溴代間苯二甲酸化合物的製造方法
2023-08-05 15:06:11 1
專利名稱：溴代間苯二甲酸化合物的製造方法
技術領域：
本發明涉及通過溴化通式(1)表示的間苯二甲酸化合物， (式中，R1、R2各自獨立表示氫原子、或碳原子數為1～6的烷基。)製造溴代間苯二甲酸化合物的方法。溴代間苯二甲酸化合物是聚酯和聚醯胺等代表的各種聚合物的改性劑或多種功能性化學品和醫藥農藥品的重要中間體。
本發明的目的在於提供使用工業上價格便宜的溴，高收率製造溴代間苯二甲酸、特別是選擇性的製造5-溴代間苯二甲酸化合物和4，5-二溴代間苯二甲酸化合物的方法。
即，本發明涉及在含有三氧化硫的溶劑中，通過使用溴來溴化通式(1)表示的間苯二甲酸化合物， (式中，R1、R2各自獨立表示氫原子、或碳原子數為1～6的烷基。)製造溴代間苯二甲酸化合物的方法。
像間苯二甲酸這類芳香環上帶有吸電子基團的化合物的溴化非常困難，即使採用現有技術進行反應，也只能以低的收率生成對應的化合物。本發明人發現了可高收率而且可以選擇性製造單溴體和二溴體的三氧化硫的量、反應溫度和反應時間等反應條件。
下面詳細描述本發明。
原料間苯二甲酸化合物用通式(1)表示， (式中，R1、R2各自獨立表示氫原子、或碳原子數為1～6的烷基。)R1和R2具體表示氫原子、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、1-戊基、2-戊基、3-戊基、3-甲基丁基、新戊基、叔戊基、1-己基、2-己基、3-己基、1-甲基-1乙基丙基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、3，3-二甲基丁基等。
另外，作為通式(1)表示的間苯二甲酸化合物，可列舉，間苯二甲酸或間苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二乙酯、間苯二甲酸甲基乙酯、間苯二甲酸二正丙酯、間苯二甲酸二異丙酯、間苯二甲酸二正丁酯、間苯二甲酸二1-戊基酯、間苯二甲酸二1-己基酯、間苯二甲酸二1-戊基酯及間苯二甲酸二1-己基酯等間苯二甲酸二烷基酯化合物。在這些中，從工業原料的可得性來看優選間苯二甲酸和間苯二甲酸二甲酯類。其中，從能夠經濟製造方面和能夠直接使用市場上出售的商品方面來看，間苯二甲酸作為本反應的原料是合適的。
本發明的特徵在於在含有三氧化硫的溶劑中通過溴進行溴化。目前已知的是像間苯二甲酸這樣的苯基被多個吸電子基團取代的化合物只用溴幾乎不反應。本發明人發現在嘗試通過形成三氧化硫和溴的配位化合物，使溴的溴化能力提高時可以得到單溴體，通過進一步設定條件也可以得到二溴體。
作為含有三氧化硫的溶劑，可以使用有機溶劑，但是通常在硫酸溶劑中，即用發煙硫酸更為便利。另外，也可以使用作為三氧化硫和其他化合物的配位化合物的氯磺酸、三氧化硫·二噁烷配位化合物、三氧化硫·吡啶配位化合物等。這些當中，發煙硫酸較為經濟並且賦予高反應性。
三氧化硫的用量，在製造單溴體的情況下為溴的摩爾數或以下即足夠，可以獲得高選擇性。
另一方面，在製造二溴體的情況下通過使之以溴的摩爾數或以上的量存在而變得有利。
作為發煙硫酸的形態，三氧化硫的濃度可以廣泛選擇，但是通常可使用市場上出售的10～60重量％的商品。另外，10重量％或以下的發煙硫酸，可以通過混合硫酸來調整。
發煙硫酸中三氧化硫的濃度也取決於其他反應條件，低濃度(1～30重量％)適合製造單溴體，高濃度(10～60重量％)適合製造二溴體。
作為溶劑，除了上述硫酸之外也可以使用滷代烴和環丁碸。
作為滷代烴的具體例子，可列舉，四氯化碳、1，2-二氯乙烷(EDC)、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷和1，1，2，2-四氯乙烷等。這些的用量相對於基質優選為1～20重量倍，特別是2～10重量倍最為恰當。
本發明的溴化反應劑的特徵在於使用工業上最經濟的溴。其品質可以直接使用市場上出售的商品。溴的用量在製造單溴體的情況下相對於基質優選為0.5～1.5摩爾倍，在製造二溴體情況下優選為1～3摩爾倍。還有，單溴體和二溴體的生成比，除了溴的用量外，可以根據三氧化硫的濃度、反應溫度和反應時間進行選擇。
本反應必須加熱進行，通常在加壓下實施。反應溫度通常可以在50～200℃之間進行，特別優選為100～160℃的範圍。反應時間根據基質的種類、發煙硫酸量、溴量或反應溫度等改變，但是通常可以在1～100小時實施，通常在3～24小時終止。另外，可以採用氣相色譜或液相色譜確認反應的終點。本反應不管是以間歇式還是連續式均可以實施。
反應終止後，通過在冷卻的大量過剩的水中加入反應溶液，過濾析出的結晶，水洗和乾燥可以得到目標溴體的粗結晶。另外，根據需要，可以重結晶精製。
本發明人研究了多種重結晶溶劑，結果發現溴代間苯二甲酸由於在通常的重結晶溶劑中難溶解而不可以重結晶。針對那些，發現碳原子數為1～5的低級醇類溶劑以高重結晶收率獲得高純度產品。這些中特別是甲醇，從顯示優良的重結晶能力、經濟上也是有利的方面來看，優選作為本溶劑。
作為生成溴體的另一個精製方法，本發明人發現蒸餾法能夠適用。即，反應後的溴代間苯二甲酸的粗結晶在酸催化劑存在下用碳原子數為1～5的低級醇二酯化後，通過蒸餾，目標溴體可以從未反應的原料酯體或二溴體等中分離。作為酸催化劑，可以使用硫酸或對甲苯磺酸，用量相對於間苯二甲酸化合物優選為1～20摩爾％。另一方面，在碳原子數為1～5的低級醇中，在二酯體的沸點上優選甲醇或乙醇。其用量相對於間苯二甲酸化合物通常為5～100摩爾倍。
反應溫度通常在醇的沸點下進行，但是通過在加壓下上升到醇的沸點或以上進行，反應在短時間內完成。在使用甲醇情況下優選為100～180℃。
由於得到的各酯體的沸點高，因此優選在減壓下進行。通常優選在10～1000Pa下進行。根據反應生成物的組成即使簡單蒸餾也可以，但是通常通過精餾可以獲得目標單溴體的高純度產品。
二溴體也可以作為蒸餾的後餾分餾出，但也可以採用重結晶法從餾出單溴體後的釜底殘留物中分離。
另外，在選擇製造單溴體的情況下，由於本反應是逐級反應，因此擔心二溴體的生成。因此，希望在途中停止反應，使得反應體系內僅僅存在間苯二甲酸化合物和單溴代間苯二甲酸化合物，再循環原料。然後如上述那樣，可以通過碳原子數為1～5的低級醇酯化接著進行蒸餾。 (R表示碳原子數為1～5的低級烷基。)
表1
IP間苯二甲酸，5BIP5-溴代間苯二甲酸4，5-DBIP4，5-二溴代間苯二甲酸2，5-DBIP2，5-二溴代間苯二甲酸表2
IP間苯二甲酸，5BIP5-溴代間苯二甲酸4，5-DBIP4，5-二溴代間苯二甲酸2，5-DBIP2，5-二溴代間苯二甲酸接著，通過精餾該產物得到目標產物5-溴代間苯二甲酸二甲酯6.73g(收率49.3％，減壓沸點159℃/4.8mmHg)和相當於原料的間苯二甲酸二甲酯1.67g(收率17.2％，減壓沸點133℃/4.8mmHg)。得到的結晶通過MASS、1H-NMR和熔點確認為5-溴代間苯二甲酸二甲酯和5-溴代間苯二甲酸。
工業上的可利用性按照本發明的方法，可以選擇地並且價格便宜地製造5-溴代間苯二甲酸化合物。
權利要求
1.一種溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，在含有三氧化硫的溶劑中，使用溴來溴化通式(1)表示的間苯二甲酸化合物， (式中，R1、R2各自獨立表示氫原子、或碳原子數為1～6的烷基。)。
2.權利要求1所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，含有三氧化硫的溶劑是發煙硫酸。
3.權利要求2所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，發煙硫酸的三氧化硫濃度是1～60重量％。
4.權利要求1～3任何一項中所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，反應溫度是50～200℃。
5.權利要求2所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，使用相當於間苯二甲酸化合物0.5～1.5摩爾倍的溴，在三氧化硫濃度為1～30重量％的發煙硫酸中，在100～160℃的反應溫度下，溴化間苯二甲酸化合物得到單溴代間苯二甲酸化合物。
6.權利要求5所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，單溴代間苯二甲酸化合物是5-溴代間苯二甲酸化合物。
7.權利要求2所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，使用相當於間苯二甲酸化合物1～5摩爾倍的溴，在三氧化硫濃度為10～60重量％的發煙硫酸中，在100～200℃的反應溫度下，溴化間苯二甲酸化合物，得到單溴代間苯二甲酸化合物和二溴代間苯二甲酸化合物。
8.權利要求7所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，單溴代間苯二甲酸化合物是5-溴代間苯二甲酸化合物，而且二溴代間苯二甲酸化合物是4，5-二溴代間苯二甲酸化合物。
9.權利要求1～8任何一項中所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，溴化反應結束後，將得到的反應粗產物用碳原子數為1～5的低級醇重結晶進行精製。
10.權利要求9所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，碳原子數為1～5的低級醇是甲醇。
11.權利要求1～8任何一項中所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，溴化反應結束後，將得到的反應粗產物在酸催化劑存在下，用碳原子數為1～5的低級醇二酯化後，通過蒸餾分離精製溴代間苯二甲酸化合物。
12.權利要求11所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，酸催化劑是硫酸，在加壓下，在碳原子數為1～5的低級醇的沸點或以上的反應溫度下進行二酯化。
13.權利要求11或12所述的溴代間苯二甲酸化合物的製造方法，其特徵在於，碳原子數為1～5的低級醇是甲醇或乙醇。
全文摘要
本發明涉及在含有三氧化硫的溶劑中，使用溴來溴化通式(1)表示的間苯二甲酸化合物(式中，R1、R2各自獨立表示氫原子、或碳原子數為1～6的烷基。)製造溴代間苯二甲酸化合物、特別是5－溴代間苯二甲酸化合物和4，5－二溴代間苯二甲酸化合物的方法。目的在於提供使用工業上價格便宜的溴，高選擇地製造溴代間苯二甲酸、特別是5－溴代間苯二甲酸化合物和4，5－二溴代間苯二甲酸化合物的方法。
文檔編號C07C67/307GK1431990SQ01810289
公開日2003年7月23日 申請日期2001年5月30日 優先權日2000年6月5日
發明者永井雅規, 鈴木秀雄, 橋場功 申請人:日產化學工業株式會社