JPH0625083B2 - Method for producing 1-bromo-4-fluorobenzene - Google Patents

Method for producing 1-bromo-4-fluorobenzene

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JPH0625083B2
JPH0625083B2 JP60233306A JP23330685A JPH0625083B2 JP H0625083 B2 JPH0625083 B2 JP H0625083B2 JP 60233306 A JP60233306 A JP 60233306A JP 23330685 A JP23330685 A JP 23330685A JP H0625083 B2 JPH0625083 B2 JP H0625083B2
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fluorobenzene
reaction
copper
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bromo
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斉 中島
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、機能性ポリマーの中間原料として有用な1−
ブロモ−4−フルオロベンゼンの製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is useful as an intermediate raw material for functional polymers.
It relates to a method for producing bromo-4-fluorobenzene.

(従来の技術) 1−ブロモ−4−フルオロベンゼンの製造法について
は、液相においてフルオロベンゼンと臭素を反応させる
際に、五塩化アンチモン、塩化アルミニウム等のルイス
酸を触媒として用いる方法〔ブルテン オブ ザ ケミ
カル ソサイアテイ オブ ジヤパン(Bullutin),
,147(1974)〕や、ゼオライト等の固体酸を
用いる方法〔ジヤーナル オブ キヤタリシス(J.Ca
tal.),60,110(1979)〕が知られてい
る。また、気相においてフルオロベンゼンと臭素を反応
させる方法についても、200℃以上の高温で無触媒で
反応が進行することが知られている〔ジヤーナル オブ
ザ ケミカル ソサイアテイ(J.Chem.Soc.),
1957,1823−9〕。
(Prior Art) Regarding a method for producing 1-bromo-4-fluorobenzene, a method of using a Lewis acid such as antimony pentachloride or aluminum chloride as a catalyst when reacting fluorobenzene and bromine in a liquid phase [Bruten of The Chemical Society of Japan (Bullutin), 4
7 , 147 (1974)] or a method using a solid acid such as zeolite [Jeanal of Katalysis (J. Ca.
tal. ), 60 , 110 (1979)] is known. Also, regarding the method of reacting fluorobenzene and bromine in the gas phase, it is known that the reaction proceeds at a high temperature of 200 ° C. or higher without a catalyst [Journal of the Chemical Society (J. Chem. Soc.),
1957, 1823-9].

また、フルオロベンゼンを臭素と酸素で酸化的に臭素化
する方法については、ハロゲン化ベンゼンを鉄もしくは
銅イオンを含む水性液中で、臭素と酸素を用いて臭素化
する方法(特開昭49−20126)が提案されている
が、フルオロベンゼンを原料とする実施例はない。
Further, regarding a method of oxidatively brominating fluorobenzene with bromine and oxygen, a method of brominating halogenated benzene with bromine and oxygen in an aqueous liquid containing iron or copper ions (JP-A-49- However, there are no examples using fluorobenzene as a raw material.

(発明が解決しようとする問題点) 前記のフルオロベンゼンと臭素の反応は、生成物として
臭素と当モルの臭化水素が発生し、その臭化水素は臭素
化剤として働かないため、臭素の有効利用率の面で問題
があつた。その点で、臭素と酸素を用いる酸化的な臭素
化法は、次式に示すように、臭素の有効利用の点では有
利である。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned reaction of fluorobenzene and bromine, bromine and equimolar hydrogen bromide are generated as a product, and the hydrogen bromide does not act as a brominating agent. There was a problem in terms of effective utilization rate. In that respect, the oxidative bromination method using bromine and oxygen is advantageous in terms of effective utilization of bromine as shown in the following formula.

しかしながら、前記の液相における酸化的な臭素化法
は、本発明者らの検討では、反応速度が遅く、また、水
性液中での反応のため、装置の腐食の点で問題があり、
工業的実施のレベルには至らないことが分つた。
However, the oxidative bromination method in the liquid phase, in the study of the present inventors, the reaction rate is slow, and because of the reaction in an aqueous liquid, there is a problem in terms of corrosion of the device,
It was found that it was not at the level of industrial implementation.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、反応速度が大きく、装置の腐食が少ない
1−ブロモ−4−フルオロベンゼンの製造法について検
討した結果、フルオロベンゼンを臭素と酸素を用いて酸
化的に臭素化する際に、気相において銅を含有する触媒
の存在下で反応を行わせることにより、反応速度が大き
く、装置の腐食もなく1−ブロモ−4−フルオロベンゼ
ンを製造できることを見い出し、本発明を完成するに至
つた。
(Means for Solving Problems) The present inventors have studied a method for producing 1-bromo-4-fluorobenzene, which has a high reaction rate and little apparatus corrosion, and as a result, fluorobenzene was used with bromine and oxygen. When 1-bromo-4-fluorobenzene is produced by oxidative bromination by a reaction in the presence of a catalyst containing copper in the gas phase, the reaction rate is high and there is no equipment corrosion. The present invention has been completed and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、フルオロベンゼンを臭素と酸素を
用いて酸化的に臭素化して1−ブロモ−4−フルオロベ
ンゼンを製造するに当り、銅を含有する触媒の存在下で
気相において反応を行うことを特徴とする1−ブロモ−
4−フルオロベンゼンの製造法を提供するものである。
That is, according to the present invention, in producing 1-bromo-4-fluorobenzene by oxidatively brominating fluorobenzene using bromine and oxygen, the reaction is carried out in the gas phase in the presence of a catalyst containing copper. 1-bromo-characterized in that
A method for producing 4-fluorobenzene is provided.

本発明に用いられる銅を含有する触媒としては、銅メタ
ル、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅等のハロゲン化物、硝酸
銅、酢酸銅、硫酸銅等の各種銅塩、酸化第1銅、酸化第
2銅等の酸化物など、各種銅化合物が挙げられるが、こ
れらの銅の化合物は、反応系中では、一部臭化物となつ
て触媒として働いていると考えられる。したがつて、触
媒の銅の最初の状態というのは、特に限定されるもので
はないが、好ましいのは臭化銅である。
Examples of the copper-containing catalyst used in the present invention include halides such as copper metal, copper chloride, copper bromide and copper iodide, various copper salts such as copper nitrate, copper acetate and copper sulfate, cuprous oxide, Various copper compounds such as oxides of cupric oxide can be mentioned, and it is considered that these copper compounds partially act as bromides in the reaction system to act as a catalyst. Therefore, the initial copper state of the catalyst is not particularly limited, but preferred is copper bromide.

また、これらの銅化合物は、単独でも使用できるが担体
に担持して使用することもできる。その場合、使用する
担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、シリカアル
ミナ、シリカチタニア、ボリア、シリカボリア、マグネ
シア、ゼオライト等が挙げられる。担持する場合の担持
量は、特に制限はないが、あまり少ないと活性が低く済
的でないため、好ましくは担体に対して0.5重量%以
上、さらに好ましくは1重量%である。
These copper compounds can be used alone, but can also be used by supporting them on a carrier. In that case, examples of the carrier to be used include alumina, silica, silica-alumina, silica-titania, boria, silica-boria, magnesia, zeolite and the like. The amount to be supported is not particularly limited, but if it is too small, the activity is low and it is not sufficient, so it is preferably 0.5% by weight or more, and more preferably 1% by weight with respect to the carrier.

また、本発明中の有効な触媒として、銅でイオン交換し
たゼオライトが挙げられる。ゼオライト中に含まれる銅
イオンの量には、特に制限はないが、あまり少ないと活
性が低いため、好ましくはゼオライトのイオン交換容量
の5%以上、さらに好ましくは10%以上である。な
お、ここで言うイオン交換容量とは、ゼオライトのアニ
オンサイトであるAlO4 -と対をなすカチオンサイトの総
量である。本発明で好ましいゼオライトは、Y型ゼオラ
イト、モルデナイト、ZSM−5等が挙げられるが、特
に好ましいのはY型ゼオライトである。
Further, as an effective catalyst in the present invention, a copper ion-exchanged zeolite can be mentioned. The amount of copper ions contained in the zeolite is not particularly limited, but if it is too small, the activity will be low, and therefore it is preferably 5% or more, more preferably 10% or more of the ion exchange capacity of the zeolite. The ion exchange capacity mentioned here is the total amount of cation sites paired with AlO 4 which is the anion site of zeolite. Preferred examples of the zeolite in the present invention include Y-type zeolite, mordenite, ZSM-5 and the like, and particularly preferable is Y-type zeolite.

本発明における原料のフルオロベンゼン/臭素のモル比
は0.1〜100、好ましくは0.5〜50、さらに好ましく
は1〜10の範囲である。
The fluorobenzene / bromine molar ratio of the raw material in the present invention is in the range of 0.1 to 100, preferably 0.5 to 50, and more preferably 1 to 10.

本発明における酸素/臭素のモル比は0.01〜20、好
ましくは0.1〜10、さらに好ましくは0.5〜5の範囲で
ある。また、酸素は単独または希釈して供給される。
The oxygen / bromine molar ratio in the present invention is in the range of 0.01 to 20, preferably 0.1 to 10, and more preferably 0.5 to 5. In addition, oxygen is supplied alone or diluted.

本発明における反応温度は、反応系を気相に保てる温度
であれば特に制限はないが、あまり高温になると、1,
4−体の異性化によつて、1,2−体、1,3−体の副
生が多くなるため、通常は60〜400℃、好ましくは
100〜300℃、さらに好ましくは150〜250℃
の範囲である。
The reaction temperature in the present invention is not particularly limited as long as it is a temperature capable of maintaining the reaction system in the gas phase, but if it becomes too high, 1,
Due to the isomerization of the 4-form, by-products of the 1,2-form and the 1,3-form are increased, so that it is usually 60 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C, more preferably 150 to 250 ° C.
Is the range.

本発明における圧力は、減圧、常圧、加圧いずれでもよ
いが、通常0.5〜10atm、好ましくは0.8〜5atmの範
囲で行なわれる。
The pressure in the present invention may be any of reduced pressure, normal pressure and increased pressure, but is usually 0.5 to 10 atm, preferably 0.8 to 5 atm.

(発明の効果) 本発明により臭素を有効に利用する1−ブロモ−4−フ
ルオロベンゼンの製造が可能になり、このことは、工業
的に実施する上で非常に有利である。
(Effects of the Invention) The present invention enables the production of 1-bromo-4-fluorobenzene that makes effective use of bromine, which is very advantageous for industrial implementation.

(実施例) 実施例1 触媒として、Cu−Y型ゼオライト(Cu2+イオン交換率=
70%、Na+=30%)を用い、下記の条件で反応を行
つた。
(Example) Example 1 As a catalyst, Cu-Y type zeolite (Cu2 + ion exchange rate =
70%, Na + = 30%), and the reaction was carried out under the following conditions.

フルオロベンゼン/Br2/O2/N2モル比=4/1/1/
4、反応温度200℃、WHSV(フルオロベンゼン基
準)=5.0hr-1、圧力=常圧。
Fluorobenzene / Br 2 / O 2 / N 2 molar ratio = 4/1/1 /
4. Reaction temperature 200 ° C., WHSV (fluorobenzene standard) = 5.0 hr −1 , pressure = normal pressure.

反応開始後2〜3時間の成績は、フルオロベンゼン転化
率=35%、ブロモフルオロベンゼン選択率=98%、
ブロモフルオロベンゼン中の1,4−体の割合=96%
であつた。
2-3 hours after the start of the reaction, the fluorobenzene conversion rate is 35%, the bromofluorobenzene selectivity is 98%,
Proportion of 1,4-body in bromofluorobenzene = 96%
It was.

実施例2 CuBr2をY型ゼオライトに担持した触媒(担体に対するC
uの担持量25重量%)を用いて、下記の条件で反応を
行つた。
Example 2 A catalyst in which CuBr 2 is supported on a Y-type zeolite (C to the carrier is
The supported amount of u was 25% by weight) and the reaction was carried out under the following conditions.

フルオロベンゼン/Br2/O2/N2=3/1/1.5/4、
反応温度220℃、WHSV=8.0hr-1、圧力:常圧。
Fluorobenzene / Br 2 / O 2 / N 2 = 3/1 / 1.5 / 4,
Reaction temperature 220 ° C., WHSV = 8.0 hr −1 , pressure: normal pressure.

反応開始後6〜7時間の成績は、フルオロベンゼン転化
率=50%、ブロモフルオロベンゼン選択率=98%、
ブロモフルオロベンゼン中の1,4−体の割合=95%
であつた。
6 to 7 hours after the start of the reaction, the fluorobenzene conversion rate = 50%, bromofluorobenzene selectivity = 98%,
Proportion of 1,4-body in bromofluorobenzene = 95%
It was.

実施例3 触媒として、Cu−モルデナイト(Cu2+イオン交換率=6
5%、Na+=35%)を用い、下記の条件で反応を行つ
た。
Example 3 As a catalyst, Cu-mordenite (Cu 2+ ion exchange rate = 6
5%, Na + = 35%), and the reaction was carried out under the following conditions.

フルオロベンゼン/Br2/O2/N2=5/1/2/4、反
応温度250℃、WHSV=9.0hr-1、圧力:常圧。
Fluorobenzene / Br 2 / O 2 / N 2 = 5/1/2/4, reaction temperature 250 ° C., WHSV = 9.0 hr −1 , pressure: normal pressure.

反応開始後5〜6時間の成績は、フルオロベンゼン転化
率=30%、ブロモフルオロベンゼン選択率=97.5
%、ブロモフルオロベンゼン中の1,4−体の割合=9
5%であつた。
5 to 6 hours after the start of the reaction, the fluorobenzene conversion rate was 30% and the bromofluorobenzene selectivity was 97.5.
%, Ratio of 1,4-body in bromofluorobenzene = 9
It was 5%.

実施例4 触媒として、CuBr2を担持したZSM−5(Cuの担持量
=15重量%)を用い、下記の条件で反応を行つた。
Example 4 As a catalyst, ZSM-5 carrying CuBr 2 (Cu loading = 15 wt%) was used and a reaction was carried out under the following conditions.

フルオロベンゼン/Br2/O2/N22/1/1/4、反応
温度185℃、WHSV=2.0hr-1、圧力:常圧。
Fluorobenzene / Br 2 / O 2 / N 2 2/1/1/4, reaction temperature 185 ° C., WHSV = 2.0 hr -1 , pressure: normal pressure.

反応開始後3〜4時間の成績は、フルオロベンゼン転化
率=60%、フルオロベンゼン選択率=98%、フルオ
ロベンゼン中の1,4−体の割合=94%であつた。
After 3 to 4 hours from the start of the reaction, the conversion of fluorobenzene was 60%, the selectivity of fluorobenzene was 98%, and the ratio of 1,4-isomer in fluorobenzene was 94%.

実施例5 CuBr2を各種担体に担持した触媒を用いて、以下の条件
で反応を行つた。
Example 5 Using a catalyst in which CuBr 2 was supported on various carriers, a reaction was carried out under the following conditions.

フルオロベンゼン/Br2/O2/N2=4/1/1/4、反
応温度200℃、WHSV=5.0hr-1、圧力:常圧。
Fluorobenzene / Br 2 / O 2 / N 2 = 4/1/1/4, reaction temperature 200 ° C., WHSV = 5.0 hr −1 , pressure: normal pressure.

反応開始後4〜5時間の成績を表1に示す。The results of 4 to 5 hours after the start of the reaction are shown in Table 1.

実施例6 Y型ゼオライトを20%硝酸銅水溶液に浸漬した後、蒸
発乾固し、さらに、400℃で4時間空気中で焼成し
て、CuOを担持したY型ゼオライトを調製した。さら
に、この触媒を450℃、4時間水素気流中で還元処理
を行つて、金属銅を担持したY型ゼオライトを得た。金
属銅の担持量は11重量%であつた。
Example 6 The Y-type zeolite was immersed in a 20% copper nitrate aqueous solution, evaporated to dryness, and further calcined in air at 400 ° C. for 4 hours to prepare a CuO-supporting Y-type zeolite. Further, this catalyst was subjected to reduction treatment in a hydrogen stream at 450 ° C. for 4 hours to obtain a Y-zeolite carrying metallic copper. The amount of metallic copper supported was 11% by weight.

この触媒を用いて、以下の条件で反応を行つた。Using this catalyst, the reaction was carried out under the following conditions.

フルオロベンゼン/Br2/O2/N2=5/1/1/4、反
応温度250℃、WHSV=3.0hr-1、圧力:常圧。
Fluorobenzene / Br 2 / O 2 / N 2 = 5/1/1/4, reaction temperature 250 ° C., WHSV = 3.0 hr −1 , pressure: normal pressure.

反応開始後2〜3時間の成績は、フルオロベンゼン転化
率=14%、ブロモフルオロベンゼン選択率=99%、
ブロモフルオロベンゼン中の1,4−体の割合=95%
であつた。
2-3 hours after the start of the reaction, fluorobenzene conversion rate = 14%, bromofluorobenzene selectivity = 99%,
Proportion of 1,4-body in bromofluorobenzene = 95%
It was.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 29/24 X 9343−4G 29/34 X 9343−4G C07B 61/00 300 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01J 29/24 X 9343-4G 29/34 X 9343-4G C07B 61/00 300

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フルオロベンゼンを臭素と酸素を用いて臭
素化して1−ブロモ−4−フルオロベンゼンを製造する
に当り、銅を含有する触媒の存在下で気相において反応
を行うことを特徴とする1−ブロモ−4−フルオロベン
ゼンの製造方法。
1. When producing 1-bromo-4-fluorobenzene by brominating fluorobenzene with bromine and oxygen, the reaction is carried out in the gas phase in the presence of a catalyst containing copper. A method for producing 1-bromo-4-fluorobenzene.
【請求項2】触媒が銅メタルまたは銅化合物の担持触媒
および/またはイオン交換したゼオライトである特許請
求の範囲第1項記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst is a supported catalyst of copper metal or a copper compound and / or an ion-exchanged zeolite.
【請求項3】ゼオライトがY型ゼオライトである特許請
求の範囲第2項記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the zeolite is a Y-type zeolite.
JP60233306A 1985-10-21 1985-10-21 Method for producing 1-bromo-4-fluorobenzene Expired - Lifetime JPH0625083B2 (en)

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