH0643372 B2 JP H0643372B2 JP 62212342 A JP62212342 A JP 62212342A JP 21234287 A JP21234287 A JP 21234287A JP H0643372 B2 JPH0643372 B2 JP H0643372B2
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biphenyltetracarboxylic acid
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tetraester
bptt
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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】 [発明の分野] 本発明は、o−フタル酸ジエステルの二量化反応により
生成する反応混合物から高純度の3,3′,4,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルを効率良く
分離回収する方法に関するものである。
[発明の背景] ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルが、二価パ
ラジウム塩を含む触媒の存在下に無溶媒で分子状酸素を
含む気体を反応系に供給しながらo−フタル酸ジメチル
などのo−フタル酸ジエステルを二量化して得られるこ
とは既に知られており、その方法は例えば、特公昭50
−31148号公報、同52−2906号公報、同57
−15098号公報、及び特開昭56−46844号公
報、同60−51151号公報などに記載されている。
上記の方法でo−フタル酸ジエステルから得られる反応
生成物には、主生成物である3,3′,4,4′−ビフ
ェニルテトラカルボン酸テトラエステル(以下、s−B
PTTと略記する)の他に、2,3,3′,4′−ビフ
ェニルテトラカルボン酸テトラエステル(以下、a−B
PTTと略記する)、ビフェニルトリカルボン酸トリエ
ステル、高沸点化合物などが含まれる。これらの反応生
成物のうち、s−BPTTは耐熱性の高い芳香族ポリイ
ミドの製造原料として非常に有用なものであり、上記の
二量化反応におけるs−BPTTへの選択率を向上させ
る技術および上記の反応生成物混合物からs−BPTT
を高収率で回収する技術が従来より検討されている。
o−フタル酸ジエステルの二量化反応により生成物から
s−BPTTを高効率で回収する方法としては、これま
でビフェニルテトラカルボン酸テトラエステル混合物を
一旦加水分解してビフェニルテトラカルボン酸としたの
ち、これから分別結晶により3,3′,4,4′−ビフ
ェニルテトラカルボン酸を分離回収する方法が主流であ
った。このような分別結晶操作を利用する分離回収操作
については前掲公報に詳しい記載がある。すなわち、
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
ラエステル(s−BPTT)と2,3,3′,4′−ビ
フェニルテトラカルボン酸テトラエステル(a−BPT
T)とは通常の溶媒に対する溶解性が近似しており、ま
た共に高沸点でかつ沸点が近似しているところから、エ
ステル体のままでs−BPTTとa−BPTTとを互い
に分離することが非常に困難であったために、その混合
物を加水分解して、溶解性が互いに離隔したカルボン酸
の形にして分別結晶する方法が開発対象となっていた。
[発明の目的] 本発明は、o−フタル酸ジエステルの二量化反応により
生成する反応混合物から高純度の3,3′,4,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルを効率良く
分離回収する新規な方法を提供することを目的とする。
本発明は特に、反応生成物であるビフェニルテトラカル
ボン酸テトラエステルを加水分解することなく直接、
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
ラエステルを高い効率にて分離回収することのできる方
法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、極めて高い純度の3,3′,4,4′
−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルを簡単な
操作にて提供することも、その目的とする。
[発明の要旨] 本発明は、二価パラジウム塩を含む触媒の存在下に無溶
媒で加熱下のo−フタル酸ジエステルに分子状酸素を含
む気体を供給することにより生成した3,3′,4,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステル、
2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
ラエステル、ビフェニルトリカルボン酸トリエステル及
び高沸点生成物を含む反応混合物から触媒成分および未
反応o−フタル酸ジエステルを除去した反応生成物混合
物から高純度の3,3′,4,4′−ビフェニルテトラ
カルボン酸テトラエステルを分離回収する方法であっ
て、 反応生成物混合物を減圧下、薄膜蒸発装置を用いて高沸
点生成物以外の反応生成物を蒸発させて回収する工程、 蒸発回収された反応生成物を精留塔を用いて精留して、
2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
ラエステル及びビフェニルトリカルボン酸トリエステル
を留去する工程、 上記精留工程の留去残生成物(缶液)を、塔頂圧力5ト
ール以下、塔底温度320℃以下の条件下の精留塔を用
いて精留して、留出物として3,3′,4,4′−ビフ
ェニルテトラカルボン酸テトラエステルを回収する工
程、 を含むことを特徴とする3,3′,4,4′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸テトラエステルの分離回収方法にあ
る。
[発明の詳細な記述] 本発明は、上述のように、二価パラジウム塩を含む触媒
の存在下、実質的に溶媒の存在しない条件にて、加熱下
にあるo−フタル酸ジエステルに分子状酸素を含む気体
を供給することによってo−フタル酸ジエステルを二量
化する際に生成する種々の反応生成物から、直接3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエ
ステルを高い収率で分離回収する方法を提供するもので
ある。
本発明の分離回収方法は、反応混合物から公知の方法に
従って、触媒成分および未反応o−フタル酸ジエステル
を除去したのち、その反応生成物混合物について少なく
とも二種の工程による処理を行なうことにより3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエ
ステルを分離回収する方法である。
以下、上記の二種の工程について詳しく説明する。
本発明の第一工程は、触媒成分および未反応のo−フタ
ル酸ジエステルを除去して得られた反応生成物混合物を
減圧下にて加熱することにより、s−BPTTより高い
沸点を有する高沸点生成物以外の反応生成物を蒸発させ
て回収する工程である。すなわち、反応生成物中には複
雑な副反応により生成する樹脂状物あるいは類似の高沸
点生成物が存在するため、これを分離する目的で蒸発操
作を行ない、目的のs−BPTTを含む蒸発回収物を得
る。この蒸発操作は、目的物質であるs−BPTTの分
解を極力避けるために、被蒸発物を高温に長時間置くこ
とを必要としない蒸発装置を用いることが好ましい。従
って、この第一工程の蒸発操作は、公知の薄膜式蒸発装
置を用いる。
第二工程は、第一工程で得られた蒸発物(蒸発回収され
た反応生成物)からa−BPTT、ビフェニルトリカル
ボン酸トリエステルなどのs−BPTTよりも低沸点の
反応生成物(以下、単に低沸点生成物ということがあ
る)を除去するための工程であって、精留塔を用いて実
施する。第二工程の精留は、塔頂圧力5トール以下、塔
底温度320℃以下で行なうことが必要である。
上述のように、高真空下の厳しい条件による精留操作を
実施することにより、s−BPTTの分解を避けなが
ら、低沸点生成物をs−BPTTから高い精度で分離す
ることが可能となる。
第二工程は、さらに、上記低沸点生成物を除去する前段
と、第一工程から随伴する高沸点生成物を除去してさら
にs−BPTTを精製する後段とに分けて実施する。
上記第二工程前段の精留条件は、塔頂圧力0.1〜3.
0トール、塔頂温度150〜240℃、塔底圧力2〜1
0トール、塔底温度250〜320℃であることが好ま
しく、さらに塔頂圧力0.5〜1.5トール、塔頂温度
180〜240℃、塔底圧力2〜5トール、塔底温度2
80〜320℃であることが特に好ましい。
上記の圧力の範囲で操作するためには、精留塔の充填物
の圧力損失は、6mmHg/m以下とすることが好まし
く、3mmHg/m以下とすることが特に好ましい。
上述の条件下に操作することにより、第二工程前段の精
留塔で得られる缶液は充分高い純度のs−BPTTを含
んでいるが、s−BPTTを耐熱性を優れた芳香族ポリ
イミドの原料モノマーのひとつとして用いるためには、
さらにビフェニルトリカルボン酸トリエステルの含量が
低減したs−BPTTであることが好ましい。このため
に、上記の缶液をさらに精留して、留出物として3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエ
ステルを回収することが好ましい(第二工程後段)。
上記第二工程後段の精留条件は、塔頂圧力0.1〜3.
0トール、塔頂温度180〜320℃、塔底圧力2〜8
トール、塔底温度260〜320℃であることが好まし
く、さらに、塔頂圧力0.5〜1.5トール、塔頂温度
250〜300℃、塔底圧力2〜5トール、塔底温度2
80〜310℃であることが特に好ましい。
上記の圧力の範囲で操作するために、精留塔の充填物の
圧力損失を、6mmHg/m以下とすることが好まし
く、3mmHg/m以下とすることが特に好ましい。
上述の第二工程前段および後段の精留塔に使用する充填
物は、圧力低下の少ない特殊な細線で構成された網材で
あることが好ましく、このような網材として、スルザー
BXパッキング(住友重機械工業(株)より入手可
能)、ROMDOPAK(月島機械製作所(株)製)、
およびジュアルパック(日本化学機械(株)製)などを
挙げることができるが、スルザーBXパッキングが好ま
しい。
次に、添付した図面を参照しながら、本発明の二量化反
応生成物からの3,3′,4,4′−ビフェニルテトラ
カルボン酸テトラエステルの分離回収方法について更に
詳しく説明する。
二量化反応液から、公知の方法により、触媒成分を還元
除去し未反応o−フタル酸ジエステルを留去した後、第
1図の薄膜蒸発機1にて、高沸点生成物よりも沸点の低
い全成分を留出させる。この留出液は、s−BPTT、
a−BPTT、ビフェニルトリカルボン酸トリエステ
ル、及び微量の高沸点生成物からなる。上記の留出液
を、導管2にて精留塔3に導く。
この精留塔は、上記の留出液を上述の圧力および温度条
件下に処理し、a−BPTT、ビフェニルトリカルボン
酸トリエステルなどのs−BPTTより沸点の低い化合
物を留去し、s−BPTTを主成分とし、微量の高沸点
生成物などが混在している缶液を回収する工程である。
上記の精留工程(第二工程前段)の実施に際して、精留
塔は所望により、直列に複数塔を配置することができる
が、設備及び経費の面から二塔の精留塔にて処理するこ
とが好ましい。
すなわち、前記薄膜蒸発機1の留出物は、まず、精留塔
3にて精留され、この精留操作により、塔頂部にて低沸
点生成物及び微量のs−BPTTが得られ、塔底部にて
s−BPTTを主成分とする缶液が得られる。次に、精
留塔3の塔頂部に得られた留出物を、導管4により精留
塔5に導き、さらに精留操作を行なう。この精留操作に
より実質的に低沸点生成物を留去分離し、缶液を導管6
により精留塔3に還流することにより、精留塔3の留出
物に含まれるs−BPTTを効率よく回収する。
第二工程後段の精留操作は、上記の精留塔3の缶液を高
沸精留塔8にて上述の圧力および温度条件下に処理し、
留出物をs−BPTTとして回収する工程である。一
方、高沸精留塔8の塔底部にて得られる高沸点化合物及
び微量のs−BPTTを、薄膜蒸発機1に還流しs−B
PTTを回収する。上記の精留工程(第二工程後段)の
実施に際して、高沸精留塔は所望により直列に複数塔を
配置することができるが、設備及び経費の面から二塔の
精留塔にて処理することが好ましい。
すなわち、上記の精留塔3の缶液を、まず、導缶7にて
精留塔8に導き精留する。この精留により、塔頂部から
主としてs−BPTTが留去する。次いで、精留塔8の
塔頂部に得られた留出物を導管9にて精留塔10に導
き、さらに精留操作を繰返す。この精留操作により、塔
頂部に目的とする高純度のs−BPTTが得られる。
精留塔10の缶液は、高沸点生成物およびs−BPTT
からなるので、該缶液を導管11により精留塔8に還流
して、s−BPTTを回収する。また、精留塔8の缶液
は、主として高沸点生成物からなるが、わずかにs−B
PTTを含むので、該缶液を導管12により薄膜蒸発機
1に還流して、s−BPTTを回収する。
本発明の方法により分離回収されたs−BPTT(3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエ
ステル)は、公知の方法、例えば高温高圧で加水分解す
る方法、または酸もしくはアルカリを添加して加水分解
する方法などによって加水分解し、3,3′,4,4′
−ビフェニルテトラカルボン酸とすることができ、これ
をさらに高温に加熱することによって無水化して、耐熱
性の優れた芳香族ポリイミドのモノマー原料のひとつと
して重要な、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカ
ルボン酸二無水物を得ることができる。
[発明の効果] 本発明の分離回収方法を利用することにより、蒸発操作
などによって熱劣化を生じることなくs−BPTTを分
離精製することができ、従来公知の晶析、加水分解の
後、再結晶により異性体を分離する方法に比べて、効率
よく純度の高いs−BPTTを連続的に得ることができ
る。
本発明の分離回収方法により得られるs−BPTT
(3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テ
トラエステル)は、高純度で、特にs−BPTTを利用
したポリイミド形成反応の障害となるビフェニルトリカ
ルボン酸トリエステルの混在量が0.1重量%以下と非
常に少ないため、エステルのまま、または酸二無水物
(3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二
無水物)などの誘導体の形で、耐熱性芳香族ポリイミド
の製造に非常に有利に使用することができる。
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
[実施例1] o−フタル酸ジメチルを、酢酸パラジウム、o−フェナ
ントロリンおよび酢酸銅からなる触媒を用いて、無溶
媒、分子状酸素の存在下、常圧、220℃で10時間反
応させて二量化した。上記触媒を還元除去し、未反応o
−フタル酸ジメチルを回収した後、該二量化生成物の混
合物を第1図にフローシートを示した工程にて精留し、
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
ラメチル(s−BPTTM)を精留塔10の塔頂部の留
出物として回収した。各精留塔には、いずれもスルザー
BXパッキンを充填した。各精留塔の操作条件を第1表
に示す。
上述の方法により回収された精留塔10の塔頂部の留出
物の組成を第2表に示す。
[比較例1] 実施例1において得られた二量化反応生成物をから、同
様にして触媒を除去し、未反応o−フタル酸ジメチルを
回収し、次いで薄膜蒸発機1により蒸発回収した混合物
を、精留する代りに、その混合物(蒸発回収物)とメタ
ノールとを1:4の割合(体積比)でライン混合機で混
合し、25℃で冷却晶析、遠心分離して、精製ビフェニ
ルテトラカルボン酸テトラメチル結晶を得た。
上述の結晶の組成を第2表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の分離回収方法の実施に好ましく採用
される分離回収操作を示すフローシートである。 1:薄膜蒸発機、2:導管、3:精留塔、4:導管、
5:精留塔、6:導管、7:導管、8:精留塔、9:導
管、10:精留塔、11:導管、12:導管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二価パラジウム塩を含む触媒の存在下に無
    溶媒で加熱下のo−フタル酸ジエステルに分子状酸素を
    含む気体を供給することにより生成した3,3′,4,
    4′−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステル、
    2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
    ラエステル、ビフェニルトリカルボン酸トリエステル及
    び高沸点生成物を含む反応混合物から触媒成分および未
    反応o−フタル酸ジエステルを除去した反応生成物混合
    物から高純度の3,3′,4,4′−ビフェニルテトラ
    カルボン酸テトラエステルを分離回収する方法であっ
    て、 反応生成物混合物を減圧下、薄膜蒸発装置を用いて高沸
    点生成物以外の反応生成物を蒸発させて回収する工程、 蒸発回収された反応生成物を精留塔を用いて精留して、
    2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸テト
    ラエステル及びビフェニルトリカルボン酸トリエステル
    を留去する工程、 上記精留工程の留去残生成物を、塔頂圧力5トール以
    下、塔底温度320℃以下の条件下の精留塔を用いて精
    留して、留出物として3,3′,4,4′−ビフェニル
    テトラカルボン酸テトラエステルを回収する工程、 を含むことを特徴とする3,3′,4,4′−ビフェニ
    ルテトラカルボン酸テトラエステルの分離回収方法。
JP62212342A 1987-08-26 1987-08-26 3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸テトラエステルの分離回収方法 Expired - Lifetime JPH0643372B2 (ja)

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