JPH08225488A - 臭素化又は塩素化芳香族カルボン酸の製造方法 - Google Patents

臭素化又は塩素化芳香族カルボン酸の製造方法

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JPH08225488A
JPH08225488A JP7303058A JP30305895A JPH08225488A JP H08225488 A JPH08225488 A JP H08225488A JP 7303058 A JP7303058 A JP 7303058A JP 30305895 A JP30305895 A JP 30305895A JP H08225488 A JPH08225488 A JP H08225488A
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reaction
alkyl
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sodium
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JP7303058A
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Freimund Roehrscheid
フライムント・レールシヤイト
Georg Groetsch
ゲオルク・グレッチユ
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Hoechst AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/255Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting
    • C07C51/265Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting having alkyl side chains which are oxidised to carboxyl groups

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酢酸溶媒中で遷移金属臭化物触媒の存在下に
おいて、酸素又は酸素含有気体を用いて、対応するハロ
ゲン化アルキル芳香族を酸化することによって、臭素又
は塩素置換芳香族カルボン酸を製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 a)反応混合物が弱酸のナトリウム及び
/又はカリウム塩を含み、 b)反応終了時に反応溶液を冷却し、晶出した生成物を
反応溶液から濾去し、 c)母液と洗液を合わせた液を蒸留することによって、
含水量を1.0%以下にまで脱水し、 d)沈澱したアルカリ金属ハロゲン化物を母液から濾去
し、 e)母液を反応媒体として再使用することによって製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対応するアルキル
芳香族の酸化により、臭素化又は塩素化芳香族カルボン
酸を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コバルト又はマンガン亜族元素臭化物
(米国特許第2,833,816号)又は、それとニッ
ケル(米国特許第3,334,135号)、鉄(ドイツ
国特許第2,749,638号)又はジルコニウム(ド
イツ国特許第2,420,960号)との組み合わせを
触媒に用いた場合に、酢酸中常圧酸素120℃以上で、
アルキル芳香族化合物を酸化することによって、対応す
る安息香酸又はオリゴカルボン酸類を高収率で得られる
ことは公知である。
【0003】常圧酸素によるアルキルベンゼンの酢酸中
の溶液の酸化で、対応する安息香酸又は芳香族オリゴカ
ルボン酸を得る反応は、前バッチからの母液を反応媒体
として再使用できる時には、経済的及び環境的に特に有
利に行いうる。なぜなら、この母液中には触媒、生成物
の一部及び目的生成物の前駆体を含む(母液が循環され
た時だけ完全な収率が得られる)からである。
【0004】上述の条件下で、ハロゲン化アルキル芳香
族化合物を酸化すれば、対応するカルボン酸が高収率で
得られる(欧州特許第002,749号)。しかし、例
えば、クロロトルエン、ジクロロトルエン、ブロモクロ
ロトルエン、2−クロロ−1,4−ジメチルベンゼン、
又は2,4−ジメチル−2′−クロロベンゾフェノンの
ような、臭素化又は塩素化アルキル芳香族の酸化の場合
には、少量(約1〜3%)のハロゲンが芳香族化合物か
ら遊離し、溶液中にハロゲン化物又はハロゲン化水素の
形で存在するという問題がある。
【0005】すなわちこれは,腐食の問題を引き起こす
からで、反応容器の腐食を防ぐために、アルカリ金属酢
酸塩の希酢酸水溶液を添加することが欧州特許第12
1,684号に示されている。この条件下で、反応容器
の腐食は減少するが、生成したアルカリ金属ハロゲン化
物、NaCl、NaBr、KCl及びKBrが、低い水
含量、例えば1〜5%でも、酢酸水溶液にかなり溶解す
る。その結果、数回循環した母液中のアルカリ金属ハロ
ゲン化物の量が、かなり増加することになる。又、この
高濃度のアルカリ金属ハロゲン化物が、高級鋼に対し腐
食作用を示し、さらに生成物溶液中の面倒なハロゲン化
ベンジルの生成を増大させる。ハロゲン化ベンジルが生
成物に取り込まれ、その量が増えると、母液の再循環の
回数を減らすことになるので、酸化反応の工業的応用に
おいて、大きな不利をもたらすのみならず、ハロゲン化
ベンジルは、かなり悪臭で発涙性を示す問題を生ずる。
【0006】欧州特許第121,684号には、蓄積し
たアルカリ金属ハロゲン化物を循環系から排出する方法
については示されていない。むしろ、最高収率を達成す
るために、水含量が蓄積を促進する1重量%を越えるこ
とが特許請求の範囲に明白に示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、これらの不利
を回避でき、対応するアリールメチルハロゲン化物によ
る汚染を伴わず、高収率で塩化及び臭化芳香族カルボン
酸を製造する方法に対する大きな要望があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題は、酢酸溶媒中
で遷移金属臭化物触媒の存在下で、酸素又は酸素含有ガ
スで対応するハロゲン化アルキル芳香族化合物を酸化す
ることによって、臭素又は塩素置換芳香族カルボン酸を
製造する方法であって、 a)反応混合物が弱酸のナトリウム及び/又はカリウム
塩を含み、 b)反応終了時に反応溶液を冷却し、晶出した生成物を
反応溶液から濾去し、 c)母液と洗液を合わせた液を蒸留することによって、
含水量を1.0%以下にまで脱水し、 d)沈澱したアルカリ金属ハロゲン化物を母液から濾去
し、 e)母液を反応媒体として再使用することからなる上記
方法によって達成される。
【0009】本方法によれば、生成したカルボン酸の収
率が非常に高く、通常90〜99%(母液を再循環す
る)で、アルカリ金属ハロゲン化物を大きな手間を掛け
ずに単離することが可能である。本方法では、母液中の
NaCl、KCl、NaBr及びKBr塩の溶解性が、
水含量3重量%以下、特に1重量%以下になると、非常
に低下するという特性を利用している。さらに驚くべき
ことに、KBrは1%未満の水含量の母液で、NaBr
よりもかなり溶けにくくなり、NaClは、NaBrよ
りも非常に溶けにくくなる。下記の手順を用いることで
母液中の面倒なハロゲン化イオンを除去し、アルカリ金
属ハロゲン化物の濃度を常に低く保ち、臭素イオンに加
えて塩素イオンも選択的に沈澱させることが可能であ
る。従って、触媒として必要な臭素イオンの濃度は十分
に高く保つことができる。
【0010】以下の手順が、多くの場合に、適切である
ことが判明した。 a)ハロゲン置換アルキル芳香族化合物の酸化を、例え
ば、酢酸ナトリウム又は酢酸カリウムのような弱酸のナ
トリウム塩又はカリウム塩の存在下で行う。そのアルカ
リ金属塩のモル量は、共触媒臭化物を構成するハロゲン
化物の量及び酸化の間に用いるハロゲン置換アルキル芳
香族化合物から脱離するハロゲン化物の量よりも多くな
るように選択することが有利である。
【0011】弱酸のナトリウム及びカリウム塩は、脂肪
族又は芳香族カルボン酸の塩の形で添加することも可能
である。ここで使用可能な脂肪酸は、例えば、酢酸、プ
ロピオン酸、酪酸であり、又、使用可能な芳香族カルボ
ン酸は、安息香酸又は置換安息香酸である。又、酢酸の
存在下で、酢酸ナトリウム又は酢酸カリウムを生成する
ような、炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウム又は炭酸カ
リウムや水酸化カリウムの形で、添加することも可能で
ある。 b)反応の終了時に、反応溶液を10〜60℃、好まし
くは20〜30℃冷却する。それによって析出する生成
物を濾去し、酢酸で洗浄する。 c)反応時に生成する水は、母液中の含水量が3%未
満、好ましくは1%未満になるまで蒸留塔を通じて、一
緒にした濾液から留去する。 d)沈澱したアルカリ金属ハロゲン化物を母液から濾去
する。 e)母液中に触媒の減量が生じている時は必ずそれを補
充する。母液は、酸化反応器に再循環して、ハロゲン化
アルキル芳香族化合物の酸化反応媒体として再使用す
る。酸化バッチに必要な弱酸のアルカリ金属塩の量は、
(e)の段階で酸化反応前に、反応溶液に加えることが
可能である。又、(d)の段階で、母液のロ過の前や、
蒸留(c)の開始時に加えることも可能である。
【0012】例えば、塩素化芳香族化合物の酸化の際に
生成する塩化物イオンを除去するためには、例えば酢酸
ナトリウムのような弱酸のナトリウム塩を添加すること
が好ましい。なぜならそれによってNaClは析出する
が、大部分の臭化物触媒が溶液中に残存するからであ
る。一方、臭素化芳香族の酸化の際に生成する臭化物イ
オンを沈殿させるためには、臭化ナトリウムと比較して
臭化カリウムは、低含水量の酢酸母液中で非常に低い溶
解性を示すので、例えば、酢酸カリウムのような弱酸カ
リウム塩を用いるのが好ましい。
【0013】使用可能な遷移金属臭化物触媒としては、
コバルト、マンガン、ジルコニウム又はニッケル金属の
1種以上を含有する化合物が非常に有利である。コバル
トを含む触媒が多くの場合に適切である。本製法は、一
般に、塩化又は臭化芳香族カルボン酸の製造に適してい
る。この場合の芳香族化合物としては、例えば、フェニ
ル又はナフチルのような反応条件下で安定な全ての芳香
族化合物を意味する。
【0014】塩素及び/又は臭素に加えて、芳香族化合
物は、さらに例えば、フッ素、アリール、ニトロ、アル
コキシ、アリールオキシ、t−アルキル、SO2 −アル
キル、SO2 −フェニル、ケト、ホスホン酸、ホスホン
オキシド、SO2 −NH2 、トリオルガニルシリル又は
過フッ化アルキル基のような1つ以上の同一又は相違し
た置換基を含んでいてもよい。
【0015】下記一般式(I)
【0016】
【化2】
【0017】〔式中、Xは、一重結合、酸素、C=O、
SO2 、C(CF3 2 、C(CH32 、PO−(C
1 〜C6 )−アルキル、PO−フェニル、Si−(C1
〜C6−アルキル)2 、Si−(C1 〜C6 −アルキ
ル)−フェニル、Si−(フェニル)2 又は−N2 −で
あり、R1 は、置換又は無置換フェニル又はナフチルで
あり、Halは、塩素又は臭素であり、R2 は、水素、
O−(C1 〜C6 )−アルキル、t−アルキル、SO2
−(C1〜C6 )−アルキル、SO2 −NH2 、N
2 、F、PO−〔(C1 〜C6 )−アルキル〕2 、P
O(OH)−(C1 〜C6 )−アルキル又はPO−(O
H)2であり、n及びmは、1〜4の整数であり、o及
びpは、0又は1であり、この際n+m+o+p≦6で
ある〕で表される化合物の製造方法は重要である。
【0018】クロロ安息香酸、ジクロロ安息香酸、フロ
ロ安息香酸、ブロモ安息香酸、塩化及び臭化ベンゾフェ
ノンカルボン酸及び塩化及び臭化ビフェニルカルボン酸
の製造方法は、特に重要な製造方法である。以下の実施
例は、本発明を制限することなく、例示するものであ
る。
【0019】
【実施例】酸化反応は、いずれも加熱装置と攪拌機、気
体導入管、還流冷却器及び酸素測定装置付きの1Lオー
トクレーブ(高圧反応装置)中で行う。 実施例1:4−クロロトルエンの酸化 4−クロロトルエン150g、氷酢酸500g、酢酸コ
バルト四水和物10.0g、臭化ナトリウム1.54g
及び酢酸ナトリウム2.46gをオートクレーブに加
え、混合物を15バールの窒素下で155℃に加熱す
る。次に、空気を導入し、温度と圧力を160℃/16
6バールになるよう調整し、廃ガス中の残存酸素含量が
1〜3容量%になるように空気流を調整する。高度の発
熱反応が30分で終わる。更に20分経過したのちに、
窒素を導入し、反応容器を冷却し、110℃で生成物溶
液を取り出す。
【0020】生成物溶液を、攪拌しながら20℃に冷却
する。結晶を減圧フィルター上で分離し、氷酢酸270
gで洗浄し、乾燥する。 収率:4−クロロ安息香酸167.3g(理論値の9
0.2%)、融点239〜240℃。一緒にした濾液
(母液と呼ぶ)(744g)は、水27.6g(3.7
重量%)、塩化物イオン0.48g、臭化物イオン0.
60g及びナトリウムイオン0.97gを含む。 第1回再循環 本母液を蒸留塔を通じて,水含量が0.3重量%以下に
なるように510gにまで濃縮する。溶液中に沈澱物は
検出されない。 酸化反応:臭化ナトリウム0.28g、酢酸ナトリウム
1.15g及び4−クロロトルエン150gをこの濃縮
母液に加える。混合物を反応させ、上述のように、処理
を行う。 収率:4−クロロ安息香酸179.3g(理論値の9
6.6%)、融点239〜241℃。母液(737g)
は、水26.9g(3.6重量%)、塩化物イオン0.
95g、臭化物イオン0.45g及びナトリウムイオン
1.92gを含む。 第2回再循環 酢酸ナトリウム1.15g(0.014モル)を加えた
後、母液を水含量が、0.4重量%になるよう510g
に濃縮する。20℃に冷却後、塩化ナトリウム0.46
gを濾去する。 酸化反応:濃縮母液、4−クロロトルエン150g及び
臭化ナトリウム0.30gの混合物を上述のように酸化
する。 収率:197.5g(理論値の96.7%)、融点23
8〜240℃。母液(734g)は、水27.2g
(3.7重量%)、塩化物イオン1.17g、臭化物イ
オン0.68g及びナトリウムイオン2.06gを含
む。 第3回以降再循環 酢酸ナトリウム1.15gを加えた後、母液を水含量が
0.25重量%になるよう510gに濃縮する。20℃
の濾過で、塩化ナトリウム0.78gが得られる。続い
ての酸化反応の平均収率は、182.5g(理論値の9
7.9%)である。融点は常に238〜240℃であ
る。単離した塩化ナトリウムの量は約0.8g/バッチ
であり、続いての母液の濃縮において、第3回目の再循
環のレベルが保たれる。
【0021】母液に溶解する塩化物の量は、1.2±
0.2gの範囲に安定している。沈澱した塩化ナトリウ
ムには、極少量の臭化ナトリウム(7モル%)が含まれ
る。 実施例2:2−ブロモトルエンの酸化 2−ブロモトルエン256.6g、氷酢酸500g、酢
酸コバルト四水和物7.5g、酢酸マンガン四水和物
2.5g、臭化ナトリウム1.03g、酢酸ナトリウム
2.46g及び酢酸カリウム2.94gを、実施例1と
同じ処方で、16バール下155℃で40分間、酸化す
る。20℃に冷却した後、結晶を生成物溶液から吸引濾
過し、各回氷酢酸70gで3回洗浄し、乾燥する。 収率:2−ブロモ安息香酸178.0g(理論値の5
9.0%)、融点148〜149℃。
【0022】一緒にした濾液(母液と呼ぶ)(761
g)は、水34.2g(4.5重量%)、臭化物イオン
3.32g、ナトリウムイオン0.87g及びカリウム
イオン1.17gを含む。 第1回再循環 母液を水が0.2重量%になるよう530gまで濃縮す
る。臭化カリウム2.02gを溶液(60℃)から濾去
する。2−ブロモトルエン256.6gを濃縮母液及び
酢酸カリウム2.94g(0.03モル)と混合し、上
述のように混合物を酸化し、処理する。 収率:2−ブロモ安息香酸279.6g(理論値の9
2.7%)。母液(810g)は、水32.4g(4.
0重量%)、臭化物イオン3.64g、ナトリウムイオ
ン0.83g及びカリウムイオン1.68gを含む。 第2回再循環 母液を水含量0.3重量%になるよう521gにまで濃
縮する。60℃での濾過でKBr3.87gが単離され
る。2−ブロモトルエン256.6gを濃縮母液及び酢
酸カリウム3.81gと混合し、上述のように混合物を
酸化し、処理する。 収率:2−ブロモ安息香酸281.2g(理論値の9
3.2%)。母液(803g)は、水32.9g(4.
1重量%)、臭化物イオン3.46g、ナトリウムイオ
ン0.77g及びカリウムイオン1.56gを含む。 第3回以降再循環 母液を水が0.55重量%になるように529gまで濃
縮する。臭化カリウム3.37gが溶液から濾去され
る。濃縮した母液は、上述のように、酸化反応の反応媒
体として再び用いる。
【0023】続いての酸化における2−ブロモ安息香酸
の平均収率は、理論値の93.8%である。単離した臭
化カリウムの量は、各バッチあたり3.7gである。従
って、各バッチあたり酢酸カリウム3.1g(0.03
16モル)を加える。
【0024】母液中の臭化物イオンの量は、この方法で
3.6g以下に保たれる。ここで、沈澱した臭化カリウ
ムには極少量の臭化ナトリウムが含まれる。 実施例3:2,3−ジクロロトルエンの酸化 2,3−ジクロロトルエン193.2g、氷酢酸400
g、酢酸コバルト四水和物2.96g、酢酸マンガン四
水和物0.96g、臭化ナトリウム1.65g及び酢酸
ナトリウム1.97gを、実施例1のように、15〜1
6バール下、155〜160℃で、2時間空気で酸化す
る。析出したジクロロ安息香酸を濾去し、乾燥する。無
色の針状結晶で、融点166.0〜168.5℃。
【0025】実施例1のように、2,3−ジクロロトル
エン154.6gのその後のバッチの反応媒体として母
液を再使用する。再循環では、各バッチあたり酢酸ナト
リウム1.15g及び臭化ナトリウム0.62gを加
え、塩化ナトリウム0.82gを取り出す。2,3−ジ
クロロトルエン1モルあたり0.014モルの塩化物が
生成する。
【0026】2,3−ジクロロ安息香酸に対する選択率
は、96.9%である。 実施例4:4−クロロ−4′−メチルベンゾフェノンの
酸化 4−クロロ−4′−メチルベンゾフェノン279.0
g、氷酢酸1000g、酢酸コバルト四水和物15.0
g、臭化ナトリウム1.23g及び酢酸ナトリウム0.
82gを、実施例1のように16バール下、175℃で
1時間、空気で酸化する。排出される塩化物の量は、
0.4モル%である。
【0027】1回の再循環あたり、酢酸ナトリウム0.
40g及びHBr0.33gを、氷酢酸中HBr33重
量%溶液1.0gの形で加える。4′−クロロ−ベンゾ
フェノン−4−カルボン酸に対する選択率は、97.4
%である。融点は253〜255℃。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酢酸溶媒中で遷移金属臭化物触媒の存在
    下において、酸素又は酸素含有ガスを用いて、対応する
    ハロゲン化アルキル芳香族化合物を酸化することによっ
    て、臭素又は塩素置換芳香族カルボン酸を製造する方法
    において、 a)反応混合物が弱酸のナトリウム及び/又はカリウム
    塩を含み、 b)反応終了時に反応溶液を冷却し、晶出した生成物を
    反応溶液から濾去し、 c)母液と洗液を合わせた液を蒸留することによって、
    含水量を1.0%以下にまで脱水し、 d)沈澱したアルカリ金属ハロゲン化物を母液から濾去
    し、 e)母液を反応媒体として再使用することを特徴とする
    上記方法。
  2. 【請求項2】 弱酸のナトリウム又はカリウム塩を、反
    応前又は濾過(d)又は脱水(c)の前の母液再循環時
    に加える請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 弱酸のナトリウム又はカリウム塩を脂肪
    族又は芳香族カルボン酸の塩として、特に酢酸、プロピ
    オン酸、酪酸又は安息香酸の塩として加える請求項1又
    は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 反応媒体中の弱酸のナトリウム又はカリ
    ウム塩が、酢酸溶媒に炭酸又は水酸化ナトリウム、又は
    炭酸又は水酸化カリウムを加えることによって形成され
    る酢酸ナトリウム又は酢酸カリウムである請求項1又は
    2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 塩化アルキル芳香族化合物の酸化のため
    に、特に酢酸ナトリウムを加える請求項1又は2に記載
    の方法。
  6. 【請求項6】 臭化アルキル芳香族化合物の酸化のため
    に、特に酢酸カリウムを加える請求項1又は2に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】 コバルト、マンガン、ジルコニウム又は
    ニッケル金属を1種以上含む化合物、特にコバルトを含
    む化合物を遷移金属臭化物触媒として用いる請求項1〜
    6のいずれか1つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 反応終了時に、反応溶液を10〜60
    ℃、特に20〜30℃に冷却する請求項1〜7のいずれ
    か1つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 置換又は未置換フェニル又はナフチルを
    芳香族化合物として用いる請求項1〜8のいずれか1つ
    に記載の方法。
  10. 【請求項10】 下記一般式(I) 【化1】 〔式中、Xは、一重結合、酸素、C=O、SO2 、C
    (CF3 2 、C(CH32 、PO−(C1 〜C6
    −アルキル、PO−フェニル、Si−(C1 〜C6−ア
    ルキル)2 、Si−(C1 〜C6 −アルキル)−フェニ
    ル、Si−(フェニル)2 又は−N2 −であり、R
    1 は、置換又は無置換フェニル又はナフチルであり、H
    alは、塩素又は臭素であり、R2 は、水素、O−(C
    1 〜C6 )−アルキル、t−アルキル、SO2 −(C1
    〜C6 )−アルキル、SO2 −NH2 、NO2 、F、P
    O−〔(C1 〜C6 )−アルキル〕2 、PO(OH)−
    (C1 〜C6 )−アルキル又はPO−(OH)2であ
    り、n及びmは、1〜4の整数であり、この際n+m≦
    5であり、o及びpは、0又は1であり、この際n+m
    +o+p≦6である〕で表される化合物を芳香族カルボ
    ン酸として製造する請求項1〜9のいずれかに記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 クロロ安息香酸、ジクロロ安息香酸、
    フロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、塩素化又は臭素化ベ
    ンゾフェノンカルボン酸又は塩素化又は臭素化ビフェニ
    ルカルボン酸を製造する請求項1〜8のいずれかに記載
    の方法。
JP7303058A 1994-11-24 1995-11-21 臭素化又は塩素化芳香族カルボン酸の製造方法 Withdrawn JPH08225488A (ja)

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DE4441881:7 1994-11-24
DE4441881A DE4441881A1 (de) 1994-11-24 1994-11-24 Verfahren zur Herstellung bromierter oder chlorierter aromatischer Carbonsäuren

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