JP3804085B2

JP3804085B2 - Method for producing high quality β-bromoethylbenzene

Info

Publication number: JP3804085B2
Application number: JP19652695A
Authority: JP
Inventors: 治之堀江; 晃宏野村; 巧香川
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: JPH0940591A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は有機機能品及び医薬品等の合成中間体として有用なβ−ブロモエチルベンゼンの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来β−ブロモエチルベンゼンは、ラジカル存在下、スチレンに臭化水素を付加させて製造する方法が採られている。ラジカル源としては酸素又は過酸化物（米国特許第３３２１５３６号公報、米国特許第２９３５５３５号公報）、アゾ化合物（特開平６−１７２２３２号公報）、２９０〜７００ｎｍからなる紫外線又は高エネルギーイオン化放射線（特公昭３８−１６２３号公報）等が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、紫外線をラジカル源とした場合（特公昭３８−１６２３号公報）、光量が十分であってもスチレン濃度が２５ｖｏｌ％を越える場合、α−ブロモエチルベンゼンの副生率を０．２ｍｏｌ％以下とすることは難しく、この副生率を下げるためには強力な光源又は大幅な反応槽滞留時間の延長が必要となる。
【０００４】
α−ブロモエチルベンゼンはβ−ブロモエチルベンゼンと沸点が類似し蒸留による分離が極めて困難であり、例えば、血圧降下剤製造原料のような高純度を必要とする場合には問題となる。
【０００５】
また、ラジカル源に酸素又は過酸化物を用いた場合（米国特許第３３２１５３６号公報、米国特許第２９３５５３５号公報）、スチレン濃度が希薄な条件では、α−ブロモエチルベンゼンの副生率を抑制することは可能であるが、スチレン濃度が２５ｖｏｌ％を越えるような条件においては、原料スチレンの転化率が十分に上がらないばかりでなく、α−ブロモエチルベンゼンの副生も多く、さらにアセトフェノン等の酸化物が著しく増大し、β−ブロモエチルベンゼン純度は９９％を下回ってしまう。
【０００６】
さらに、ラジカル源にアゾ化合物を用いると（特開平６−１７２２３２号公報）、スチレン濃度が２５ｖｏｌ％を越える条件下においても、β−ブロモエチルベンゼンの純度を９９ｍｏｌ％以上、かつα−ブロモエチルベンゼンの副生率を０．２ｍｏｌ％以下とすることは可能であるが、反応溶媒除去後の製品中にアゾ化合物及びその分解物が残存するため、これを用いて環臭素化等の反応を行った場合、着色等の問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機機能品及び医薬品等の合成中間体として有用なβ−ブロモエチルベンゼンを高品質かつ高収率で得る製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、スチレンと臭化水素からβ−ブロモエチルベンゼンを製造する方法において、紫外線照射下、特定量の空気を供給することにより、α−ブロモエチルベンゼンの副生を抑制し、かつ生産効率を向上できる高純度β−ブロモエチルベンゼンの製造方法を見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、スチレンと臭化水素からβ−ブロモエチルベンゼンを製造する方法において、紫外線照射下、臭化水素に対し０．３〜３．０ｖｏｌ％の空気を供給して反応を行うことを特徴とする高品質β−ブロモエチルベンゼンの製造方法である。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明は反応器にスチレン、溶媒を予め全量仕込んで臭化水素を吹込みながら反応を行う回分反応、又はスチレン、溶媒、臭化水素を反応器に連続的に供給して行う連続反応のいずれの方法でも行うことが可能である。
【００１２】
本反応では臭化水素のラジカル開裂を引き起こすために紫外線を用いるが、２９０ｎｍ以下の紫外線はスチレンの重合反応を促進し、β−ＢＥＢの収率低下を招くので好ましくない。そこで、光源として高圧水銀灯を用い、さらにランプ冷却管の材質としてパイレックスガラスを用いる等の方法により、２９０ｎｍ以下の紫外線を遮光することが好ましい。
【００１３】
光源の強さについての規定は特にない。反応槽形状によっても異なるが通常、β−ブロモエチルベンゼン収率が９９ｍｏｌ％以上の状態で、反応槽１Ｌ当たり１ｍｏｌ／ｈｒ以上得るためには、光源の反応槽単位体積あたりの光量子数が０．００５ｅｉｎｓ／Ｌ・ｈｒ以上となる光源を用いることが好ましい。
【００１４】
本反応で使用する有機溶媒について、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、パークロルエチレン、四塩化炭素、１，１，１−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類が好適なものとして例示される。
【００１５】
本発明は、従来の空気（酸素）をラジカル源とする方法、又は紫外線をラジカル源とする方法で問題のあった、スチレン濃度２５ｖｏｌ％以上という高濃度下での反応が可能であることに一つの特徴を有する。なお本発明の方法は、通常、スチレン濃度２５〜５０ｖｏｌ％の溶液、臭化水素及び空気を同時に供給して反応させ、生成したβ−ブロモエチルベンゼン溶液を連続的に抜き出すことにより行われる。
【００１６】
臭化水素はスチレン１ｍｏｌに対し等モル以上供給すれば良く、１．０５〜１．３０倍ｍｏｌ供給するのが好ましい。
【００１７】
空気の添加量は臭化水素に対し０．３〜３．０ｖｏｌ％である。０．３ｖｏｌ％未満であると、空気量の不足により副生α−ブロモエチルベンゼンの抑制が不十分となるばかりでなく、生産効率の向上も見られなくなる。一方、３．０ｖｏｌ％を越えると、アセトフェノン等の酸化物の副生量が著しく増大し品質の低下を招く。
【００１８】
反応温度に関しては、特に限定するものではないが、反応速度の向上のためには、５０〜９０℃の範囲が好ましく、６０〜８０℃の範囲が特に好ましい。
【００１９】
回分反応における反応時間、連続反応における反応器内での反応液の滞留時間についても特に規定はなく、光源の強さ、反応器の形状、スチレン濃度等の条件により適宜決定される。
【００２０】
本発明の方法により、適当な光源を用い適当な滞留時間を設定すれば、β−ブロモエチルベンゼン収率が９９ｍｏｌ％以上であり、かつα−ブロモエチルベンゼン副生率が０．２ｍｏｌ％以下の高品質β−ブロモエチルベンゼンが得られる。
【００２１】
【実施例】
次に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２２】
以下の実施例はスチレン溶液供給管、反応液取出管（オーバーフローさせながら反応液を取出す）、臭化水素供給管、空気供給管、高圧水銀灯（０．１ｋＷ、光量子数０．０１１２ｅｉｎｓ／ｈｒ）を備えた反応槽が１．２４Ｌの反応器中で行った。なお、反応槽内の撹拌は臭化水素の吹込みによって起こる滞留のみによって行った。
【００２３】
実施例１
ｎ−ヘプタンを反応槽内に仕込み、槽内温度６５℃とし、スチレン３５ｖｏｌ％、ｎ−ヘプタン６５ｖｏｌ％の溶液を反応槽内での滞留時間が４０分となるような条件（１，８６０ｍｌ／ｈｒ）で供給した。同時に臭化水素を、単位時間当たりのスチレンに対する反応槽内への供給量が１．１５倍ｍｏｌとなるような条件（２．４４Ｌ／ｍｉｎ）で吹き込み、さらに、空気を臭化水素に対し１．０ｖｏｌ％（３０ｍｌ／ｍｉｎ）吹込みながら反応行った。反応が定常状態になった後（反応開始から約３時間後）反応液取出管よりサンプリングを行い、ガスクロマトグラフィーにより成分の分析を行った。その結果は、β−ブロモエチルベンゼンが９９．５ｍｏｌ％、α−ブロモエチルベンゼンが０．１３ｍｏｌ％、未反応スチレンが０．０４ｍｏｌ％、アセトフェノンが０．１８ｍｏｌ％であった。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
実施例２〜実施例９
実施例１の反応装置を用いて表１に示した条件下で反応を行った。結果を表１にあわせて示す。
【００２６】
比較例１、比較例２空気量の増減
添加する空気量を臭化水素に対して０．２及び５．０ｖｏｌ％とした以外は実施例１と同様に反応を行った。反応が定常状態になった後、成分分析を行った。それらの結果を表１にあわせて示す。
【００２７】
比較例３光単独での反応、対実施例１
空気を添加しない以外は実施例１と同様の方法により反応を行い、成分分析を行った。その結果はβ−ブロモエチルベンゼンが９８．４ｍｏｌ％、α−ブロモエチルベンゼンが０．９０ｍｏｌ％、未反応スチレンが０．６２ｍｏｌ％、アセトフェノンが０．０２ｍｏｌ％であった。結果を表１にあわせて示す。
【００２８】
比較例４光単独での反応、対実施例５
空気を添加しない以外は実施例５と同様に反応を行い、成分分析を行った。その結果、β−ブロモエチルベンゼン９９．２ｍｏｌ％、α−ブロモエチルベンゼン０．４７ｍｏｌ％、未反応スチレン０．２４ｍｏｌ％、アセトフェノン０．０４ｍｏｌ％であった。結果を表１にあわせて示す。
【００２９】
比較例５空気単独での反応、対実施例１
高圧水銀灯を点灯（紫外線照射）しない以外は、実施例１と同様の方法で反応を行い、成分分析を行った。その結果、β−ブロモエチルベンゼン７４．５ｍｏｌ％、α−ブロモエチルベンゼン２．１１ｍｏｌ％、未反応スチレン２１．４ｍｏｌ％、アセトフェノン０．１５ｍｏｌ％であった。結果を表１にあわせて示す。
【００３０】
参考例１空気単独での反応
槽内温度６５℃において、スチレン２０ｖｏｌ％、ヘプタン８０ｖｏｌ％の溶液を反応槽内での滞留時間が４０分（１，８６０ｍｌ／ｍｉｎ）となるような条件で供給した。同時に臭化水素をスチレン１ｍｏｌに対し１．１５ｍｏｌとなるような条件（１．７９Ｌ／ｍｉｎ）で吹込み、さらに、空気を臭化水素に対し１．０ｖｏｌ％（１８ｍｌ／ｍｉｎ）吹込みながら反応を行った。反応が定常状態になった後、反応液取出管よりサンプリングを行い、ガスクロマトグラフィーにより成分の分析を行った。その結果、β−ブロモエチルベンゼン９９．１ｍｏｌ％、α−ブロモエチルベンゼン０．０９ｍｏｌ％、未反応スチレン０．１４ｍｏｌ％、アセトフェノン０．０６ｍｏｌ％であった。結果を表１にあわせて示す。
【００３１】
【本発明の効果】
本発明の製造方法によれば、蒸留による分離が困難なα−ブロモエチルベンゼンの副生量を低減でき、高品質のβ−ブロモエチルベンゼンを提供することができる。さらに、従来の紫外線照射のみ又は空気添加のみによる方法に比べ、高濃度下での反応又は反応槽内の滞留時間の短縮が可能であり、生産効率が向上する。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a process for producing β-bromoethylbenzene useful as a synthetic intermediate for organic functional products and pharmaceuticals.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, β-bromoethylbenzene is produced by adding hydrogen bromide to styrene in the presence of a radical. As a radical source, oxygen or peroxide (US Pat. No. 3,321,536, US Pat. No. 2,935,535), azo compound (Japanese Patent Laid-Open No. 6-172232), ultraviolet or high-energy ionizing radiation (specialized) No. 38-1623) is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when ultraviolet rays are used as a radical source (Japanese Patent Publication No. 38-1623), when the styrene concentration exceeds 25 vol% even if the amount of light is sufficient, the byproduct rate of α-bromoethylbenzene is 0.2 mol% or less. In order to reduce this by-product rate, it is necessary to extend the residence time of a powerful light source or reaction vessel.
[0004]
α-Bromoethylbenzene has a boiling point similar to that of β-bromoethylbenzene and is extremely difficult to separate by distillation. For example, when high purity such as a blood pressure lowering agent production raw material is required, it becomes a problem.
[0005]
In addition, when oxygen or peroxide is used as the radical source (US Pat. No. 3,321,536, US Pat. No. 2,935,535), by-product ratio of α-bromoethylbenzene is suppressed under the condition where the styrene concentration is low. However, under the conditions where the styrene concentration exceeds 25 vol%, not only the conversion rate of the raw material styrene is not sufficiently increased, but there are many by-products of α-bromoethylbenzene, and oxides such as acetophenone are also present. Significantly increased and β-bromoethylbenzene purity is below 99%.
[0006]
Further, when an azo compound is used as a radical source (Japanese Patent Laid-Open No. 6-172232), the purity of β-bromoethylbenzene is 99 mol% or more and a secondary concentration of α-bromoethylbenzene even under conditions where the styrene concentration exceeds 25 vol%. It is possible to reduce the viability to 0.2 mol% or less, but the azo compound and its decomposition products remain in the product after removal of the reaction solvent. , Problems such as coloring occur.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a production method for obtaining β-bromoethylbenzene, which is useful as a synthetic intermediate for organic functional products and pharmaceuticals, with high quality and high yield. That is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have produced a by-product of α-bromoethylbenzene by supplying a specific amount of air under ultraviolet irradiation in a method for producing β-bromoethylbenzene from styrene and hydrogen bromide. The inventors have found a method for producing high-purity β-bromoethylbenzene that can suppress and improve production efficiency, and have completed the present invention.
[0009]
That is, the present invention is a method for producing β-bromoethylbenzene from styrene and hydrogen bromide, wherein the reaction is carried out by supplying 0.3 to 3.0 vol% air to hydrogen bromide under ultraviolet irradiation. And producing a high-quality β-bromoethylbenzene.
[0010]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0011]
In the present invention, either a batch reaction in which styrene and a solvent are charged in advance in a reactor and hydrogen bromide is blown in, or a continuous reaction in which styrene, a solvent and hydrogen bromide are continuously supplied to the reactor. This method can also be performed.
[0012]
In this reaction, ultraviolet light is used to cause radical cleavage of hydrogen bromide, but ultraviolet light of 290 nm or less is not preferable because it promotes the polymerization reaction of styrene and causes a decrease in the yield of β-BEB. Therefore, it is preferable to shield ultraviolet rays of 290 nm or less by a method such as using a high-pressure mercury lamp as the light source and further using Pyrex glass as the material of the lamp cooling tube.
[0013]
There is no specific rule regarding the intensity of the light source. Usually, in order to obtain 1 mol / hr or more per liter of the reaction tank in a state where the yield of β-bromoethylbenzene is 99 mol% or more, the photon number per reaction tank unit volume of the light source is 0.005 eins. It is preferable to use a light source that is at least L / hr.
[0014]
Regarding the organic solvent used in this reaction, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane and n-octane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, perchlorethylene, carbon tetrachloride, 1 Halogenated hydrocarbons such as 1,1-trichloroethane are preferred.
[0015]
The present invention is capable of performing a reaction under a high concentration of styrene concentration of 25 vol% or more, which is problematic in the conventional method using air (oxygen) as a radical source or the method using ultraviolet rays as a radical source. Has one feature. In addition, the method of this invention is normally performed by supplying and reacting simultaneously the solution of styrene concentration 25-50 vol%, hydrogen bromide, and air, and extracting continuously the produced beta-bromoethylbenzene solution.
[0016]
Hydrogen bromide may be supplied in an equimolar amount or more with respect to 1 mol of styrene, and 1.05-1.30 times mol is preferably supplied.
[0017]
The amount of air added is 0.3 to 3.0 vol% with respect to hydrogen bromide. If it is less than 0.3 vol%, not only the amount of by-product α-bromoethylbenzene is sufficiently suppressed due to the shortage of air, but also the production efficiency is not improved. On the other hand, if it exceeds 3.0 vol%, the amount of by-products of oxides such as acetophenone is remarkably increased and the quality is deteriorated.
[0018]
Although it does not specifically limit regarding reaction temperature, For the improvement of reaction rate, the range of 50-90 degreeC is preferable, and the range of 60-80 degreeC is especially preferable.
[0019]
The reaction time in the batch reaction and the residence time of the reaction liquid in the reactor in the continuous reaction are not particularly limited, and are appropriately determined depending on conditions such as the intensity of the light source, the shape of the reactor, and the styrene concentration.
[0020]
If an appropriate light source is used and an appropriate residence time is set by the method of the present invention, a high quality product having a β-bromoethylbenzene yield of 99 mol% or more and an α-bromoethylbenzene byproduct rate of 0.2 mol% or less. β-bromoethylbenzene is obtained.
[0021]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to an Example.
[0022]
In the following examples, a styrene solution supply tube, a reaction solution extraction tube (takes out the reaction solution while being overflowed), a hydrogen bromide supply tube, an air supply tube, a high-pressure mercury lamp (0.1 kW, a photon number of 0.0112 eins / hr). The equipped reactor was run in a 1.24 L reactor. The stirring in the reaction vessel was carried out only by staying caused by blowing hydrogen bromide.
[0023]
Example 1
n-heptane was charged into the reaction vessel, the temperature in the vessel was set to 65 ° C., and a solution of styrene 35 vol% and n-heptane 65 vol% was set to a residence time in the reaction vessel of 40 minutes (1,860 ml / hr ). At the same time, hydrogen bromide was blown under conditions (2.44 L / min) such that the supply amount of styrene per unit time into the reaction vessel was 1.15 times mol, and further air was supplied to hydrogen bromide to 1%. The reaction was carried out while blowing 0.0 vol% (30 ml / min). After the reaction reached a steady state (about 3 hours after the start of the reaction), sampling was performed from the reaction liquid extraction tube, and components were analyzed by gas chromatography. As a result, β-bromoethylbenzene was 99.5 mol%, α-bromoethylbenzene was 0.13 mol%, unreacted styrene was 0.04 mol%, and acetophenone was 0.18 mol%. The results are shown in Table 1.
[0024]
[Table 1]

[0025]
Example 2 to Example 9
The reaction was carried out under the conditions shown in Table 1 using the reaction apparatus of Example 1. The results are shown in Table 1.
[0026]
Comparative Example 1 and Comparative Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount of air to be added was changed to 0.2 and 5.0 vol% with respect to hydrogen bromide. After the reaction reached a steady state, component analysis was performed. The results are also shown in Table 1.
[0027]
Comparative Example 3 Reaction with light alone versus Example 1
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that air was not added, and component analysis was performed. As a result, β-bromoethylbenzene was 98.4 mol%, α-bromoethylbenzene was 0.90 mol%, unreacted styrene was 0.62 mol%, and acetophenone was 0.02 mol%. The results are shown in Table 1.
[0028]
Comparative Example 4 Reaction with light alone versus Example 5
The reaction was performed in the same manner as in Example 5 except that air was not added, and component analysis was performed. As a result, β-bromoethylbenzene was 99.2 mol%, α-bromoethylbenzene was 0.47 mol%, unreacted styrene was 0.24 mol%, and acetophenone was 0.04 mol%. The results are shown in Table 1.
[0029]
Comparative Example 5 Reaction with air alone versus Example 1
The components were analyzed by reacting in the same manner as in Example 1 except that the high-pressure mercury lamp was not turned on (ultraviolet irradiation). As a result, β-bromoethylbenzene was 74.5 mol%, α-bromoethylbenzene was 2.11 mol%, unreacted styrene was 21.4 mol%, and acetophenone was 0.15 mol%. The results are shown in Table 1.
[0030]
Reference Example 1 A solution of styrene 20 vol% and heptane 80 vol% was supplied under conditions such that the residence time in the reaction tank was 40 minutes (1,860 ml / min) at a temperature in the reaction tank of 65 ° C. alone with air. . Simultaneously, hydrogen bromide was blown under the condition (1.79 L / min) so as to be 1.15 mol with respect to 1 mol of styrene, and further, the reaction was carried out while blowing air into hydrogen bromide at 1.0 vol% (18 ml / min). Went. After the reaction was in a steady state, sampling was performed from the reaction solution outlet tube, and components were analyzed by gas chromatography. As a result, β-bromoethylbenzene was 99.1 mol%, α-bromoethylbenzene was 0.09 mol%, unreacted styrene was 0.14 mol%, and acetophenone was 0.06 mol%. The results are shown in Table 1.
[0031]
[Effect of the present invention]
According to the production method of the present invention, it is possible to reduce the amount of by-produced α-bromoethylbenzene, which is difficult to separate by distillation, and to provide high-quality β-bromoethylbenzene. Furthermore, compared with the conventional method using only ultraviolet irradiation or only air addition, the reaction under high concentration or the residence time in the reaction tank can be shortened, and the production efficiency is improved.

Claims

In a method for producing β-bromoethylbenzene from styrene and hydrogen bromide, the reaction is carried out by supplying 0.3 to 3.0 vol% air to hydrogen bromide under ultraviolet irradiation. -Method for producing bromoethylbenzene.

The method according to claim 1, wherein a solution having a styrene concentration of 25 to 50 vol%, hydrogen bromide and air are simultaneously supplied to cause reaction, and the produced β-bromoethylbenzene solution is continuously withdrawn.

The production method according to claim 1 or 2, wherein the β-bromoethylbenzene produced has a purity of 99 mol% or more and the by-product α-bromoethylbenzene is 0.2 mol% or less.