JPH04338343A - ヘキサブロモシクロドデカンの製法 - Google Patents

ヘキサブロモシクロドデカンの製法

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JPH04338343A
JPH04338343A JP13707791A JP13707791A JPH04338343A JP H04338343 A JPH04338343 A JP H04338343A JP 13707791 A JP13707791 A JP 13707791A JP 13707791 A JP13707791 A JP 13707791A JP H04338343 A JPH04338343 A JP H04338343A
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reaction
hbcd
bromine
solvent
cdt
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Takao Matsuba
隆雄 松葉
Kouji Kawahata
光時 河畑
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れた1,2
,5,6,9,10−ヘキサブロモシクロドデカンの製
法に関する。本発明で得られる1,2,5,6,9,1
0−ヘキサブロモシクロドデカンは、高分子化合物の難
燃剤として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】1,2,5,6,9,10−ヘキサブロ
モシクロドデカン(以下HBCDと略記する)はポリス
チレン樹脂等に使用されている難燃剤である。この難燃
剤は、臭素を1,5,9−シス,トランス,トランス−
シクロドデカトリエン(以下CDTと略記する)に付加
させる反応によって合成される。
【0003】ODS逆相カラムを装着した高速液体クロ
マトグラフィーを用いて分析すると、HBCDには、3
種類の異性体が存在することが知られている。それらは
カラムから溶出する順番にα−HBCD,β−HBCD
,γ−HBCDと命名されている[E.R.Larse
n  and  E.L.Ecker,  J.Fir
eSci.,4,261(1986)]。
【0004】本発明者らが、各異性体を単離し、物性値
を測定した結果では、α−,β−,γ−体のそれぞれの
融点は184〜186℃,168〜171℃,196〜
198℃である。また熱重量分析(空気中、昇温速度1
0℃/min)では、5%加熱重量減温度はそれぞれ2
42℃,217℃,245℃で、50%加熱重量減温度
はそれぞれ255℃,232℃,258℃である。従っ
てγ−HBCD,α−HBCD,β−HBCDの順に熱
安定性は高い。難燃剤として用いられるHBCDはγ−
体が主体のものであるが、これらの異性体の存在比の違
いにより、HBCDの品質が大きく左右される。例えば
、融点が低く、熱安定性が低いβ−HBCDの存在比が
高くなると、HBCDの融点は低くなり、高分子の成型
加工時にはHBCDの熱分解が低温で起こり始めるため
に、成型加工機の腐蝕が起こったり、樹脂が着色を起こ
す等の問題があった。
【0005】臭素をCDTに付加させる反応によってH
BCDは合成されているが、現在までにさまざまな反応
方法が開示されている。
【0006】ドイツ特許第1147574号明細書には
、CDTのエチルアルコール溶液へ臭素を滴下して、臭
素付加反応を行うことが記載されてる。しかしこの方法
では、反応途中に不溶の樹脂状物が析出するため、攪拌
が困難になり、スケールアップが困難であった。さらに
このとき生成するHBCDは融点が低く、耐熱性が劣る
といった欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】反応途中に不溶の樹脂
状物が析出する欠点を解決するために、同様の反応方法
でいくつかの混合溶媒系が開示されている。たとえば特
公昭49−24474号ではアルコールとベンゼンの混
合溶媒系そして特公昭49−24475号ではアルコー
ルとエステルの混合溶媒系、USP3833675号で
はt−ブチルアルコ−ルとベンゼンの混合溶媒系、特公
昭50−5187号ではアルコ−ルとハロゲン系炭化水
素の混合溶媒系、EP181414号ではアルコ−ルと
ジオキサンの混合溶媒系等である。これらの溶媒で反応
を行うと、反応溶媒の溶解度が高いため反応途中の樹脂
状物の析出はなくなる。しかし生成するHBCDの融点
は低く耐熱性が劣るといった欠点は残っていた。
【0008】また、特公昭53−12510号には、反
応器に溶媒を仕込んでおき、CDTと臭素を同時に滴下
して反応する方法が示されている。しかし、生成するH
BCDの耐熱性および融点が低いという問題が残ってい
た。
【0009】上述の反応方法では、耐熱性の高いγ−H
BCDの選択率が低いばかりではなく、臭素付加反応以
外に、アリル位の臭素化、脱臭化水素、または溶媒の臭
素化等のような副反応が起こり易く、収率が低下したり
、不純物がHBCDの結晶中に混入するなどの問題があ
った。これらの不純物も、成型加工機の腐蝕や、樹脂の
着色の原因になることがわかっている。
【0010】上述の反応方法の中に反応ろ液をリサイク
ルする方法を開示しているものがあるが、リサイクル回
数を増加させるにつれ、反応ろ液中に不純物が蓄積し、
析出する結晶に不純物が付着しHBCDの耐熱性を低下
させていた。そのためリサイクル回数を増加させること
ができなかった。
【0011】そこで、本発明者らは、熱安定性が高いγ
−HBCDの高選択的な製造法について検討した。その
結果本発明者らは、有機溶媒の存在下臭素とCDTを反
応させ、HBCDを製造する方法において、臭素を炭素
数1〜4のアルコールまたはそれを含有する有機溶媒に
溶解させた中にCDTを滴下して反応させる方法を見出
し、すでに特許出願している(特願平2−288452
号)。この反応方法をとると、γ−HBCDの選択率が
著しく向上し耐熱性の高いHBCDを製造できる。しか
し反応条件によっても若干異なるが、臭素と溶媒が反応
する副反応が若干おこるため、理論量以上の臭素が必要
となっていた。
【0012】さらに特願平2−288453号では、炭
素数1〜4のアルコールまたはそれを含有する有機溶媒
の存在下、臭素とCDTを反応させHBCDを製造する
方法において、溶媒に対するCDTの基質濃度を0.1
〜20wt/vol%とする方法を開示している。この
反応方法をとると、γ−HBCDの選択率が著しく向上
し耐熱性の高いHBCDが製造できる。しかし、反応基
質濃度が比較的低いため、一回の反応で製造出来るHB
CDの量はかなり低く、反応プロセスの上からはあまり
好ましい方法ではなかった。
【0013】そこで、過剰臭素の使用量を低減し、熱安
定性の高いHBCDが得られる様な反応プロセスが求め
られていた。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記事情
に鑑み、過剰臭素の使用量を低減し、熱安定性の高いH
BCDが得られる様な反応プロセスについて鋭意検討し
た結果、臭素を炭素数1〜4のアルコールまたはそれを
含有する有機溶媒に溶解させた中に、CDTを滴下して
反応させて、HBCDを製造する方法において、反応ろ
液を反応溶媒としてくりかえし使用することで、従来一
般的に行われていた、有機溶媒中にCDTを溶解させた
中に臭素を滴下して反応させその反応ろ液を反応溶媒と
してくりかえし利用する方法に比べてγ−HBCDの選
択率が著しく向上すること、臭素付加反応以外の副反応
で生じると考えられる同定出来ない不明物が極めて減少
すること、さらにろ液のリサイクル回数を増加させるこ
とができること、さらには臭素の使用量が理論量ですむ
ことを見出し本発明に到達した。すなわち本発明は、臭
素を炭素数1〜4のアルコールまたはそれを含有する有
機溶媒に溶解させた中に、CDTを滴下して反応させて
、HBCDを製造する方法において、反応ろ液を反応溶
媒としてくりかえし使用することを特徴とする、HBC
Dの製法に関する。
【0015】以下本発明を詳細に説明する。
【0016】本発明の方法で用いられる溶媒は、炭素数
1〜4のアルコールまたはそれを含有する有機溶媒であ
る。炭素数1〜4のアルコールとしては、メタノール、
エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n
−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール、
tert−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、プロピレングリコール等があげられる。 これらのアルコ−ルの中ではエタノール、n−プロパノ
ール、tert−ブタノールなどが特に好ましい。アル
コールと混合する有機溶媒としては、エーテル系の溶媒
、ハロゲン系炭化水素溶媒、エステル系の溶媒があげら
れる。アルコールと混合するそれぞれの溶媒の混合比率
は特に規定されない。それぞれの溶媒の具体例としては
、エーテル系の溶媒としてはジプロピルエーテル、ジイ
ソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、
ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
ジエチレングリコールジエチルエーテル等が、ハロゲン
系炭化水素溶媒としては、四塩化炭素、クロロホルム、
塩化メチレン、エチレンジクロライド(EDC)等が、
エステル系の溶媒としては酢酸エチル、酢酸メチル、2
−メトキシエチルアセタート等があげられる。混合溶媒
としてはエタノール−酢酸エチル、エタノール−THF
、エタノール−ジオキサン、エタノール−EDC、エタ
ノール−塩化メチレン等が反応成績の面から特に好まし
いものである。
【0017】本発明の方法を実施しうる反応基質濃度は
、特願平2−288453号にも開示したように、各回
の反応基質濃度は0.1〜20wt/vol%、好まし
くは0.5〜10wt/vol%の範囲で行った方が、
耐熱性の高いγ−HBCDの選択率は向上する為、0.
1〜20wt/vol%、好ましくは0.5〜10wt
/vol%の範囲が選ばれる。0.1wt/vol%よ
り低い濃度で反応を行っても、0.1wt/vol%の
時のγ−HBCDの選択率に比較して、期待されるほど
γ−HBCDの選択率は向上しない。また20wt/v
ol%を越えて反応を行うと、γ−HBCDの選択率が
著しく低下するため選ばれない。
【0018】本発明を実施するにあたっての反応方法は
、反応溶媒に臭素を溶解後CDTを滴下して反応させ、
必要ならば熟成して析出した結晶をろ別する。ここで得
られたろ液には、必要に応じて不足分の溶媒を補充して
もよい。その反応ろ液に臭素を溶解し、CDTを滴下し
て反応させる。この操作を繰り返すことにより成し遂げ
られる。
【0019】反応終了後生成したHBCDは公知の手段
で粉体として単離できる。例えば、析出した結晶を濾過
することで、HBCDの結晶を得ることができる。
【0020】繰り返し回数は、反応基質濃度や反応温度
などにより変りうるため格別の限定はないが、析出して
くる結晶中への不明物の付着がおこらなくなるまで、2
回〜100回程度好ましくは5回〜80回程度繰り返す
ことが出来る。
【0021】本発明の方法を実施するにあたっての反応
温度は格別の限定はないが、高温で反応をおこなうと、
臭素付加反応以外の置換反応が起こりやすくなるため不
純物が増加したり、反応溶媒と臭素の反応が起こりやす
くなる為あまり好ましくない。また極端な低温で反応を
行った場合には、反応速度がおそくなるため反応が完結
せず、反応中間体で止まるため好ましくない。反応温度
は通常約−20℃〜約50℃の範囲である。
【0022】本発明を実施するにあたっての反応時間は
、反応温度や仕込み量等により変わりうるが、CDTの
滴下時間は通常約10分ないし10時間程度、さらにC
DTの滴下が終了してから熟成の時間は、0〜5時間程
度で成し遂げられる。
【0023】CDTに対する臭素の使用量は、Br2/
CDT(モル比)で3.0以上、好ましくは3.0〜5
.0である。3.0未満では、CDTに対して臭素が不
足しているため、反応が完結しない。5.0を越える場
合は、経済的な見地から好ましくない。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法を実施することにより、H
BCDのγ−体を高選択率、高収率で製造できるように
なった。その結果、色相、熱安定性に優れたHBCDを
製造できるようになった。さらに不純物の蓄積量が少な
いため、リサイクルの回数を飛躍的に増加させることが
できた。
【0025】
【実施例】以下、実施例に従って本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
【0026】実施例1 還流冷却器、撹拌羽根を装備した丸底フラスコに、表1
に示す組成の反応溶媒と臭素を仕込んだ。その中に表1
に示す量のCDTを30℃で2時間かけて滴下すること
で反応させた。滴下終了後、さらに2時間熟成した。反
応終了後に析出した結晶をろ別し、結晶は乾燥後融点と
純度を測定した。純度は高速液体クロマトグラフィー(
カラム  TSKゲル−ODS80TM、溶離液  ア
セトニトリル/水=80/20vol%、検出器  U
V215nm)で分析した。また反応ろ液は表1または
表2に示す量の溶媒を加え反応溶媒とし、臭素を溶解し
た後に、CDTを15℃で2時間かけて滴下して反応さ
せた。同様に反応ろ液のリサイクル反応を20回繰り返
した。結果はまとめてそれぞれ表1及び表2に示した。 γ−HBCDの選択率は、γ−HBCDの生成量をHB
CD異性体の合計量で割った値で示した[γ−HBCD
/(α−TBCD+β−TBCD+γ−HBCD)]。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】 実施例2 表3に示す組成の反応溶媒と臭素を仕込み、その中に表
3に示す量のCDTを30℃で2時間かけて滴下するこ
とで反応させた以外は、実施例1と同様な方法で反応と
分析をした。また、反応ろ液は表3または表4に示す量
の溶媒を加え反応溶媒とし、臭素を溶解した後に、CD
Tを15℃で2時間かけて滴下して反応させた。同様に
反応ろ液のリサイクル反応を20回繰り返した。結果は
まとめてそれぞれ表3及び表4に示した。
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】 実施例3 表5に示す組成の反応溶媒と臭素を仕込み、その中に表
5に示す量のCDTを30℃で2時間かけて滴下するこ
とで反応させた以外は、実施例1と同様な方法で反応と
分析をした。また、反応ろ液は表5または表6に示す量
の溶媒を加え反応溶媒とし、臭素を溶解した後に、CD
Tを15℃で2時間かけて滴下して反応させた。同様に
反応ろ液のリサイクル反応を20回繰り返した。結果は
まとめてそれぞれ表5及び表6に示した。
【0031】
【表5】
【0032】
【表6】 比較例1 還流冷却器、撹拌羽根を装備した丸底フラスコに、表7
に示す組成の反応溶媒とCDTを仕込んだ。その中に表
7に示す量の臭素を15℃で2時間かけて滴下すること
で反応させた。滴下終了後、さらに2時間熟成した。そ
の後実施例1と同様な方法で反応と分析をおこなった。 結果はまとめて表7に示した。
【0033】
【表7】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】臭素を炭素数1〜4のアルコールまたはそ
    れを含有する有機溶媒に溶解させた中に、1,5,9−
    シス,トランス,トランス−シクロドデカトリエンを滴
    下して反応させて、1,2,5,6,9,10−ヘキサ
    ブロモシクロドデカンを製造する方法において、反応ろ
    液を反応溶媒としてくりかえし使用することを特徴とす
    る、1,2,5,6,9,10−ヘキサブロモシクロド
    デカンの製法。
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