JP2001512485A - ｎ−プロピルブロミドの同時生成を伴うテトラブロモビスフェノール−Ａの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ビス−またはトリスフェノール類の臭素化中のｎ−プロピルブロミドの製造法は、臭素化溶剤として非水性ｎ−プロパノールを用いて、臭素化ビスフェノールまたはトリスフェノールと同時に生成する市場性ある収量のｎ−プロピルブロミドを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 ｎ−プロピルブロミドの同時生成を伴うテトラブロモビスフェノール−Ａの 製造法 発明の分野 本発明は概してビス−およびトリスフェノール類の製造、より詳細には市場性 のあるｎ−プロピルブロミドの同時生成を伴うテトラブロモビスフェノール−Ａ の製造法に関する。 発明の背景 テトラブロモビスフェノール−Ａ（ＴＢＢＰＡ）は世界中で出来高の最も大き な臭素化難燃剤である。或るプラスチックからの火災の恐れを低減させる場合の その広範囲に及ぶ効用は或る程度はその経済性による。さらにまたその低製造コ ストは、市場性のあるメチルブロミド（有効な土壌燻蒸剤）をＴＢＢＰＡと同時 製造する方法による。 メチルブロミドは現在地球オゾン層減少の一因として疑いがもたれている。メ チルブロミドの販売に関して厳しい規制が課せられようとしている。したがって 低製造コストを維持するためには別の市場性のある薬品をＴＢＢＰＡと同時製造 するのが望ましいであろう。 精密洗浄業界では近年脱脂溶剤としてｎ−プロピルブロミドが関心を得ている 。実在する現存市場および市場の成長予測のために、高品質のｎ−プロピルブロ ミドを経済的に製造する方法が望まれる。販売用としてＴＢＢＰＡおよびｎ−プ ロピルブロミドを共に製造する経済性はいずれも本明細書に概説する同時製造法 を用いて改善される。 随伴するメチルブロミドの減少を伴う先行技術のＴＢＢＰＡ製造法は、典型的 に水性Ｃ₁〜Ｃ₄アルコールの存在下におけるビスフェノールＡ（ＢＰＡ）の臭素 化を含む。ＴＢＢＰＡを生成させるために水性ｎ−プロパノール溶剤系が用いら れているけれども、水性エタノール溶剤系中で生成するＴＢＢＰＡ製品と比べ てより洗浄しにくいＴＢＢＰＡ製品を低収量で生成することが知られている。 他の先行技術の方法は、生成するアルキルブロミド類の量を減少させるために 酸化剤とともに水性アルコール類または非極性溶剤を使用している。しかし、今 日まで知られているいずれの先行技術も単一溶剤として非水性ｎ−プロパノール の使用を開示しておらず、そしてその反応条件は市場性のあるｎ−プロピルブロ ミドの生成を最大限にするように調節することができないことが知られている。 したがって、経済性がこの有効な製品のとぎれない世界的使用を持続させるが 、潜在的に有害なメチルブロミドを生成しないＴＢＢＰＡ製造法に対する要望が 存在する。本発明は該要望に対処するものである。 発明の概要 本発明の１つの態様を簡単に述べると、ビスーまたはトリスフェノール類の臭 素化中のｎ−プロピルブロミドの改良製造法が提供される。本発明の１つの態様 では、臭素化溶剤として非水性ｎ−プロパノールを用いて、臭素化ビスフェノー ルまたはトリスフェノールと同時に生成する市場性ある収量のｎ−プロピルブロ ミドが提供される。 本発明の１つの目的は、市場性あるｎ−プロピルブロミドを同時生成するビス （ジブロモフェノール類）または臭素化トリスフェノール類の経済的製造法を提 供することにある。 本発明の他の目的及び利点は以下の説明から明らかになろう。 好適な態様の記述 本発明の原理の理解を深めるために、好ましい態様に言及し、該態様を説明す るために特定な言葉を使用する。それでもやはり、それによって発明の範囲の限 定が意図されるものではなく、例示した態様における該変更およびさらなる修正 、ならびに本明細書に例示される本発明の原理の他の適用は、本発明が関係する 分野の専門家が通常思い浮かべると考えられるものであることは理解されよう。 本発明は、臭素の存在下で非水性ｎ−プロパノールとビスフェノールまたはト リスフェノール類とを結合させることにより高品質のｎ−プロピルブロミド、ビ ス（ジブロモフェノール類）および臭素化トリスフェノール類のいずれをも同時 に生成させる方法を提供する。 本明細書で使用する「ビスフェノール」という用語には４，４’−メチレンジ フェノール、２，２’−メチレンジフェノール(ビスフェノールＦ)、４，４’− エチリデンジフェノール、４，４’−イソプロピリデンジフェノール(ビスフェ ノールＡ)、４，４’−イソブチレンジフェノール、４，４’−ｓｅｃブチレン ジフェノール及び４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン（ビスフェノール Ｓ）のようなアルキリデンジフェノール類が含まれるが、これらに限定されるも のではない。これらのビスフェノール類は市販されているか、または本発明分野 の専門家によって容易に製造される。たとえば、４，４’−イソプロピリデンジ フェノールはＪｅｎｓｏｎの米国特許第２，４６８，９８２号（本明細書に参照 として組み入れてある）に記載されているようにフェノールとアセトンから製造 することができる。さらに、該方法はビフェノール、およびレゾルシノールを含 むヒドロキシフェノール類に適用することもできる。しかし、アルキリデンジフ ェノールの中ではＢＰＡがもっとも好ましい反応物である。 本発明は、最初にビスフェノールまたはトリスフェノール類を非水性ｎ−プロ パノールに加えて、バッチ法の場合にはビスフェノールまたはトリスフェノール が好ましくは約２重量％〜約７０重量％、ビスフェノールまたはトリスフェノー ルがもっとも好ましくは約２０〜約４０重量％の混合物を形成させることによっ て行うのが好ましい。出発時のビスフェノールまたはトリスフェノール濃度が同 時生成のビス（ジブロモフェノール）または臭素化トリスフェノールの品質およ び収量に影響を及ぼすことがある。 臭素化反応中にｎ−プロパノール溶剤およびビスフェノールまたはトリスフェ ノールに付帯的な僅かな水分の存在することが好ましい。たとえば、反応混合物 は、臭素化反応中に好ましい態様では１０％未満の水分を含有し、より好ましい 態様では８％未満の水分を有し、もっとも好ましい態様では５％未満の水分を有 する。他の態様では、臭素化反応中に水分が実質的に存在しない。以下にとくに 言及しなければ、「非水性」とは１０％未満の水分を意味する。 ビスフェノール類が反応物の場合には、装入ビスフェノール１モル当たり好ま しくは約４．０〜約４．５モルの臭素、装入ビスフェノール１モル当たりさらに 好ましくは約４．０〜約４．２モルの臭素をビスフェノールおよび非水性ｎ−プ ロパノール溶液に加える。トリスフェノール類が反応物の場合には、装入トリス フェノール１モル当たり好ましくは約５〜約７モルの臭素をトリスフェノールお よび非水性ｎ−プロパノール溶液に加える。反応温度は臭素の添加中、４０℃未 満に維持するのが好ましく、２５℃未満に維持するのがさらに好ましい。臭素装 入物の適時添加に備えるためには外部冷却が必要である。 アルキリデンビス（ジブロモフェノール）の臭素化およびｎ−プロピルブロミ ドの同時生成が継続する間の特定時間の間特定温度に臭素化混合物を保持する。 ｎ−プロピルブロミドの量およびビス（ジブロモフェノール）または臭素化トリ スフェノールの品質を制御するように該保持時間及び温度を調節することができ る。概して、より温度が高くて保持時間がより長いとｎ−プロピルブロミドの生 成は増大するが、ビス（ジブロモフェノール）および臭素化トリスフェノールの 低収量及びビス（ジブロモフェノール）および臭素化トリスフェノールの低品質 をもたらす。保持時間は約０〜約２４時間で、もっとも好ましくは約１〜約１６ 時間である。保持温度は好ましくは約１０℃〜約９０℃である。 保持時間中及び好ましくは保持時間の最後に生成したｎ−プロピルブロミドの 一部または全部を反応混合物から取出して、当業者が熟知する蒸留法または他の 手段を用いて捕集することができる。たとえば、反応器に真空を付加して反応混 合物をｎ−プロピルブロミドの沸点を上回る温度に加熱するか、または反応混合 物中に不活性ガスを表面より下で分散させることにより、反応器からｎ−プロピ ルブロミドを蒸気として取出すことができる。いったん反応器から取出すや、ｎ −プロピルブロミド蒸気を凝縮させる。本方法では、単純な蒸留法を用いて９５ ％を上回る純度のｎ−プロピルブロミドを得ることができる。 ビスフェノールまたはトリスフェノールの臭素化が完了し、所望の保持時間が 行われ、そしてｎ−プロピルブロミドの一部または全体を、場合により反応器か ら取り出した後、同時生成したビス（ジブロモフェノール）または臭素化トリス フェノールを回収する。ビス（ジブロモフェノール）または臭素化トリスフェノ ールの回収法は本発明の本質部分ではないが、本方法においては反応塊に水を加 えて溶液から生成物の沈殿を誘起および／又は完了させることを含む。本方法で は、水は臭素化が実質的に完了した後に加えられ、また保持時間の前後、そして 反応器からｎ−プロピルブロミドの除去を続けている場合にはその前後に水を加 えることができる。水の添加に先立って、生成物結晶の特性を調節するために反 応塊を冷却し、また沈殿水を温めることができる。このことは、濾過速度、洗浄 効率、および製品純度のようなパラメータを最適化するために重要であろう。 反応塊に装入される水は、ｎ−プロピルブロミド生成のレベルを減少させると いう付加的作用を有することができる。保持期間の初期に加えた水は保持期間の 後期に加えた水よりも少ない量のｎ−プロピルブロミドを生じさせる。水添加量 と、ビス（ジブロモフェノール）または臭素化トリスフェノールの品質とともに ｎ−プロピルブロミドの量に対する実験目的に関する方法論とを調和させること が重要である。他の分離法は沈殿を強制するために別の非溶剤を用いるかもしれ ず、あるいはプロパノールの一部を留去し、濃縮物から固体を濾過することによ る反応塊の濃縮に依存することも有り得るであろう。ビスフェノールがＢＰＡの 場合には、本方法によって作った同時生成ＴＢＢＰＡは液体クロマトグラフィー により測定すると９５％を上回る純度を有する。 固体分離の方法に関係なく、固体はさらに残留溶剤、過剰酸(acidity)、また は未反応臭素を除くために洗うことができる。製品の品質を向上させるために洗 液に薬剤を加えることができる。 さらに、または保持期間中のｎ−プロピルブロミドの回収の別法として、蒸留 法を適用するか、または当業者が公知の抽出法に限定されないような他の手段に よって反応母液からｎ−プロピルブロミドを回収することができる。 この方法はバッチ法または連続法のいずれかで行うことができる。連続法に行 う場合には、より希釈した溶液が好ましいであろう。いずれにせよ臭素化の際の 発熱量を製品の品質とバランスさせなければならない。 非水性ｎ−プロパノールは、メチレンクロリド、エチレンジクロリド、または クロロベンゼンのような少量の非水性溶剤を含むことができるが、無希釈で用い るのが好ましい。 ここで前記方法を用いる特定実施例に言及する。この実施例は好ましい態様を さらに十分に説明するために提供するためのものであって、それによって本発明 の範囲を限定するためのものではないことを理解されたい。 実施例１ｎ−プロピルブロミドの除去に関する典型的な反応 ２リットルの丸底フラスコに冷却器、撹拌機、温度計および滴下漏斗を取り付 けた。このフラスコに５１５グラムの非水性ｎ−プロパノールおよび２２８グラ ムのＢＰＡを装入した。撹拌されている反応器内容物に３５℃を超えない温度で １時間にわたり６５０グラムの臭素を加えた。臭素添加の完了時に、反応容器の 内容物を還流温度（当初は７９℃であった）に加熱した。還流期間中に、反応容 器に白色スラリーが形成した。還流３時間後、ポットからサンプリングし、ガス クロマトグラフィーによって反応物に装入したＢＰＡ１グラム当たり生成した２ ．１６グラムのｎ−プロピルブロミドを含有することを認めた。蒸留法を用いて 反応容器からｎ−プロピルブロミドの一部をストリッピングした。ストリッピン グ中に２３３グラムの蒸留物(ｎ−プロピルブロミドの純度が９５％であった)を 捕集した。 当業者に公知の標準実験法を用いてＴＢＢＰＡを沈殿させ、ブフナー漏斗を用 い６０℃で濾過して反応混合物から取出した。同時生成物を洗い、乾燥して液体 クロマトグラフィーによって９９％ＴＢＢＰＡの純度を有することを見出した。 実施例２低ＢＰＡ濃度 冷却器、撹拌機、温度計および滴下漏斗を備えた２リットルの反応容器に７２ １グラムの非水性ｎ−プロパノールおよび８０グラムのＢＰＡを入れた。撹拌し つつある反応容器内容物に３５℃を超えない温度で２時間未満の間に２２８グラ ムの臭素を加えた。臭素添加が完了すると、反応容器内容物を還流温度（当初は ８６℃であった）に加熱した。還流期間中に、反応容器に淡黄色スラリーが形成 した。３時間還流後に蒸留法を用いて反応容器からｎ−プロピルブロミドをスト リッピングした。５９％ｎ−プロピルブロミドを含有する１４５グラムの蒸留物 を捕集した。 ＴＢＢＰＡを、当業者が公知の標準実験法を用いて沈殿させ、そしてブフナー 漏斗を用いて１０℃で濾過することによって反応混合物から取出した。同時生成 物を洗って乾燥した。捕集されたＴＢＢＰＡの純度が９８％であった。 実施例３高収量のｎ−プロピルブロミドおよびＴＢＢＰＡ 冷却器、撹拌機、温度計及び滴下漏斗を備えた２リットルの反応容器に７８７ グラムの非水性ｎ−プロパノールおよび２２８グラムのＢＰＡを入れた。その後 、撹拌されている反応容器内容物に２５℃を超えない温度で３０分未満の間に６ ５５グラムの臭素を加えた。臭素添加が完了すると、反応容器内容物を還流温度 (当初は９０℃であった)に加熱した。還流２．５時間後に、反応器内容物をサン プリングし、ガスクロマトグラフィー分析によって、反応器に装入したＢＰＡ１ グラム当たり１.４７グラムのｎ−プロピルブロミドを含有することが認められ た。 ＴＢＢＰＡ同時生成物を、当業者に公知の標準実験法を用いて反応混合物から 沈殿させた後、ブフナー漏斗を用い３０℃で濾過することにより反応混合物から 取出した。このＴＢＢＰＡを洗って、乾燥した。捕集したＴＢＢＰＡは、液体ク ロマトグラフィー分析により９５％の化学的収率と９９％の純度を有した。 実施例４−７および比較例８１．ｎ−ＰｒＢｒ＝ｎ−プロピルブロミド ２．臭素添加前に非水性ｎ−プロパノールおよびＢＰＡとともに水を装入した。 表１に示した実施例４−８は下記パラメータを共有する：すなわち、 ２００グラムのＢＰＡ装入； 約２０℃において約２時間で５８５グラムの臭素を添加； 指示保持温度において約２時間の保持期間； ｎ−プロピルブロミドの現場測定；および 典型的な実験法を用いるＴＢＢＰＡの沈殿及び単離である。 表１の実施例４および５は、反応温度の変更が形成されるｎ−プロピルブロミ ドの生成量にいかに影響を及ぼすことがありうるかを示す。 実施例６および７は、反応中に装入された非水性ｎ−プロパノールの量がｎ− プロピルブロミドの生成には影響を及ぼさなかったが、同時生成したＴＢＢＰＡ の品質には影響を及ぼしたという事実を示す。 実施例８は、水がｎ−プロピルブロミド生成に関して示すことができるマイナ ス効果の比較例である。実験８において、水中のｎ−プロパノール濃度が５５％ の場合には、非水系実施例４−７と比較すると、反応及び保持時間中に生成した ｎ−プロピルブロミドのレベルの低下が顕著である。 実施例９反応母液からのプロピルブロミドの生成 ２リットルの丸底フラスコに温度計、撹拌機および冷却器に接続した１０”の 断熱カラムを取り付けた。フラスコに７６１グラムの典型的なｎ−プロピルアル コール／テトラブロモビスフェノール−Ａ母液を装入した。この母液は、ガスク ロマトグラフィーにより測定すると２０グラムのプロピルブロミドを含有した。 フラスコ中の物質を撹拌しながら加熱した。蒸留物の捕集を、塔頂温度が６１℃ のときから開始した。蒸留は９１℃の塔頂温度に達するまで６時間続けた。合計 ５３８グラムの蒸留物を捕集した。蒸留物はガスクロマトグラフィーによって２ １８グラムのｎ−プロピルブロミドを含有することが認められた。蒸留の全過程 で生成したｎ−プロピルブロミドは臭素化反応中に装入したＢＰＡ１グラム当た り０．９９グラムのｎ−プロピルブロミドに相当した。 本発明を前記説明において詳細に例示しかつ説明したけれども、前記は特質が 例示的であって、限定的ではないとみなすべきで、好ましい態様のみが示され、 記載されているので、本発明の精神内に入るすべての変化及び修正は保護される のが望ましいと理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャーラー，スティーヴン・シー アメリカ合衆国インディアナ州47906，ウ エスト・ラファイエット，コートハウス・ ドライブ 3035，アパートメント １ディ ー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ｎ−プロピルブロミドおよび臭素化ビスフェノール類の同時製造法であっ て、前記方法が、 ａ）ビスフェノール類を非水性ｎ−プロパノールに溶解して反応溶液を形成さ せ； ｂ）該反応溶液を臭素と接触させて臭素化ビスフェノールを生成させ； ｃ）該生成ｎ−プロピルブロミドを回収し；そして ｄ）該臭素化ビスフェノールを回収すること を含む方法。 ２．前記溶解工程が、ビスフェノールを非水性ｎ−プロパノール中に溶解して ビスフェノールが２重量％〜７０重量％の反応溶液を生成させることを含む請求 項１記載の方法。 ３．前記方法が、臭素化ビスフェノールの生成を促進させるために該反応溶液 を１０℃〜９０℃の温度に加熱することをさらに含む請求項１記載の方法。 ４．前記方法が、該加熱反応溶液の温度を、０〜２４時間の間１０℃〜９０℃の 範囲内に保つことをさらに含む請求項３記載の方法。 ５．前記接触工程が、該反応溶液を化学量論量の臭素と接触させて臭素化ビス フェノールを生成させることを含む請求項１記載の方法。 ６．該ビスフェノールがアルキリデンジフェノール類である請求項１記載の方 法。 ７．該アルキリデンジフェノールがビスフェノールＡである請求項６記載の方 法。 ８．前記ビスフェノールがビスフェノールＳである請求項１記載の方法。 ９．前記接触工程が、該反応溶液をビスフェノールＡ１モル当たり４〜４．５ モルの臭素と接触させることを含む請求項７記載の方法。 １０．前記方法が、該加熱反応溶液の温度を１〜１６時間の間１０℃〜９０℃ の範囲内に保ことをさらに含む請求項３記載の方法。 １１．該臭素を約２時間未満の間に該反応混合物に加える請求項１記載の方法 。 １２．前記臭素添加の間、該反応溶液を約４０℃未満の温度に維持する請求項 １記載の方法。 １３．ｎ−プロピルブロミドおよび臭素化トリスフェノール類の同時製造法で あって、前記方法が、 ａ）トリスフェノール類を非水性ｎ−プロパノールに加えて反応混合物を形成 させ； ｂ）該反応混合物を臭素と接触させて臭素化トリスフェノールを生成させ； ｃ）該生成ｎ−プロピルブロミドを回収し；そして ｄ）該臭素化トリスフェノールを回収すること を含む方法。 １４．前記添付加工程が、トリスフェノールを非水性ｎ−プロパノールに添加 してトリスフェノールが２重量％〜７０重量％の反応混合物を形成させることを 含む請求項１３記載の方法。 １５．前記方法が、臭素化トリスフェノールの生成を促進させるために該反応 混合物を１０℃〜９０℃の温度に加熱することをさらに含む請求項１３記載の方 法。 １６．前記方法が、該加熱反応混合物の温度を、０〜２４時間の間１０℃〜９ ０℃の範囲内に保つことを含む請求項１３記載の方法。 １７．前記接触工程が、該反応溶液を化学量論量の臭素と接触させて臭素化ト リスフェノールを生成させることを含む請求項１３記載の方法。 １８．前記方法が、該加熱反応溶液の温度を、１〜１６時間の間１０℃〜９０ ℃の範囲内に保つことをさらに含む請求項１３記載の方法。 １９．約２時間未満の間に該臭素を該反応混合物に加える請求項１３記載の方 法。 ２０．前記臭素添加の間、該反応混合物を約４０℃未満の温度に保つ請求項１ ３記載の方法。