JP4803911B2 - Method for producing 4,4'-dibromobiphenyl - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法に関し、より詳細には、反応溶媒中で臭素とビフェニルとを反応させて4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶を得て、次いで該粗結晶を含むスラリーから4,4’−ジブロモビフェニルを分離することなく該スラリーを昇温および冷却して再結晶し、4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶を得る、生産手順が簡略化された4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
4,4’−ジブロモビフェニルは、これを加水分解して4,4’−ジヒドロキシビフェニルや更にこれを酸化して4,4’−ジカルボキシビフェニルとすることができ、これらの化合物は、樹脂の酸化安定剤、染料中間体およびポリエステル、ポリエポキサイド、ポリウレタン、ポリカーボネートなどの樹脂製造原料として有用であり、有機シリコン等のコポリマーや酸化膜に用いられる。また、4,4’−ジブロモビフェニルに第二アミンを反応させて得たN,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジンは、有機エレクトロルミネセンス等の原料化合物とすることができる。更には、4,4’−ジブロモビフェニルから昆虫成長調整剤であるエチル−4−(イソプロピルフェニル)ベンゾエートが製造できるなど、4,4’−ジブロモビフェニルは農薬、高分子関連、染料関連で極めて有用性の高い化合物である。
【0003】
この4,4’−ジブロモビフェニルを製造する方法には種々あり、ビフェニルと臭素とを原料とする場合には、溶媒中で触媒を使用してビフェニルを臭素によって臭素化する方法や、溶媒中で触媒を使用せずにビフェニルに臭素を反応させる方法などがある。
【0004】
例えば、米国特許第3,518,316号には、ビフェニル1モルに2.1モルの臭素を二酸化イオウの存在下で−40〜−5℃の範囲で反応させる4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法が開示されている。実施例では、ビフェニルを含む無水の二酸化イオウ溶媒に温度−6℃で臭素を65分かけて添加している。該溶媒を撹拌すると発生する臭化水素酸によって温度が低下するため、臭素を添加した後は反応温度を−22℃で6時間維持させ、その後に臭化水素を除去し温度が上昇して温度が−10℃になった時点で該溶媒をろ過している。該実施例では、これによって92.2%の収率で4,4’−ジブロモビフェニルを得ている。
【0005】
また、特開昭55−64532号公報には、o−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼンまたは特定のハロゲン化飽和脂肪族炭化水素等であって、誘電率が6.5以上の化合物を溶媒として使用し、該反応溶媒中でビフェニルと臭素とを反応させて4,4’−ジブロモビフェニルを製造する方法が開示されている。該発明は、常温常圧で触媒を使用することなく4,4’−ジブロモビフェニルを製造する方法であり、誘電率が6.5以上の溶媒を反応液として使用したのは収率に優れるからである。該公報の実施例6では、溶媒としてジクロロベンゼンを使用し、温度30〜35℃に保ちつつ臭素とジクロロベンゼンとの混合液を1時間かけて滴下し、滴下終了後に50℃まで昇温し、同温度を保持して5時間反応させている。次に、反応系に50℃以下で10%の水酸化ナトリウム水溶液を加え、過剰の臭素と溶存臭化水素とを中和し、反応物を10〜15℃に冷却し、ろ過、水洗、乾燥して4,4’−ジブロモビフェニル(一次晶)を得ている。その後、ろ液から溶媒を留去濃縮した後、同様に冷却し、ろ過、水洗、乾燥して4,4’−ジブロモビフェニルの二次晶を得ている。仕込みビフェニル換算した収率は80.0%である。
【0006】
一方、特開平1−1479740号公報には、ハロゲン化炭化水素溶媒中で、アンチモン、チタン、スズまたは亜鉛の元素単体またはその化合物を触媒として使用してビフェニルと臭素とを反応させる方法が開示されている。ニトロ化合物を溶媒として使用すると、ビフェニルに臭素を添加する際に激しく発熱し、大規模での実施に際して反応の制御が困難であるため、ハロゲン化炭化水素を溶媒として使用して激しい発熱を防止するものである。その一方、ハロゲン化炭化水素を使用するとモノブロモビフェニルで止まるものが多いため、触媒の添加によって異性体の副生を防止している。該公報の実施例では、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等を使用し、温度30〜35℃の該溶媒に触媒存在下に臭素を滴下し、その後液温38〜50℃に昇温して5時間熟成し、次いで該反応液を0℃に冷却し、臭素処理剤を滴下した後に結晶をろ過、水洗し、真空乾燥して4,4’−ジブロモビフェニルを得ている。なお、ろ液から分離した有機相からも4,4’−ジブロモビフェニルを得ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
4,4’−ジブロモビフェニルは上記の如く広範囲に使用される化合物であり、特に医薬品や農薬の原料化合物として使用する場合には、99質量%以上の製品純度が要求される。しかしながら、一般にこのような製品純度のものを簡便に製造することは困難である。例えば、上記米国特許第3,518,316号の方法では、該反応では、水が存在すると臭素が臭化水素に変化し、および二酸化イオウが硫酸に変化してそれぞれ収率低下の原因となるため、水が混在しないように注意する必要がある。また、ビフェニルに臭素を添加する際に上記温度範囲を外れると、異性体が副生し収率が低下する。
【0008】
また、特開昭55−64532号公報や特開平1−1479740号公報記載の方法では、目的物を得るのに反応液からの分離、水洗、乾燥、およびろ液からの目的物の分離水洗、乾燥などが必要であり、目的物の単離操作が極めて煩雑である。加えて、特開平1−1479740号公報では触媒を使用しているため、触媒と目的物たる4,4’−ジブロモビフェニルとの分離操作が必要となり、更に製造工程が増加する。4,4’−ジブロモビフェニルは、有用な原料物質であるため高い収率で製造できることが好ましいが、上記の方法はこれらを満足するものではない。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、触媒を使用せずに、反応溶媒中でビフェニルを臭素と反応させて4,4’−ジブロモビフェニルを製造する工程について詳細に検討した結果、異性体の副生を抑制しつつ高収率で4,4’−ジブロモビフェニルが製造できること、および該溶媒に特定温度の昇温および冷却操作を行なうだけで目的物を再結晶化し純結晶を得ることができ、極めて簡便に高純度の4,4’−ジブロモビフェニルを製造できること、および目的物を分離した後の溶媒は、これを再度ビフェニルと臭素との反応溶媒として再使用できるため、仮にモノブロモビフェニルが副生した場合であっても、次の反応系で4,4’−ジブロモビフェニルとして回収できるため、更に収率を向上できることを見出し本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の(1)〜(5)を提供するものである。
【0010】
(1) 反応溶媒中でビフェニルと臭素とを反応させて粗4,4’−ジブロモビフェニルを該反応溶媒中に粗結晶として析出させ、次いで該粗結晶を含むスラリーを加熱および冷却して再結晶し、4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶を得ることを特徴とする、4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法。
【0011】
(2) 該反応溶媒中でのビフェニルと臭素との反応および粗4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶の析出を温度−5〜50℃で行ない、該粗結晶析出後に該スラリーを温度80〜130℃に加熱した後に冷却して純結晶を得ることを特徴とする、上記(1)記載の4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法。
【0012】
(3) 該粗結晶の析出後に、該スラリーに残存する臭素を除去し、次いで該スラリーを加熱および冷却することを特徴とする、上記(1)または(2)記載の4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法。
【0013】
(4) 該スラリーから純結晶を分別した後の反応溶媒を、ビフェニルと臭素との反応用の反応溶媒として再使用することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法。
【0014】
(5) 該反応溶媒が、ベンゼン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、o−ジブロモベンゼン、m−ジブロモベンゼン、p−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼンのいずれか1種以上であることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の第一は、反応溶媒中でビフェニルと臭素とを反応させて粗4,4’−ジブロモビフェニルを該反応溶媒中に粗結晶として析出させ、次いで該粗結晶を含むスラリーを加熱および冷却して再結晶し、4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶を得ることを特徴とする、4,4’−ジブロモビフェニルの製造方法である。
【0016】
結晶状で得た粗製物を精製する方法として再結晶があり、溶媒中で加熱および冷却操作を行なうことが一般的である。再結晶は、溶媒中の目的物を加熱して飽和溶液をつくり、これを冷却して温度差による溶解度の違いから溶質を再び結晶として析出させて精製して少量の不純物を溶媒中に残すものである。このため特定溶媒に対する原料化合物と目的物との溶解性の相違から、反応溶媒と異なる溶媒を使用することが通常である。特に、ビフェニルと臭素とを反応させて4,4’−ジブロモビフェニルを製造する場合には、反応熱によって溶液の温度が上昇する。このため発熱量の少ない溶媒や、原料化合物または目的化合物、副生物との反応性等との関連から至適な反応溶媒を選択する必要があり、従来から使用できる反応溶媒の種類は限定的なものである。そのため、4,4’−ジブロモビフェニルを析出させた反応溶媒を加熱および冷却して再結晶させ、より純度の高い4,4’−ジブロモビフェニルを結晶として得ることは全く知られていなかった。しかしながら、本発明では反応条件および至適な再結晶条件を見出すことで、粗結晶を含む反応溶媒を用いて再結晶し、より高純度の4,4’−ジブロモビフェニルを極めて簡便に製造方法することができる。以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】
まず、本発明で使用できる反応溶媒としては、ビフェニルを溶解するものであり、かつ4,4’−ジブロモビフェニルを該溶媒中に結晶として析出させ、かつ原料化合物や目的物と反応せず、再結晶の際の昇温によっても分解することがないものである。このような反応溶媒としては、ベンゼン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、o−ジブロモベンゼン、m−ジブロモベンゼン、p−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼン等がある。本発明ではこれらの1種を単独で使用するほか、2種以上を併用することもできる。本発明では、ベンゼン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、o−ジブロモベンゼン、m−ジブロモベンゼン、p−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼンを単独で使用することが好ましい。中でも特にモノクロルベンゼンの単独使用が好ましい。4,4’−ジブロモビフェニルの選択性に優れ、再結晶の際に、4−ブロモビフェニル、2,4’−ジブロモビフェニル、3,4’−ジブロモビフェニル等の副生物を溶解するため、再結晶の効率に優れるからである。
【0018】
一般には、冷却装置が付属する反応器に、上記反応溶媒、臭素、ビフェニルを仕込む。反応原料であるビフェニルは、反応溶媒中に濃度20〜80質量/体積%、より好ましくは30〜70質量/体積%、特に好ましくは40〜60質量/体積%の濃度で溶解する。80質量/体積%を越えると、臭素との反応の際の温度制御が困難となり、また再結晶の際の目的物の純度の低下を招く場合がある。その一方、20質量/体積%を下回ると、収率が低下する場合がある。
【0019】
また、反応原料である臭素とビフェニルとの使用モル比(臭素/ビフェニル)は、2.0〜3.0、より好ましくは2.4〜2.8、特に好ましくは2.5〜2.6である。2.0を下回ると目的物の収率が低下するだけでなく、モノブロム体が多くなり、純度を下げる場合がある。その一方、3.0を越えると副生物が多くなり、精製が困難となる場合がある。この際、使用する臭素および反応溶媒は、脱水などの処理を行なう必要がない。本発明では、ベンゼンやモノクロルベンゼンなどの疎水性の反応溶媒中で反応を行なわせるため、水が混在しても反応自体はこれらの反応溶媒中で速やかに進行し、水による臭素の分解などの副作用が少ないからである。このように使用原料の前処理が無くてすむため、効率的に目的物の製造を行なうことができる。
【0020】
なお、臭素とビフェニルとを混合すると反応熱が発生する。発生熱によって4,4’−ジブロモビフェニル異性体が副生するため、反応溶液を低温に維持することが好ましく、臭素とジフェニルとを混合する際は、反応溶液を温度−5〜50℃、好ましくは−5〜20℃、より好ましくは0〜15℃、特に好ましくは5〜10℃に制限する。例えば、反応溶媒としてモノクロルベンゼンを使用すると、該反応溶媒にビフェニルを溶解する際に溶解熱によって液温が低下し、これに臭素を滴下すると徐々に反応熱によって液温が上昇する。このため冷却装置付きの反応器内で上記温度に制御する。従来から、急激な発熱を防止するためにビフェニルに臭素を滴下しているが、本発明においては上記温度範囲を保持できれば、モノクロルベンゼンなどの反応溶媒にビフェニルを添加し次いでこれに臭素を原液のまま滴下してもよく、予め臭素を溶解させた該モノクロルベンゼンなどの反応溶媒にビフェニルを添加してもよく、配合順序に制限はない。この際、該反応溶媒は、ビフェニルを溶解させるほか臭素を溶解させるために使用することもできる。なお、反応溶媒、臭素およびビフェニルとの混合によって臭化水素が副生するため、これを反応器上部から捕集液中に導入すれば、回収することができる。
【0021】
本発明では、触媒の添加を必要としない。モノクロルベンゼンなどの特定の反応溶媒中で反応させることで、触媒を添加することなく4,4’−ジブロモビフェニルを高選択率で製造することができるからである。
【0022】
次に、モノクロルベンゼンなどの反応溶媒にビフェニルと臭素とを混合した反応溶液を、温度−5〜50℃の範囲、好ましくは15〜50℃、より好ましくは15〜40℃、特には20〜38℃に維持し熟成させる。これによって、ビフェニルの臭素化が進行し該反応溶媒中に4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶が析出するからである。この際、熟成時間に制限はなく、目的物たる4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶が十分析出すればよい。一般には、8〜36時間、より好ましくは12〜24時間、特には16〜20時間である。なお、この熟成時の温度は、反応溶媒、臭素、ビフェニルの混合時の温度と同じであってもよいが、反応を促進させるために、これより高い温度で保持することが好ましい。従って、反応液の調整時期、すなわち反応溶媒、ビフェニルおよび臭素との混合時期を温度−5〜20℃に維持し、次いで熟成のために温度15〜40℃に維持することがより好ましい。
【0023】
このような反応液の調整および熟成によって、該反応溶媒中に、4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶が析出する。この粗結晶の純度は、96〜97質量%であり、副生物は、モノブロモビフェニルが3〜4質量%、その他4,4’−ジブロモビフェニルの異性体が0.1〜0.3質量%である。
【0024】
次いで反応溶媒に含まれる過剰の臭素を除去する。このような臭素の除去方法としては従来公知の方法を採用することができ、例えば粗結晶を含むスラリー(本明細書では、4,4’−ジブロモビフェニル結晶析出後の反応溶媒を、その結晶の有無を問わず「スラリー」と称する。)を50℃以下で水酸化ナトリウムなどのアルカリ性物質を添加して過剰の臭素や臭化水素を除去してもよく(特開昭55−64532号公報)、粗結晶を含む該スラリーを0℃に冷却し、ここに水酸化ナトリウムや亜硫酸水素ナトリウムなどの臭素処理剤(臭素除去剤)を添加して該スラリー中に存在する臭素を除去してもよく(特開平1−149740号公報)、または亜硫酸や重亜硫酸ナトリウムを添加して過剰の臭素を除去(特開平1−311035号公報)してもよい。本発明では、このような臭素処理の方法としては該スラリーを温度−5〜20℃に冷却し、次いで亜硫酸や亜硫酸ナトリウム水溶液等を臭素量の中和量を用いて処理する。
【0025】
本発明は、臭素除去剤を添加した後のスラリーを温度80〜130℃、より好ましくは90〜120℃、特には100〜105℃に加熱して4,4’−ジブロモビフェニルを該スラリー中に溶解させる。その後冷却すると高純度の4,4’−ジブロモビフェニルが析出する。この加熱温度が80℃を下回ると目的物の純度が低下する場合があり、その一方、温度130℃を越えても、それ以上の目的物の溶解が起こらず、無駄である。なお、臭素処理剤として水溶液を使用し、または臭素および反応溶媒に水分が含まれている場合には、共沸現象によって使用した反応溶媒の沸点以上に加熱することは困難な場合もあるが、上記範囲に昇温できれば、特に問題はない。
【0026】
本発明では、上記温度に昇温した後に該スラリーを冷却するが、目的物が析出すれば、冷却温度や冷却速度、冷却時間などに制限はない。一般には、該スラリーを2〜3時間で室温まで冷却すればよい。
【0027】
本発明では、上記処理によって高純度の4,4’−ジブロモビフェニルをスラリー中に析出させ、副生物をスラリー中に溶解させ、これによって高純度の4,4’−ジブロモビフェニルを結晶状で得ることができる。臭素を除去するために添加した臭素除去剤や臭素との反応化合物はスラリー中の水相に溶解し、目的物である4,4’−ジブロモビフェニルはスラリー中の溶媒相に析出するから、予め溶媒相を分離すれば、4,4’−ジブロモビフェニルの結晶を分取することができる。なお、該スラリーからの4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶の分別には、その他の従来公知の方法によっても行なうことができる。この際の純結晶の純度は、99.5〜99.8質量%であり、副生物は、モノブロモビフェニルが0.1〜0.5質量%、その他4,4’−ジブロモビフェニルの異性体が0.1〜0.2質量%である。
【0028】
なお、再結晶して得た4,4’−ジブロモビフェニルを更に精製するために、他の溶媒またはフレッシュな同じ反応溶媒中で再度再結晶することもできる。
【0029】
本発明は、純結晶を分別して得た溶媒を、ビフェニルと臭素との反応用の反応溶媒として再使用することができる。本発明は、特定の反応溶媒を上記特定の温度に加熱して目的物を再結晶し、副生物の産生や目的物の分解を抑制するのであるが、同時に該温度範囲であれば使用するベンゼンやモノクロロベンゼンなどの反応溶媒が臭素化されることなく安定に使用され、再使用が可能であることが判明したものである。本発明は、臭素自体の活性を利用し、ビフェニルの第4位および第4’位を臭素で臭素化するという極めて簡便な原理に基づくものであり、よって反応液も臭素化される可能性が高い。しかしながら、本発明は、上記する特定の条件で処理することで使用した反応溶媒を原料化合物によって臭素化することなく、また、生成物や副生物、または反応熱や再結晶の加熱によって分解されることなく、極めて安定して再使用することができるのである。このことは、再結晶に先立ち臭素や臭化水素を除去するための処理剤を添加した場合であっても同様である。本発明は、先の反応溶液をそのまま使用して再結晶化し、より高純度の目的物を得る上記方法に加え、更に目的物4,4’−ジブロモビフェニルの生産性の増大に貢献するものとなっている。
【0030】
純結晶を分別した後の溶媒(「晶析母液」とも称す。)を反応溶媒として再使用するには、上記したジフェニルと臭素とのモル比およびジフェニルの該溶媒中の濃度が維持できるように、不足する量の反応溶媒を晶析母液に添加すればよい。この際、該晶析母液にモノブロモビフェニル、2,4’−ジブロモビフェニル、3,4’−ジブロモビフェニル、更に4,4’−ジブロモビフェニルが含まれていてもよい。本来、本発明は4,4’−ジブロモビフェニルの選択性に優れるため、副生物の存在量は極めて少ないのであるが、例えばモノブロモビフェニルは、次の反応系で目的物たる4,4’−ジブロモビフェニルとなり、晶析母液に溶存する目的物4,4’−ジブロモビフェニルは再使用によって収率を向上させ得るからである。しかも晶析母液を蒸留したり、脱色したり、カラム処理、脱水などの処理をすることなく、そのまま使用できる点で優れる。
【0031】
本発明によって得られる4,4’−ジブロモビフェニルは、純度が極めて高く、常法によって他の誘導体を合成すると高純度の目的物を得ることができる。例えば、4,4’−ジヒドロキシビフェニルは、樹脂の酸化安定剤、染料中間体およびポリエステル、ポリエポキサイド、ポリウレタン、ポリカーボネートなどの樹脂製造原料として有用な化合物であり、4,4’−ジブロモビフェニルから4,4’−ジヒドロキシビフェニルを合成する方法も種々知られている。このような方法として、例えば、特開昭52−36057号公報に記載の方法や特開昭55−17304号公報記載の方法などがある。具体的には、特開昭55−17304号公報記載に従って、4,4’−ジブロモビフェニルを銅化合物触媒の存在下にアルカリ性水溶液中で加水分解し、反応生成物を含むアルカリ水溶液から副生物を、水に難溶または不溶のアルコール類またはケトン類で抽出し、次いで、アルカリ水溶液を鉱酸で中和し、上記と同種の反応溶媒を用い抽出し、次いで結晶析出させるものである。本発明によれば、4,4’−ジヒドロキシビフェニルの原料たる4,4’−ジブロモビフェニルを高純度で製造することができるため、該化合物を使用して高収率に4,4’−ジヒドロキシビフェニルを合成することができる。
【0032】
なお、上記4,4’−ジヒドロキシビフェニルと同様の趣旨により、本発明によって製造した4,4’−ジブロモビフェニルを従来公知の方法によって部分加水分解して、4−ブロモ−4’−ヒドロキシビフェニルを製造することもでき、4,4’−ジヒドロキシビフェニルを公知の方法によって酸化し、4,4’−ジカルボキシビフェニルを製造することもできる。これらの化合物は、いずれも有機EL用途や医薬、農薬用途の中間体として有用である。
【0033】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。
(実施例1)
500リットルのGL反応器にモノクロルベンゼン154リットルと粉末ビフェニル77kg(500モル)を仕込み、撹拌し溶解させた。該溶液の温度を0〜12℃に維持しながら、ここに臭素208kg(1300モル)を1時間30分かけて滴下した。発生した臭化水素は反応器の上部から水を張った受器に導入して回収した。滴下終了後から該溶液を徐々に昇温し、20℃で20時間熟成させた。次いで、液温を38℃に昇温し1時間熟成した。溶液中には4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶が析出した。該粗結晶の4,4’−ジブロモビフェニル含有量は97.0質量%であった。
【0034】
次いで、該粗結晶を含むスラリーを0℃に冷却し23.2質量%のNa2SO3水溶液162.8kgを添加して過剰の臭素を除去した。次いで、該スラリーを100℃に昇温した後、直ちに冷却した。析出した結晶を遠心分離によって分取し、コニカルドライヤーで乾燥した。該結晶は、4,4’−ジブロモビフェニルが99.8質量%であり、ビフェニル基準での収率は94%であった。なお、遠心分離後の晶析母液は160kgであり、モノブロモビフェニルは2質量/体積%、その他の4,4’−ジブロモビフェニルの異性体は0.5〜1質量/体積%、4,4’−ジブロモビフェニルは4質量/体積%であった。
【0035】
なお、4,4’−ジブロモビフェニルの純度および晶析母液中の各成分の含有量は、ガスクロマトグラフィにより測定した。
【0036】
(実施例2)
実施例1のモノクロルベンゼン154リットルに換えて、実施例1で得た晶析母液160kgに新たに9.4kgのモノクロルベンゼンを添加し合計169.4kgとしたものを使用した以外は、実施例1と同様に操作して、4,4’−ジブロモビフェニルを得た。該粗結晶の4,4’−ジブロモビフェニル含有量は96.5質量%であった。また、再結晶によって得られた結晶の純度は、該結晶は、4,4’−ジブロモビフェニルが99.8質量%であり、ビフェニル基準での収率は96%であった。なお、晶析母液は158kgであり、モノブロモビフェニルは2質量/体積%、その他の4,4’−ジブロモビフェニルの異性体は0.5〜1質量/体積%、4,4’−ジブロモビフェニルは3質量/体積%であった。
【0037】
(実施例3)
実施例1のモノクロルベンゼン154リットルに換えて、実施例2で得た晶析母液158kgに新たに11.4kgのモノクロルベンゼンを添加し合計169.4kgとしたものを使用した以外は、実施例1と同様に操作して、4,4’−ジブロモビフェニルを得た。該粗結晶の4,4’−ジブロモビフェニル含有量は96.8質量%であった。また、再結晶によって得られた結晶の純度は、該結晶は、4,4’−ジブロモビフェニルが99.8質量%であり、ビフェニル基準での収率は97%であった。なお、晶析母液は158kgであり、モノブロモビフェニルは2質量/体積%、その他の4,4’−ジブロモビフェニルの異性体は0.5〜1質量/体積%、4,4’−ジブロモビフェニルは2.5質量/体積%であった。
【0038】
(実施例4)
500リットルのGL反応器に臭素208kg(1300モル)を仕込み、これに、該溶液の温度を0〜12℃に維持しながら粉末ビフェニル77kg(500モル)をモノクロルベンゼン154リットルに溶解したものを1時間30分かけて滴下した以外は、実施例1と同様に操作して、4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶を得た。該粗結晶の4,4’−ジブロモビフェニル含有量は97.0質量%であった。
【0039】
また、該粗結晶を含むスラリーを実施例1と同様に処理して、4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶を得た。その純度は、99.8質量%であり、ビフェニル基準での収率は94%であった。なお、晶析母液は160kgであり、モノブロモビフェニルは2質量/体積%、その他の4,4’−ジブロモビフェニルの異性体は0.5〜1質量/体積%、4,4’−ジブロモビフェニルは4質量/体積%であった。
【0040】
(実施例5)
500リットルのGL反応器に、臭素208kg(1300モル)をモノクロルベンゼン54リットルに溶解したものを仕込み、これに、該溶液の温度を0〜12℃に維持しながら粉末ビフェニル77kg(500モル)をモノクロルベンゼン100リットルに溶解したものを1時間30分かけて滴下した以外は、実施例1と同様に操作して、4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶を得た。該粗結晶の4,4’−ジブロモビフェニル含有量は97.0質量%であった。
【0041】
また、該粗結晶を含むスラリーを実施例1と同様に処理して、4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶を得た。その純度は、99.8質量%であり、ビフェニル基準での収率は94%であった。なお、晶析母液は160kgであり、モノブロモビフェニルは2質量/体積%、その他の4,4’−ジブロモビフェニルの異性体は0.5〜1質量/体積%、4,4’−ジブロモビフェニルは4質量/体積%であった。
【0042】
(実施例6)
500リットルのGL反応器に、粉末ビフェニル77kg(500モル)をモノクロルベンゼン100リットルに溶解したものを仕込み、これに、該溶液の温度を0〜12℃に維持しながら臭素208kg(1300モル)をモノクロルベンゼン54リットルに溶解したものを1時間30分かけて滴下した以外は、実施例1と同様に操作して、4,4’−ジブロモビフェニルの粗結晶を得た。該粗結晶の4,4’−ジブロモビフェニル含有量は96.7質量%であった。
【0043】
また、該粗結晶を含むスラリーを実施例1と同様に処理して、4,4’−ジブロモビフェニルの純結晶を得た。その純度は、99.8質量%であり、ビフェニル基準での収率は94%であった。なお、晶析母液は160kgであり、モノブロモビフェニルは2質量/体積%、その他の4,4’−ジブロモビフェニルの異性体は0.5〜1質量/体積%、4,4’−ジブロモビフェニルは4質量/体積%であった。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、原料化合物のビフェニルと臭素とをベンゼンまたはベンゼン誘導体のいずれか1種の反応溶媒中で反応させることで、異性体等の副生を抑えつつ4,4’−ジブロモビフェニルを合成することができ、該反応溶媒を加熱および冷却することで4,4’−ジブロモビフェニルを再結晶し、これを高純度で製造することができる。このため、従来は反応溶液と異なる反応溶媒を使用して再結晶することが一般的であったが、粗結晶を分離することなく簡便に再結晶処理を行い、純度の高い4,4’−ジブロモビフェニルを製造することができる。しかも、該反応条件では、反応溶媒が分解等せずに安定して回収できるため、再結晶によって4,4’−ジブロモビフェニルを得た後の晶析母液を、再度ビフェニルと臭素の反応液として使用することができる。このため、例え、モノブロモビフェニルが存在しても、次工程でこれを目的物である4,4’−ジブロモビフェニルに変換できるため、さらに収率を向上させることができる。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a process for producing 4,4′-dibromobiphenyl, and more specifically, bromine and biphenyl are reacted in a reaction solvent to obtain 4,4′-dibromobiphenyl crude crystal, and then the crude crystal The slurry was recrystallized by heating and cooling without separating 4,4′-dibromobiphenyl from the slurry containing 4,4′-dibromobiphenyl to obtain pure crystals of 4,4′-dibromobiphenyl. , 4'-dibromobiphenyl.
[0002]
[Prior art]
4,4′-dibromobiphenyl can be hydrolyzed to 4,4′-dihydroxybiphenyl and further oxidized to 4,4′-dicarboxybiphenyl, which is It is useful as a raw material for producing oxidation stabilizers, dye intermediates and resins such as polyesters, polyepoxides, polyurethanes and polycarbonates, and is used for copolymers such as organic silicon and oxide films. Further, N, N, N ′, N′-tetraphenylbenzidine obtained by reacting 4,4′-dibromobiphenyl with a secondary amine can be used as a raw material compound such as organic electroluminescence. Furthermore, the insect growth regulator ethyl-4- (isopropylphenyl) benzoate can be produced from 4,4'-dibromobiphenyl, and 4,4'-dibromobiphenyl is extremely useful for agrochemicals, polymers, and dyes. It is a highly potent compound.
[0003]
There are various methods for producing 4,4′-dibromobiphenyl. When biphenyl and bromine are used as raw materials, a method of brominating biphenyl with bromine using a catalyst in a solvent, There is a method of reacting biphenyl with bromine without using a catalyst.
[0004]
For example, US Pat. No. 3,518,316 discloses that 4,4′-dibromobiphenyl is prepared by reacting 2.1 moles of bromine with 1 mole of biphenyl in the presence of sulfur dioxide in the range of −40 to −5 ° C. A manufacturing method is disclosed. In the examples, bromine is added to an anhydrous sulfur dioxide solvent containing biphenyl at a temperature of -6 ° C over 65 minutes. Since the temperature is lowered by hydrobromic acid generated when the solvent is stirred, the reaction temperature is maintained at −22 ° C. for 6 hours after the addition of bromine, and then the hydrogen bromide is removed to raise the temperature. When the temperature reaches −10 ° C., the solvent is filtered. In the example, this gives 4,4′-dibromobiphenyl in 92.2% yield.
[0005]
JP-A-55-64532 uses a compound having a dielectric constant of 6.5 or more as a solvent, such as o-dichlorobenzene, nitrobenzene, or a specific halogenated saturated aliphatic hydrocarbon. A method for producing 4,4′-dibromobiphenyl by reacting biphenyl and bromine in a reaction solvent is disclosed. The present invention is a method for producing 4,4′-dibromobiphenyl at room temperature and normal pressure without using a catalyst. The reason why a solvent having a dielectric constant of 6.5 or more is used as a reaction solution is excellent in yield. It is. In Example 6 of this publication, dichlorobenzene was used as a solvent, and a liquid mixture of bromine and dichlorobenzene was added dropwise over 1 hour while maintaining the temperature at 30 to 35 ° C. The reaction is carried out for 5 hours while maintaining the same temperature. Next, a 10% aqueous sodium hydroxide solution is added to the reaction system at 50 ° C. or less, neutralizing excess bromine and dissolved hydrogen bromide, cooling the reaction product to 10 to 15 ° C., filtering, washing with water and drying. Thus, 4,4′-dibromobiphenyl (primary crystal) was obtained. Then, after distilling and concentrating the solvent from the filtrate, the mixture was cooled in the same manner, filtered, washed with water and dried to obtain secondary crystals of 4,4′-dibromobiphenyl. The yield in terms of charged biphenyl is 80.0%.
[0006]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-1479740 discloses a method of reacting biphenyl and bromine in a halogenated hydrocarbon solvent using an elemental element of antimony, titanium, tin or zinc or a compound thereof as a catalyst. ing. When a nitro compound is used as a solvent, it generates intense heat when adding bromine to biphenyl, and it is difficult to control the reaction when carried out on a large scale, so the use of halogenated hydrocarbons as a solvent prevents severe heat generation. Is. On the other hand, when halogenated hydrocarbons are used, many of them stop at monobromobiphenyl, so that by-product formation of isomers is prevented by addition of a catalyst. In the examples of the publication, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, chloroform, chlorobenzene and the like are used, bromine is dropped into the solvent at a temperature of 30 to 35 ° C. in the presence of a catalyst, and then the liquid temperature is changed. The temperature was raised to 38-50 ° C. and aged for 5 hours, then the reaction solution was cooled to 0 ° C., a bromine treating agent was added dropwise, the crystals were filtered, washed with water, dried in vacuo, and 4,4′-dibromobiphenyl Have gained. In addition, 4,4′-dibromobiphenyl is also obtained from the organic phase separated from the filtrate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
4,4′-Dibromobiphenyl is a compound that is widely used as described above, and when used as a raw material compound for pharmaceuticals and agricultural chemicals, a product purity of 99% by mass or more is required. However, it is generally difficult to easily produce a product having such purity. For example, in the method of US Pat. No. 3,518,316, in the reaction, in the presence of water, bromine is changed to hydrogen bromide and sulfur dioxide is changed to sulfuric acid to cause a decrease in yield. Therefore, care must be taken not to mix water. Further, when bromine is added to biphenyl, if the temperature is out of the above temperature range, an isomer is by-produced and the yield is lowered.
[0008]
Further, in the methods described in JP-A Nos. 55-64532 and 1-1479740, separation from the reaction solution, washing with water, drying, and separation of the target product from the filtrate in order to obtain the desired product, Drying or the like is necessary, and the isolation operation of the target product is extremely complicated. In addition, since a catalyst is used in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-1479740, a separation operation between the catalyst and 4,4′-dibromobiphenyl, which is the target product, is required, and the number of production steps is further increased. Since 4,4′-dibromobiphenyl is a useful raw material, it is preferable that it can be produced in a high yield. However, the above method does not satisfy them.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has studied in detail a process for producing 4,4′-dibromobiphenyl by reacting biphenyl with bromine in a reaction solvent without using a catalyst, and as a result, while suppressing by-product formation of isomers. 4,4'-dibromobiphenyl can be produced in high yield, and pure crystals can be obtained by recrystallizing the target product simply by raising the temperature and cooling the specific temperature in the solvent. 4,4'-dibromobiphenyl can be produced, and the solvent after separation of the target product can be reused as a reaction solvent for biphenyl and bromine. However, since it can be recovered as 4,4′-dibromobiphenyl in the next reaction system, it was found that the yield could be further improved, and the present invention was completed. That is, the present invention provides the following (1) to (5).
[0010]
(1) Biphenyl and bromine are reacted in a reaction solvent to precipitate crude 4,4′-dibromobiphenyl as crude crystals in the reaction solvent, and then the slurry containing the crude crystals is heated and cooled to recrystallize. And 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals, to obtain 4,4′-dibromobiphenyl.
[0011]
(2) Reaction of biphenyl and bromine in the reaction solvent and precipitation of crude 4,4′-dibromobiphenyl crystals at a temperature of −5 to 50 ° C. After precipitation of the crude crystals, the slurry is heated to a temperature of 80 to The method for producing 4,4′-dibromobiphenyl as described in (1) above, wherein pure crystals are obtained by heating to 130 ° C. and then cooling.
[0012]
(3) The 4,4′-dibromo as described in (1) or (2) above, wherein after the precipitation of the crude crystals, bromine remaining in the slurry is removed, and then the slurry is heated and cooled. A method for producing biphenyl.
[0013]
(4) The reaction solvent after fractionating pure crystals from the slurry is reused as a reaction solvent for the reaction of biphenyl and bromine, according to any one of (1) to (3) above Of 4,4′-dibromobiphenyl.
[0014]
(5) The reaction solvent is benzene, monochlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, monobromobenzene, o-dibromobenzene, m-dibromobenzene, p-dibromobenzene, bromochlorobenzene. The method for producing 4,4′-dibromobiphenyl according to any one of (1) to (4) above, which is any one or more.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the first aspect of the present invention, biphenyl and bromine are reacted in a reaction solvent to precipitate crude 4,4′-dibromobiphenyl as crude crystals in the reaction solvent, and then the slurry containing the crude crystals is heated and cooled. And recrystallizing to obtain 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals, which is a method for producing 4,4′-dibromobiphenyl.
[0016]
There is recrystallization as a method for purifying a crude product obtained in the form of crystals, and heating and cooling operations are generally performed in a solvent. Recrystallization is a process in which a target solution in a solvent is heated to form a saturated solution, which is then cooled and the solute is precipitated again as crystals from the difference in solubility due to temperature differences, and purified to leave a small amount of impurities in the solvent. It is. For this reason, it is usual to use a solvent different from the reaction solvent because of the difference in solubility between the starting compound and the target compound in the specific solvent. In particular, when biphenyl and bromine are reacted to produce 4,4′-dibromobiphenyl, the temperature of the solution rises due to the heat of reaction. For this reason, it is necessary to select an optimal reaction solvent in relation to a solvent with a small calorific value, a raw material compound or a target compound, reactivity with by-products, etc., and the types of reaction solvents that can be conventionally used are limited. Is. Therefore, it has not been known at all that the reaction solvent in which 4,4′-dibromobiphenyl is precipitated is recrystallized by heating and cooling to obtain 4,4′-dibromobiphenyl having higher purity as crystals. However, in the present invention, by finding reaction conditions and optimum recrystallization conditions, recrystallization is performed using a reaction solvent containing crude crystals, and a highly pure 4,4′-dibromobiphenyl can be produced extremely simply. be able to. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0017]
First, as a reaction solvent that can be used in the present invention, biphenyl is dissolved, 4,4′-dibromobiphenyl is precipitated as crystals in the solvent, and does not react with the raw material compound or the target compound. It does not decompose even when the temperature rises during crystallization. Examples of such a reaction solvent include benzene, monochlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, monobromobenzene, o-dibromobenzene, m-dibromobenzene, p-dibromobenzene, bromochlorobenzene and the like. There is. In the present invention, one of these can be used alone, or two or more can be used in combination. In the present invention, benzene, monochlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, monobromobenzene, o-dibromobenzene, m-dibromobenzene, p-dibromobenzene, bromochlorobenzene are used alone. It is preferable. Of these, monochlorobenzene is preferably used alone. 4.4'-dibromobiphenyl is excellent in selectivity, and by-products such as 4-bromobiphenyl, 2,4'-dibromobiphenyl, 3,4'-dibromobiphenyl are dissolved during recrystallization. It is because it is excellent in efficiency.
[0018]
In general, the reaction solvent, bromine, and biphenyl are charged into a reactor equipped with a cooling device. Biphenyl as a reaction raw material is dissolved in the reaction solvent at a concentration of 20 to 80 mass / volume%, more preferably 30 to 70 mass / volume%, particularly preferably 40 to 60 mass / volume%. If it exceeds 80% by mass / volume, temperature control during the reaction with bromine becomes difficult, and the purity of the target product may be reduced during recrystallization. On the other hand, if it is less than 20% by mass / volume, the yield may be lowered.
[0019]
In addition, the molar ratio (bromine / biphenyl) of bromine and biphenyl used as a reaction raw material is 2.0 to 3.0, more preferably 2.4 to 2.8, and particularly preferably 2.5 to 2.6. It is. If it is less than 2.0, not only the yield of the target product is lowered, but also the amount of monobromide is increased, which may lower the purity. On the other hand, if it exceeds 3.0, by-products increase and purification may be difficult. At this time, the bromine and the reaction solvent to be used do not need to be subjected to treatment such as dehydration. In the present invention, since the reaction is carried out in a hydrophobic reaction solvent such as benzene or monochlorobenzene, even if water is mixed, the reaction itself proceeds quickly in these reaction solvents, such as decomposition of bromine by water. This is because there are few side effects. Thus, since the pretreatment of the used raw material is not necessary, the target product can be efficiently produced.
[0020]
When bromine and biphenyl are mixed, reaction heat is generated. Since the 4,4′-dibromobiphenyl isomer is by-produced by the generated heat, it is preferable to keep the reaction solution at a low temperature. When mixing bromine and diphenyl, the reaction solution is preferably at a temperature of −5 to 50 ° C., preferably Is limited to −5 to 20 ° C., more preferably 0 to 15 ° C., and particularly preferably 5 to 10 ° C. For example, when monochlorobenzene is used as a reaction solvent, the liquid temperature decreases due to heat of dissolution when biphenyl is dissolved in the reaction solvent, and when bromine is added dropwise thereto, the liquid temperature gradually increases due to reaction heat. Therefore, the temperature is controlled in a reactor equipped with a cooling device. Conventionally, bromine is added dropwise to biphenyl in order to prevent a sudden exotherm, but in the present invention, if the above temperature range can be maintained, biphenyl is added to a reaction solvent such as monochlorobenzene, and then bromine is added to the stock solution. It may be dropped as it is, or biphenyl may be added to a reaction solvent such as monochlorobenzene in which bromine is dissolved in advance, and there is no limitation on the blending order. In this case, the reaction solvent can be used not only to dissolve biphenyl but also to dissolve bromine. In addition, since hydrogen bromide is by-produced by mixing with the reaction solvent, bromine and biphenyl, it can be recovered by introducing it into the collection liquid from the upper part of the reactor.
[0021]
In the present invention, the addition of a catalyst is not required. This is because by reacting in a specific reaction solvent such as monochlorobenzene, 4,4′-dibromobiphenyl can be produced with high selectivity without adding a catalyst.
[0022]
Next, a reaction solution in which biphenyl and bromine are mixed in a reaction solvent such as monochlorobenzene is heated to a temperature in the range of -5 to 50 ° C, preferably 15 to 50 ° C, more preferably 15 to 40 ° C, particularly 20 to 38. Maintain at ℃ and age. This is because the bromination of biphenyl proceeds and crude crystals of 4,4′-dibromobiphenyl are precipitated in the reaction solvent. At this time, there is no limitation on the aging time, and it is sufficient that a crude crystal of 4,4′-dibromobiphenyl which is the target product is sufficiently precipitated. Generally, it is 8 to 36 hours, more preferably 12 to 24 hours, particularly 16 to 20 hours. The temperature at the time of aging may be the same as the temperature at the time of mixing the reaction solvent, bromine, and biphenyl. However, in order to promote the reaction, it is preferable to keep the temperature higher than this. Therefore, it is more preferable to maintain the time for adjusting the reaction solution, that is, the time for mixing with the reaction solvent, biphenyl and bromine at a temperature of -5 to 20 ° C and then to maintain the temperature at 15 to 40 ° C for aging.
[0023]
By such adjustment and aging of the reaction solution, 4,4′-dibromobiphenyl crude crystals are precipitated in the reaction solvent. The purity of the crude crystals is 96 to 97% by mass, and the by-products are 3 to 4% by mass of monobromobiphenyl, and 0.1 to 0.3% by mass of other isomers of 4,4′-dibromobiphenyl. It is.
[0024]
Then, excess bromine contained in the reaction solvent is removed. As a method for removing such bromine, a conventionally known method can be employed. For example, a slurry containing crude crystals (in this specification, a reaction solvent after precipitation of 4,4′-dibromobiphenyl crystals is used to remove the crystals. Excess bromine and hydrogen bromide may be removed by adding an alkaline substance such as sodium hydroxide at 50 ° C. or lower (referred to as “slurry” with or without) (Japanese Patent Laid-Open No. 55-64532). The slurry containing the crude crystals may be cooled to 0 ° C., and bromine treating agents (bromine removing agents) such as sodium hydroxide and sodium bisulfite may be added thereto to remove bromine present in the slurry. (JP-A-1-149740) or sulfurous acid or sodium bisulfite may be added to remove excess bromine (JP-A-1-311035). In the present invention, as the bromine treatment method, the slurry is cooled to a temperature of -5 to 20 ° C., and then sulfurous acid, an aqueous sodium sulfite solution, and the like are treated using a neutralized amount of bromine.
[0025]
In the present invention, the slurry after addition of the bromine remover is heated to a temperature of 80 to 130 ° C., more preferably 90 to 120 ° C., particularly 100 to 105 ° C., to thereby add 4,4′-dibromobiphenyl into the slurry. Dissolve. Thereafter, when cooled, 4,4′-dibromobiphenyl of high purity is precipitated. If the heating temperature is lower than 80 ° C., the purity of the target product may be lowered. On the other hand, if the temperature exceeds 130 ° C., the target product is not further dissolved and is useless. In addition, when an aqueous solution is used as a bromine treating agent, or when water is contained in bromine and the reaction solvent, it may be difficult to heat to a temperature higher than the boiling point of the reaction solvent used by the azeotropic phenomenon, There is no particular problem as long as the temperature can be raised to the above range.
[0026]
In the present invention, the slurry is cooled after the temperature is raised to the above temperature, but there is no limitation on the cooling temperature, the cooling rate, the cooling time, etc. as long as the target product is precipitated. In general, the slurry may be cooled to room temperature in 2 to 3 hours.
[0027]
In the present invention, high-purity 4,4′-dibromobiphenyl is precipitated in the slurry by the above treatment, and by-products are dissolved in the slurry, whereby high-purity 4,4′-dibromobiphenyl is obtained in a crystalline form. be able to. The bromine remover added to remove bromine and the reaction compound with bromine are dissolved in the aqueous phase in the slurry, and the target 4,4′-dibromobiphenyl is precipitated in the solvent phase in the slurry. If the solvent phase is separated, 4,4′-dibromobiphenyl crystals can be separated. The fractionation of 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals from the slurry can also be carried out by other conventionally known methods. The purity of the pure crystals at this time is 99.5 to 99.8% by mass, and by-products are 0.1 to 0.5% by mass of monobromobiphenyl and other isomers of 4,4′-dibromobiphenyl. Is 0.1 to 0.2% by mass.
[0028]
In addition, in order to further refine | purify the 4,4'- dibromobiphenyl obtained by recrystallization, it can also recrystallize again in another solvent or the same fresh reaction solvent.
[0029]
In the present invention, a solvent obtained by fractionating pure crystals can be reused as a reaction solvent for the reaction between biphenyl and bromine. In the present invention, a specific reaction solvent is heated to the above specific temperature to recrystallize the target product, thereby suppressing the production of by-products and decomposition of the target product. It has been found that reaction solvents such as chlorobenzene and monochlorobenzene can be used stably without being brominated and can be reused. The present invention is based on the very simple principle of utilizing the activity of bromine itself and brominating the 4th and 4'-positions of biphenyl with bromine, so that the reaction solution may also be brominated. high. However, in the present invention, the reaction solvent used by the treatment under the above-mentioned specific conditions is not brominated by the raw material compound, and is decomposed by the product, by-product, reaction heat or recrystallization And can be reused very stably. This is the same even when a treatment agent for removing bromine and hydrogen bromide is added prior to recrystallization. In addition to the above-mentioned method for recrystallizing using the above reaction solution as it is to obtain a higher purity target product, the present invention further contributes to an increase in productivity of the target product 4,4′-dibromobiphenyl. It has become.
[0030]
In order to reuse the solvent after fractionating pure crystals (also referred to as “crystallization mother liquor”) as a reaction solvent, the above-mentioned molar ratio of diphenyl to bromine and the concentration of diphenyl in the solvent can be maintained. An insufficient amount of the reaction solvent may be added to the crystallization mother liquor. At this time, the crystallization mother liquor may contain monobromobiphenyl, 2,4′-dibromobiphenyl, 3,4′-dibromobiphenyl, and further 4,4′-dibromobiphenyl. Originally, since the present invention is excellent in the selectivity of 4,4′-dibromobiphenyl, the abundance of by-products is extremely small. For example, monobromobiphenyl is the target product in the following reaction system, 4,4′- This is because the desired product 4,4′-dibromobiphenyl, which becomes dibromobiphenyl and dissolves in the crystallization mother liquor, can improve the yield by reuse. Moreover, the crystallization mother liquor is excellent in that it can be used as it is without being subjected to distillation, decolorization, column treatment, dehydration or the like.
[0031]
The 4,4′-dibromobiphenyl obtained by the present invention has a very high purity, and when other derivatives are synthesized by a conventional method, a high-purity target product can be obtained. For example, 4,4′-dihydroxybiphenyl is a compound useful as an oxidation stabilizer for resins, dye intermediates, and resin production raw materials such as polyesters, polyepoxides, polyurethanes, and polycarbonates. Various methods for synthesizing 4,4′-dihydroxybiphenyl are also known. Examples of such a method include a method described in JP-A-52-36057 and a method described in JP-A-55-17304. Specifically, according to the description in JP-A-55-17304, 4,4′-dibromobiphenyl is hydrolyzed in an alkaline aqueous solution in the presence of a copper compound catalyst, and a by-product is removed from the alkaline aqueous solution containing the reaction product. Extraction is carried out with alcohols or ketones that are hardly or insoluble in water, then the aqueous alkali solution is neutralized with mineral acid, extracted with the same reaction solvent as above, and then crystallized. According to the present invention, since 4,4′-dibromobiphenyl, which is a raw material of 4,4′-dihydroxybiphenyl, can be produced with high purity, 4,4′-dihydroxy can be produced in a high yield using the compound. Biphenyl can be synthesized.
[0032]
For the same purpose as the above 4,4′-dihydroxybiphenyl, 4,4′-dibromobiphenyl produced by the present invention was partially hydrolyzed by a conventionally known method to give 4-bromo-4′-hydroxybiphenyl. It is also possible to produce 4,4′-dihydroxybiphenyl by a known method to produce 4,4′-dicarboxybiphenyl. These compounds are all useful as intermediates for organic EL applications, pharmaceuticals, and agricultural chemicals.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
Example 1
In a 500 liter GL reactor, 154 liters of monochlorobenzene and 77 kg (500 mol) of powdered biphenyl were charged and stirred to dissolve. While maintaining the temperature of the solution at 0 to 12 ° C., 208 kg (1300 mol) of bromine was added dropwise over 1 hour and 30 minutes. The generated hydrogen bromide was recovered by introducing it into a receiver filled with water from the top of the reactor. After the completion of the dropwise addition, the solution was gradually warmed and aged at 20 ° C. for 20 hours. Subsequently, the liquid temperature was raised to 38 ° C. and aged for 1 hour. In the solution, 4,4′-dibromobiphenyl crude crystals were precipitated. The 4,4′-dibromobiphenyl content of the crude crystals was 97.0% by mass.
[0034]
Next, the slurry containing the crude crystals was cooled to 0 ° C. and 23.2% by mass of Na 2 SO Three Excess bromine was removed by adding 162.8 kg of aqueous solution. Next, the slurry was heated to 100 ° C. and immediately cooled. The precipitated crystals were collected by centrifugation and dried with a conical dryer. The crystals were 99.8% by mass of 4,4′-dibromobiphenyl, and the yield based on biphenyl was 94%. In addition, the crystallization mother liquor after centrifugation is 160 kg, monobromobiphenyl is 2 mass / volume%, and other isomers of 4,4′-dibromobiphenyl are 0.5-1 mass / volume%, 4,4 '-Dibromobiphenyl was 4% by mass / volume.
[0035]
The purity of 4,4′-dibromobiphenyl and the content of each component in the crystallization mother liquor were measured by gas chromatography.
[0036]
(Example 2)
Example 1 except that 9.4 kg of monochlorobenzene was newly added to 160 kg of the crystallization mother liquor obtained in Example 1 to make a total of 169.4 kg in place of 154 liters of monochlorobenzene of Example 1. In the same manner as described above, 4,4′-dibromobiphenyl was obtained. The 4,4′-dibromobiphenyl content of the crude crystals was 96.5% by mass. The purity of the crystal obtained by recrystallization was 99.8% by mass of 4,4′-dibromobiphenyl, and the yield based on biphenyl was 96%. The crystallization mother liquor was 158 kg, monobromobiphenyl was 2 mass / volume%, the other 4,4′-dibromobiphenyl isomer was 0.5-1 mass / volume%, 4,4′-dibromobiphenyl. Was 3% by mass / volume.
[0037]
(Example 3)
Example 1 except that 11.4 kg of monochlorobenzene was newly added to 158 kg of the crystallization mother liquor obtained in Example 2 instead of 154 liters of monochlorobenzene of Example 1, and a total of 169.4 kg was used. In the same manner as described above, 4,4′-dibromobiphenyl was obtained. The 4,4′-dibromobiphenyl content of the crude crystals was 96.8% by mass. The purity of the crystal obtained by recrystallization was 99.8% by mass of 4,4′-dibromobiphenyl, and the yield based on biphenyl was 97%. The crystallization mother liquor was 158 kg, monobromobiphenyl was 2 mass / volume%, the other 4,4′-dibromobiphenyl isomer was 0.5-1 mass / volume%, 4,4′-dibromobiphenyl. Was 2.5% by mass / volume.
[0038]
Example 4
A 500-liter GL reactor was charged with 208 kg (1300 mol) of bromine, and 77 kg (500 mol) of powdered biphenyl dissolved in 154 liters of monochlorobenzene while maintaining the temperature of the solution at 0 to 12 ° C. Except that it was added dropwise over a period of 30 minutes, the same operation as in Example 1 was performed to obtain 4,4′-dibromobiphenyl crude crystals. The 4,4′-dibromobiphenyl content of the crude crystals was 97.0% by mass.
[0039]
Further, the slurry containing the crude crystals was treated in the same manner as in Example 1 to obtain 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals. The purity was 99.8% by mass, and the yield based on biphenyl was 94%. The crystallization mother liquor is 160 kg, monobromobiphenyl is 2 mass / volume%, the other 4,4′-dibromobiphenyl isomers are 0.5-1 mass / volume%, 4,4′-dibromobiphenyl. Was 4% by mass / volume.
[0040]
(Example 5)
A 500-liter GL reactor was charged with 208 kg (1300 mol) of bromine dissolved in 54 liters of monochlorobenzene, and 77 kg (500 mol) of powdered biphenyl was added to this while maintaining the temperature of the solution at 0 to 12 ° C. A crude crystal of 4,4′-dibromobiphenyl was obtained in the same manner as in Example 1 except that a solution dissolved in 100 liters of monochlorobenzene was added dropwise over 1 hour 30 minutes. The 4,4′-dibromobiphenyl content of the crude crystals was 97.0% by mass.
[0041]
Further, the slurry containing the crude crystals was treated in the same manner as in Example 1 to obtain 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals. The purity was 99.8% by mass, and the yield based on biphenyl was 94%. The crystallization mother liquor is 160 kg, monobromobiphenyl is 2 mass / volume%, the other 4,4′-dibromobiphenyl isomers are 0.5-1 mass / volume%, 4,4′-dibromobiphenyl. Was 4% by mass / volume.
[0042]
(Example 6)
A 500-liter GL reactor was charged with 77 kg (500 mol) of powdered biphenyl dissolved in 100 liters of monochlorobenzene, and 208 kg (1300 mol) of bromine was added to this while maintaining the temperature of the solution at 0 to 12 ° C. A crude crystal of 4,4′-dibromobiphenyl was obtained in the same manner as in Example 1 except that a solution dissolved in 54 liters of monochlorobenzene was added dropwise over 1 hour 30 minutes. The 4,4′-dibromobiphenyl content of the crude crystals was 96.7% by mass.
[0043]
Further, the slurry containing the crude crystals was treated in the same manner as in Example 1 to obtain 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals. The purity was 99.8% by mass, and the yield based on biphenyl was 94%. The crystallization mother liquor is 160 kg, monobromobiphenyl is 2 mass / volume%, the other 4,4′-dibromobiphenyl isomers are 0.5-1 mass / volume%, 4,4′-dibromobiphenyl. Was 4% by mass / volume.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, 4,4′-dibromobiphenyl is produced by reacting biphenyl and bromine as raw materials in a reaction solvent of any one of benzene and benzene derivatives, while suppressing by-products such as isomers. The reaction solvent can be heated and cooled to recrystallize 4,4′-dibromobiphenyl, which can be produced with high purity. For this reason, it has been common to recrystallize using a reaction solvent different from the reaction solution. However, the recrystallization process is simply performed without separating the crude crystals, and the high purity 4,4′- Dibromobiphenyl can be produced. Moreover, since the reaction solvent can be stably recovered without decomposition or the like under the reaction conditions, the crystallization mother liquor after obtaining 4,4′-dibromobiphenyl by recrystallization is used again as a reaction solution of biphenyl and bromine. Can be used. For this reason, even if monobromobiphenyl is present, it can be converted to the target 4,4′-dibromobiphenyl in the next step, so that the yield can be further improved.

Claims (5)

反応溶媒中でビフェニルと臭素とを反応させて粗4,4'−ジブロモビフェニルを該反応溶媒中に粗結晶として析出させ、
次いで、前記粗結晶を分離せずに、該粗結晶を含むスラリーを加熱および冷却して再結晶し、4,4'−ジブロモビフェニルの純結晶を得ることを特徴とする、4,4'−ジブロモビフェニルの製造方法。
Biphenyl and bromine are reacted in a reaction solvent to precipitate crude 4,4′-dibromobiphenyl as crude crystals in the reaction solvent;
Next , without separating the crude crystals, the slurry containing the crude crystals is recrystallized by heating and cooling to obtain 4,4′-dibromobiphenyl pure crystals. A method for producing dibromobiphenyl.
該反応溶媒中でのビフェニルと臭素との反応および粗4,4'−ジブロモビフェニルの粗結晶の析出を温度−5〜50℃で行ない、該粗結晶析出後に該スラリーを温度80〜130℃に加熱した後に冷却して純結晶を得ることを特徴とする、請求項1記載の4,4'−ジブロモビフェニルの製造方法。Reaction of biphenyl and bromine in the reaction solvent and precipitation of crude 4,4′-dibromobiphenyl crude crystals were performed at a temperature of −5 to 50 ° C. After the crude crystals were precipitated, the slurry was heated to a temperature of 80 to 130 ° C. The method for producing 4,4'-dibromobiphenyl according to claim 1 , wherein the pure crystal is obtained by cooling after heating. 該粗結晶の析出後に、該スラリーに残存する臭素を除去し、次いで該スラリーを加熱および冷却することを特徴とする、請求項1または2記載の4,4'−ジブロモビフェニルの製造方法。The method for producing 4,4'-dibromobiphenyl according to claim 1 or 2 , wherein bromine remaining in the slurry is removed after the precipitation of the crude crystals, and then the slurry is heated and cooled. 該スラリーから純結晶を分別した後の反応溶媒を、ビフェニルと臭素との反応用の反応溶媒として再使用することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の4,4'−ジブロモビフェニルの製造方法。The reaction solvent after fractional pure crystals from the slurry, characterized in that it re-used as the reaction solvent for reaction of the biphenyl and bromine, according to claim 1 4,4 Method for producing '-dibromobiphenyl. 該反応溶媒が、ベンゼン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、o−ジブロモベンゼン、m−ジブロモベンゼン、p−ジブロモベンゼン、ブロモクロロベンゼンのいずれか1種以上であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の4,4'−ジブロモビフェニルの製造方法。The reaction solvent is any one of benzene, monochlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, monobromobenzene, o-dibromobenzene, m-dibromobenzene, p-dibromobenzene and bromochlorobenzene. and characterized in that species or more, the production method of 4,4'-dibromo-biphenyl according to any one of claims 1 to 4.
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