JPS5995261A - 溶媒不存在下にジアリ−ルチオエ−テルを製造する方法 - Google Patents

溶媒不存在下にジアリ−ルチオエ−テルを製造する方法

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JPS5995261A
JPS5995261A JP58195930A JP19593083A JPS5995261A JP S5995261 A JPS5995261 A JP S5995261A JP 58195930 A JP58195930 A JP 58195930A JP 19593083 A JP19593083 A JP 19593083A JP S5995261 A JPS5995261 A JP S5995261A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶媒の不存在下に溶融置換芳香族化合物および
無水硫化化合物の間の相互作用によりチオエーテルを合
成する方法番こ関する。更に詳細には、本発明は相転移
(phase transfer )触媒の存在下に、
アルカリ金属硫化物またはアルカリ金属水素硫化物と溶
融置換フタル酸無水物、フタルイミド、ベンゾニトリル
またはニトロベンゼンと相互作用させてジアリールチオ
エーテルを形成する無溶媒法に関する。
本発明以前に、アルカリ金属硫化物でN−置換フタルイ
ミドを変換させることによりチオエーテルビス(フタル
イミド)〔これはビス(チオエーテルフタルイミド)と
しても知られている〕を製造する方法が米国特許第40
54589号に記載されている、また硫化ナトリウムと
ハロ置換無水フタル酸とを相互作用させてチオエーテル
ビス(フタルイミド)を製造することを含む方法が特開
昭55−122757号に記載の使用に基づいている。
当業者は双極性中性溶媒を用いて種々の有機材料の合成
を行なうことは経済的lこしばしば魅力のないものであ
ることを知っている、何故ならばかかる溶媒は高価であ
り、しばしば種々の化学的副反応を受けてそれらを再循
環させるの番こは無用なものにしてしまうからである。
無極性溶媒の使用は経済的に魅力のあるものであるが、
反応を容易にするため無極性溶媒を利用したチオエーテ
ルの形成を含む方法は生成物の低い収率を生せしめる。
    イ木発明は双極性中性溶媒または無極性溶媒を
使用せずに高温で一般式 (式中R1は式 の1価基からなる群から選択した1員であり、R2は水
素であり、あるいはR1とR2は一緒になってフェニル
と共に環構造を形成する I I        )  1 からなる式の群から選択した2価基を表わす、RはC□
〜C8アルキル基およびc6〜C20芳香族基からなる
群から選択した1価基である)のジアリールチオエーテ
ルを製造できることを見出した二とに基づいている。
これろの化合物は高い使用温度および高い酸ヒ安定性で
ポリイミドを製造するのに有用であう。この方法から得
られるチオエーテルの収率は無極性溶媒を利用する方法
の収率より犬であり、あるチオエーテルでは、双極性中
性溶媒を利用する方法の収率よりも収率か大である。双
極性中性溶媒を使用せずにジアリールチオエーテルの高
収率が得られることは、ポリイミドの合成を更5こ経済
的なものにする。
本発明によれば、 fa1式M2Sのアルカリ金属硫化物および式MH8の
アルカリ金属水素硫化物からなる群から選択した無水硫
化化合物、および式 ] の置換芳香族化合物からなる群の1員の混合物を、式 %式% のホスホニウム塩、式 xq(R5)4+Q、− のアンモニウム塩および1,4,7,10゜13.16
−ヘキサオキサシクロオクタデンス(18−クララム−
6)から/Sる群から選択した相転移触媒の触媒量と共
に、7素雰囲気中で5〜18時間150〜240℃の温
度に加熱し、 (b)反応混合物からジアリールチオエーテルを分(礁
し、好ましくは再結晶して、 一般式(1)の化合物を製造する方法を提供する。
上記各式において、Rは前述したとおりであり、R3は
式 の1価基からなる群から選択した1員であり、Xは塩素
、弗素、臭素、沃素およびニトロ基からなる群から選択
した1価の基であり、Yは弗素、臭素、塩素および沃素
からなる群から選択した1価基であり、R4はC1〜C
Xaアルキル基および06〜CI3芳香族基からなる群
から選択した1価基であり R5はC1〜CI6アルキ
ル基からなる群から選択した1価基てあり、Qは臭素お
よび塩素からなる群から選択したハロゲンイオンであり
、Mはナトリウム、リチウムおよびカリウムからなる群
から選択したアルカリ金属である。
一般式(II)で表わされる置換芳香族化合物にはニト
ロ無水フタル酸2よびハロ無水フタル酸を含有する。特
に一般式fl)の無水フタル酸には例えば4−クロロ無
水フタル酸、3−クロロ無水フタル酸、4−ニトロ無水
フタル酸等を含む。
好ましい無水フタル酸は4−クロロ無水フタル酸および
4−ニトロ無水フタル酸である。
一般式(卯で表わされる置換芳香族化合物には、窒素原
子に結合している有機基Rが例えばフェニル基、トリル
基、キシリル基、ナフチル基等の如き芳香族基およびメ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基
等の如きアルキル基を含むN−t&換ハロフタルイミド
およびzq −置換ニトロフタルイミドを含有する。
これらのN−fr?換フタフタルイミド実質的に等モル
の有機アミンnNH2(Rは前述したとおりである)お
よび一般式(Ilの無水フタル酸の間で反応を行なわせ
ることによって一般式(I[lの置換無水フタル酸から
合成できる。
一般式(llIlで表わされるN−置換フタルイミドの
例には、例えば4−クロロ−N−メチルフタルイミド、
4−ニトロ−N−メチルフタルイミド、4−クロロ−N
−フェニルフタルイミド、3−クロロ−N−メチルフタ
ルイミド、3−クロロ−N−フェニルフタルイミド等を
含ム。好ましいフタルイミドは4−クロロ−N−メチル
フタルイミドであり、これは硫化ナトリウムと反応させ
たとき85%という高いジアリールチオエーテル4.4
′−ビス(N−メチルフタルイミド)サルファイドの収
率を与える。
一般式(Ivllこよって表わされる置換芳香族化合物
にば、yが塩素、臭素、弗素および沃素からなる群から
選択したハロゲン基であるハロ置換ベンゾニトリルおよ
びニトロベンゼンを含む。
ハロE Dベンゾニトリルの中4−クロローベンゾニト
リルが好ましく、ハロ置換ニトロベンゼンの中4−タロ
ロー二トロベンゼンカ好マしい。
一般式+1%’l iこよって表わされる他の化合物に
は例えば3−クロロ−ニトロベンゼン、3−クロロ−ベ
ンゾニトリル3よび4−プロモーベンゾニトリルを含む
。使用しうる無水アルカリ金属硫化物の例には例えば硫
化す) IJウムがある。利用しつる無水アル刀り金属
水素硫化物の例には硫化水素ナトリウムがある。市場で
入手しうる無水硫化すl−IJウムを直接使用してもよ
いが、塩化カルシウムの存在下に共漣させて更に硫化ナ
トリウムを乾燥させるのが好ましい。
式 %式%) で表わされるホスホニウム塩およびアンモニウム塩相転
移触媒中に見出されるR4およびR5でそれぞれ表わさ
れる基には、例えばブチル基、ペンチル基、ヘキシル基
、オクチル基、プロピル基、シクロヘキシル基等の如き
アルキル基を含む。更にR4は例えばフェニル基等の如
き芳香族基も含む。更に詳細にはホスホニウム塩および
アンモニウム塩相転移触媒には、例えばテトラブチルホ
スホニウムブロマイド、ブトラブチルアンモニウムブロ
マイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テト
ラシクロへキシルホスホニウムブロマイド、テトラプロ
ピルアンモニウムブロマイド、テトラブチルホスホニウ
ムクロライドおよびテトラブチルアンモニウムクロラド
等を含む。
好ましい相転移触媒は18−クラウン−6およびホスホ
ニウム塩テトラブチルホスホニウムブロマイドおよびテ
トラフェニルホスホニウムブロマイドである。アンモニ
ウム塩触媒を利用した反応試料中に見出される生成物は
、反応中アンモニウム塩の実質的な量が分解することを
示す。ホスホニウム塩はかかる分解を受けるようなこと
はなく、対応するアンモニウム塩よりも目的生成物の高
収率を可能番こする。四番こテトラシクロへキシルホス
ホニウムブロマイドの如き立体障害を示すホスホニウム
塩は、テトラブチルホスホニウムブロマイドの如きii
l 車な有機基を有するホスホニウム塩の有効性を示さ
ない。
反応条件下ジメチルホルムアミドの如き双極性中性溶媒
の少量の存在(無水硫化化合物対溶媒の100:65モ
ル比)は有効な触媒を提供し、65%という大きい生成
物の収率を生せしめることか見出された。
理論に拘束されるのは好まないのであるが、この方法で
得られる生成物の収率は反応混合物内での硫黄アニオン
の溶解度によつ°C決まると信ぜられる。反応温度、相
転移触媒、溶融fθ置換芳香族化合物極性およびジアリ
ールチオエーテル生成物の極性の全てが硫黄アニオンの
溶解度従って生成物の収率に効果を有する。反応温度が
上昇すると硫黄アニオンの溶解度が増大し、一般に同収
率を生せしめる。高極性の置換芳香族化合物は硫黄アニ
オンに対する高溶解度瑚境を提供し、一般(こ生成物の
同収率を生ぜしめ、特に形成されるジアリールチオエー
テルが高極性のものであるときそうである。?L ’l
lk度の触媒のとき、反応混合物の極性は影響を受ける
、従って同収率を得るのに極性触媒も好ましい。生成物
収率はまた利用する相転移触媒の安定性にも依存すると
信ぜられる。ある種の触媒は硫黄アニオンの存在下に劣
化し、反応成分と副反応を生じ、減少した生成物収率を
生せしめる。この分解に対し抵抗性を示す触媒例えばテ
トラブチルホスホニウムブロマイドが高収率を生せしめ
ることが判った。
一般式(n) 、 (Ilおよび[11’lで表わされ
る置換芳香族化合物と前述した無水硫化化合物の間反応
は好ましくは140〜240°Cの範囲の温度で行なう
ことができる。一般式中のジアリールチオエーテルが形
成されるとき、反応媒体の粘度を低下させ、混合物の極
性を維持させるように、利用する置換芳香族化合物の2
倍モルの過剰が好ましい。これは置換芳香族化合物を溶
媒および反応成分として作用させる。利用する相転移触
媒の蚤は、存在する無水硫化化合物のモル数に基づく。
硫化化合物対相転移触媒のモル比は10:1に等しいの
が好ましい。
一般式(Ilで表わされる生成物は濾過によって反応混
合物から回収できる。しかしながらより少ない不純物を
有する生成物の試料を得るためには、生成物を例えばジ
メチルホルムアミド、+lo−クロロベンゼンおよびメ
タノールの如き有機溶媒から再結晶する。好ましい再結
晶法は○−ジクロロベンゼンを反応混合物に加え、13
0〜180℃の温度に加熱し、濾過し、250Cに冷却
し、溶液を256Cで14〜25時間放置するのである
。次いで目的生成物を濾過によって溶液から分離する。
当業者に本発明の実施方法をより良く理解できるように
するため、下記実施例を例示のためそして限定するため
でなく示す。
実施例 1 4−クロロ無水フタル酸(2,Og、0.011モル)
、硫化ナトリウム(0,21f 、 0.002フイト
(0,1’3y、0.0038モル)の混合物を、硫化
すl−IJウムの溶融懸渇液が得られるまで115℃に
窒素雰囲気中に加熱した。次に反応混合物を12時間1
90°C〜200°Cに加熱した。生成物の単離は、2
+11/の臭化エチルと共に乾燥o−ジクロロベンゼン
(207d )を反応混合物に加え、それを25°Cに
冷却させた。臭化エチルは過剰の硫化ナトリウムと反応
させてチオエーテルビスフタルイミド形成を停止する機
能を果りす。25℃で24時間後この溶液から固体4゜
4′−ビス(無水フタル酸)サルファイドを濾過した。
単離した生成物の収率は95°Cの融点を有する生成物
63[有]であった。
同じ条件の下で触媒18−クラウン−6(0,12&、
0.00046モル)を使用して、68%の収率で4,
4′−ビス(無水フタル酸)サルファイドを得た。
18時間間をあけて二つに分けて更に多くのテトラブチ
ルホスホニウムブロマイド(0,26y、o、0007
6モル)を使用すると、70%に収率は増大した。
実施例 2 4−クロロ−N−メチルフタルイミド(4,09,0,
021モル)、硫化ナトリウム(0,40If’、0.
0051モル)、およびテトラブチルホスホニウムブロ
マイド(0,13&、0.0004モル)の混合物を窒
素雰囲気中で160℃で18時間7I[I熱した。生成
物は反応混合物にジメチルホルムアミド(20m?’)
および臭化エチル(2ml )を加え、還流加熱し、次
いで濾過し、混合物を14時間25℃で放置して単離し
た。臭化エチルは、チオエーテルフクルイミド形成を停
止させるように過剰の硫化ナトリワムと反応する機能を
果たす。濾過1こよって融点240°Cを有する固体4
.4′−ビス(N−メチルフタルイミド)サルファイド
を得た。単節ニジた収率は80%であった。同じ量の反
応成分を200°Cで18−クラウン−6(0,08f
 、0.0003モル)を使用すると、4.4’−ビス
(N−メチルフタルイミド)サルファイドを75%の収
率で生成した。
実施例 3 4−クロロベンゾニトリル(3,OQ 、0.022モ
ル)、硫化ナトリウム(0,43g、 0.0055モ
ル)およびテトラブチルホスホニウムブロマイド(0,
13f!、0.00038モル)の混合物を窒素雰囲気
中150°Cに徐々番ど加熱し、この温度で18時間保
った。生成物を2mlの臭イヒエチルと共にメタノ−ノ
ーから再結晶して分離した。
臭化エチルは4.4′−ビス(シアノフェニル)サルフ
ァイドの形成を停止させた。固体4.4’−ビス(シア
ノフェニル)サルファイドi;!45%の収率で得られ
た。これらの条件の下で18−クラウン−6(0,09
8g、0.000:37モル)の使用で75%の収率を
得た。
160°Cでより大量のテトラブチルホスホニウムブロ
マイド(硫化ナトリウム対触媒のモル比2:1)の使用
は収率を75%に増大させた。
実施例 4 4−クロロニトロベンゼン(1,46F/ 、0.01
27モルン、n耐化ナトリウム(0,251、0,00
32モル)およびテトラブチルホスホニウムブロマイド
(0,108g、0.00277モル)の混合物を窒素
雰囲気下18時間220°Cに加熱した。
次に反応混合物をジメチルホルムアミド/臭化エチル溶
液に加え、HPLC法で試験した、これは4.4′−ビ
スCp−二トロフェニル)サルファイドの45.5%の
収率を示した。臭化エチルは4 、4’−ヒス(p−ニ
トロフェニル)サルファイドの形成を停止させる作用を
する。同じ条件下で18−クラウン−6を利用した場合
、4゜4′−ビス(p−ニトロフェニル)サルファイド
の25%収早が得られた。
実施例 5 各種ハロゲン化7” IJ−ルからのジアリールチオエ
ーテルの収率を比較するため、同じ反応条件の下で、種
々のハロゲン化アリールを用いて一連の反応を行なった
。10対1モル比の硫化ナトリウム対触媒を用いて、各
反応容器中てハロゲン化アリール対硫化ナトリウムの4
対1モル比を保った。反応は18時間200°Cで行な
った。表Iに同じ反応条件下で各種ハロゲン化アリール
から得られたジアリールチオエーテルの種々の収率のま
とめを示す。
表1 ルイミド 4−クロロ無水フタル酸      70      
544−ニトロ−N−メチルフタ      26  
     19ルイミド 4−クロロベンゾニトリル      60     
  774−クロロニトロベンゼン       25
       46上記データによって示される如く、
生成物の最高の収率は触媒テトラブチルホスホニウムブ
ロマイドを利用した場合の4−クロロ−N−メチルフタ
ルイミドで得られた。
実施例 6 4.4′−ビス(N−メチルフタルイミド)サルファイ
ドの収率についての触媒および温度の効果を測定するた
め、種々の触媒および温度を用いて一連の硫化ナトリウ
ムと4−クロロ−N−メチルフタルイミドの間の反応を
行なった。8個の反応容器の各々に4−クロロ−N−メ
チルフタルイミド(1,0Of 、 0.0051モル
)および硫化ナトリウム(0,10f 、0.0O12
8モル)を加えた。これらの容器の中の7個lこ同量の
各触媒(0,00095モル)を加えた。これら8個の
茶器の中の6個は窒素雰囲気下18時間約200°Cに
加熱した。テトラブチルホスホニウムブロマイド触媒を
含有する2個の容器はそれぞれ225°Cおよび160
°Cに加熱した。
次に混合物を高圧液体クロマトグラフィ(HPLC)に
よる試験のため同様に処理した。表■に利用した各触媒
および温度で生成した収率のまとめ表■ ブロマイド ホニウムブロマイド テトラブチルアンモニウム   200     18
      34ブロマイド ジメチルポルムアミド      200     1
8       65触媒無し         20
0   18     1018−クラウン−6210
1875 上記デ一タ番こよって示された如く、4 、4’−ビス
(N−メチルフタルイミド)サルファイトノ最高収率は
高温でテトラブチルホスホニウムブロマイドを利用して
得られた。データはまたジメチルホルムアミドかこの方
法のための有効な触媒であることも示した。
実施例 7 4−ニトロ−N−メチルフタルイミド(1,51,0,
00728モル)、硫化ナトリウム(0,155!7.
0.00199モル)およびテトラブチルホスホニウム
ブロマイド(0,0(3!7゜0.000177モル)
の混合物を窒素雰囲気下(2時間)205°Cに徐々に
加熱し、この温度で18時間保った。混合物は160°
Cで固化し、反応時間中固体のままであった。生成物は
2 mlの臭化エチルを含有する乾燥0−ジクロロベン
ゼン(100がl)を加えて180°Cにフ」熱して分
離した。臭化エチルはチオエーテルビス(フタルイミド
)の形成を停止させる作用をする。
IPLC法で測定したとき、4,4′−ビス(N−メチ
ルフタルイミド)サルファイドの収率は26%であった
上記各実施例は、一般式(11で示され、本発明の実施
によって作りうるジアリールチオエーテルの限られた数
のみを代表するものと解すべきである。
特許出願人   ゼネラル・エレクトリック・カンノぐ
ニイ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、  (a)式 %式%) のホスホニウム塩および式 N(R5)4+Q− のアンモニウム塩および18−クララム−6からなる群
    から選択した相転移触媒の触媒量の存在下に、140〜
    240°Cの範囲の温度lこ窒素昇囲気中て5〜18時
    間、式 のアルカリ金属硫化物および式 H3 のアルカリ金属水素硫化物からなる群から選択した無水
    硫化化合物と、式 %式% の置換芳香族化合物からなる群から選択した1員の混合
    物を加熱し、 (bl上記混合物からジアリールチオエーテル生成物を
    回収する ことを特徴とする式 (上記各式中R1は式 の1価の基からなる群から選択した1員であり、R2は
    水素原子であり、あるいはR1とR2は一緒になって、
    フェニル基と共に環構造を形成するからなる群から選択
    した式の2価の基を表わし、Rは01〜C8アルキル基
    およびC6〜C20芳香族基からなる群から選択した1
    価の基であり、R3は式の1価の基の群の1員であり、
    R4はC□〜C16アルキル基および06〜CI3芳香
    族基からなる群から選択した1価の基であり、R5は0
    1〜C16アルキル基から選択した1価の基であり、X
    は塩素、弗素、臭素、沃素およびニトロ基からなる群か
    ら選択した1価の基であり、Yは弗素、臭素、沃素およ
    び塩素からなる群から選択した1価の基であり、Qは臭
    素および塩素からなる群から選択したハロゲンイオンで
    あり、Mはナトリウム、リチウムおよびカリウムの群か
    ら選択したアルカリ金属である)のジアリールチオンエ
    ーテルの製造法。 2、無水硫化化合物が硫化ナトリウムである特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 3、触媒を、テトラブチルホスホニウムブロマイド、テ
    トラフェニルホスホニウムブロマイドおよび18−クラ
    ウン−6からなる群から選択する特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 4、置換芳香族化合物対無水硫化化合物のモル比が4対
    1である特許請求の範囲第1項記載の方法。 5、無水すI−IJウム化合物対相転移触媒のモル比が
    10対1である特許請求の範囲第1項記載の方法。 6、反応工程中温合物に第二の触媒仕込量を添加する工
    程を含む特許請求の範囲第1項記載の方法。 7、  置換芳香族化合物か4−クロロニトロベンゼン
    である特許請求の範囲第1項記載の方法。 8、置換芳香族化合物が4−ニトロ−19−メチルフタ
    ルイミドである特許請求の範囲第1項記載の方法。 9、芳香族化合物を4−クロロ−N−メチルフタルイミ
    ド、4−クロロ無水フタル酸および4−クロロペンゾニ
    トリルからなる群から選択する特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 10、  ジアリールチオエーテル生成物を、0−ジク
    ロロベンゼン、ジメチルホルムアミドおよびメタノール
    からなる群から選択した有機溶媒から再結晶して混合物
    から回収する特許請求の範囲第1項記載の方法。 11、 (a)無水硫化ナトリウムおよび4−クロロ−
    N−メチルフタルイミドおよび有効量のテトラブチルホ
    スホニウムブロマイドの混合物を18時間160°Cに
    加熱し、 (b)上記混合物から4,4′−ビス(N−メチルフタ
    ルイミド)サルファイドを分離することを特徴とする4
    、4′−ビス(N−メチルフタルイミド)サルファイド
    の製造法。 12、 (a) IaC化ナトナトリウムび4−クロロ
    無水フタル酸および有効量のテトラブチルホスホニウム
    ブロマイドおよび16−クラウン−6からなる群から選
    択した相転移触媒の混合物を、。 12時間180〜200’Cの温度に加熱し、(b)上
    記混合物から4,4′−ビス(無水フタルe)サルファ
    イドを分離することを特徴とする4゜−ビス ぎ無水7.“7.酸)ケア、7アイl’o製、ヵ法。 13、 (a3無水硫化ナトリウムおよび4−ニトロ−
    N−メチルフタルイミドおよび有効量のテトラブチルホ
    スホニウムブロマイドの混合物を18時間205°Cに
    加熱し、 (b)上記混合物から4,4′−ビス(N−メチルフタ
    ルイミド)サルファイドを分離することを特徴とする4
    、4′−ビス(Ei−メチルフタルイミド)サルファイ
    ドの製造法。 14、 fal触1JXRのジメチルホルムアミドの存
    在下、窒素雰囲気中で140〜240°Cの温度で、5
    〜18時間、式M2Sのアルカリ金属硫化物および式M
    H3のアルカリ金Mj4水累硫化物からなる群から選択
    した無水硫化化合物、および式 %式% の置換芳香族化合物の群の1員の混合物を加熱し、 (b)上記混合物からジアリールチオエーテル生成物を
    分離することを特徴とする式 (上記各式中、Rは式 の1価の基からなる群から選択した1員であ  3゜リ
     R2は水素であり、あるいはR1とR2は一緒になっ
    て、フェニル核と共に環構造を形成する からなる群から選択した式の2価の基を表わし、RはC
    ,−C,アルキル基およびc6〜Coo芳香族基からな
    る群から選択した1価の基であり、R3は式 の1価の基の群の1員であり、Xは塩素、弗素、臭素、
    沃素およびニトロ基からなる群から選択した1価の基で
    あり、Yは弗素、臭素、沃素および塩素からなる群から
    選択した1価の基であり、Mはナトリウム、リチウムお
    よびカリウムからなる群から選択したアルカリ金属であ
    る)のジアリールチオエーテルの製造法。
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DE3375482D1 (en) 1988-03-03
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