KR20190004106A - Continuous production method of haloaryl based compounds - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 할로아릴계 화합물의 연속식 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous process for preparing haloaryl compounds.
리튬화(lithiation) 반응을 이용한 할로아릴계 화합물의 치환 반응은 일반적으로 배치(batch)에서 할로아릴 화합물을 리튬화시켜 아릴계 아민 음이온 개시제를 제조하는데 사용되어 왔다. 그러나, 배치에서의 회분식 방법에 의한 할로아릴계 화합물의 리튬화 반응은 발열반응이 심하고 화합물의 안정성이 매우 낮아 배치 반응에 의한 리튬화 반응은 대량 생산시 부산물이 많이 생성되어 순도가 낮아지고, 따라서 수율도 매우 낮아지는 문제점이 있어 상업적 생산에 적용이 어렵다는 문제가 있다.The substitution reaction of a haloaryl compound using a lithiation reaction has generally been used to lithiate a haloaryl compound in a batch to produce an aryl amine anion initiator. However, the lithiation reaction of the haloaryl compound by the batch method in the batch is very exothermic and the stability of the compound is very low, so that the lithiation reaction by the batch reaction produces a large amount of byproducts in mass production, There is a problem that the yield is very low and thus it is difficult to apply to commercial production.
문헌(참조: Macromol. Rapid Commun., 2004, 25, 1191-1196)에는 리튬화 반응을 이용한 할로아릴계 화합물의 제조공정이 기재되어 있으나, 이는 배치식 제조방법에 해당하며 상기 문헌은 연속식 제조방법에 대해서는 언급하고 있지 않다.In the literature (Macromol. Rapid Commun., 2004, 25, 1191-1196) describes a process for preparing haloaryl compounds using a lithiation reaction, this corresponds to a batch preparation process, It does not mention how.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연속식 공정을 이용하여 할로아릴계 화합물을 고수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a haloaryl compound at a high yield by using a continuous process.
본 발명에 따른 과제를 해결하기 위해, In order to solve the problem according to the present invention,
a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 제1 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;a) preparing a solution comprising a compound represented by the following formula (1) and a first organic solvent;
b) 유기 리튬 화합물 및 제2 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;b) preparing a solution comprising an organic lithium compound and a second organic solvent;
c) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 제1 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계; c) preparing a solution comprising a compound represented by the following formula (2) and a first organic solvent;
d) 상기 a) 단계에서 제조된 용액을 제1 연속실 채널로 10 내지 150g/min, 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 제2 연속실 채널로 1 내지 45g/min, 및 상기 c) 단계에서 제조된 용액을 제3 연속실 채널로 1 내지 90g/min로 주입하는 단계,d) the solution prepared in step a) is passed through the first continuous chamber channel at 10 to 150 g / min, the solution prepared in step b) is passed through the second continuous chamber channel at 1 to 45 g / min, and step c) Injecting the prepared solution into the third continuous chamber channel at 1 to 90 g / min,
e) 상기 a) 단계에서 제조된 용액과 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 제1 혼합기에서 혼합하는 단계; 및e) mixing the solution prepared in step a) and the solution prepared in step b) in a first mixer; And
f) 상기 제1 혼합기에서 혼합된 용액을 제1 혼합기와 연속적으로 연결된 제2 혼합기에서 상기 c) 단계에서 제조된 용액과 혼합하는 단계를 포함하고,f) mixing the solution mixed in the first mixer with the solution prepared in step c) in a second mixer connected in series with the first mixer,
여기서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 몰 비를 기준으로 상기 유기 리튬 화합물의 몰 비 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 비가 각각 0.5 내지 2배 및 0.5 내지 10배가 되도록 사용되는, 할로아릴계 화합물의 연속식 제조방법을 제공한다:Wherein the molar ratio of the organolithium compound to the compound represented by the following formula (2) is 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times, respectively, based on the molar ratio of the compound represented by the following formula A process for the continuous preparation of a compound is provided:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
X 및 Z는 각각 할로겐 원자이다. X and Z are each a halogen atom.
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 할로겐 원자이고,Y 1 and Y 2 are each independently a halogen atom,
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 2 내지 6의 알케닐기; 탄소수 2 내지 6의 알키닐기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알키닐기; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 및 N, O 및 S로 이루어진 군에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 갖는 탄소수 6 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms; An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms; A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms; A cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms; A cycloalkynyl group having 3 to 10 carbon atoms; An aryl group having 6 to 20 carbon atoms; And a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms and having 1 to 3 hetero atoms selected from the group consisting of N, O, and S;
한 실시양태에 따르면, 상기 유기 리튬 화합물은 탄소수 1 내지 6의 알킬 리튬, 탄소수 2 내지 6의 알케닐 리튬 및 탄소수 6 내지 20의 아릴 리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the organolithium compound may be selected from the group consisting of alkyl lithium having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl lithium having 2 to 6 carbon atoms, and aryl lithium having 6 to 20 carbon atoms.
한 실시양태에 따르면, 상기 제1 유기 용매 및 제3 유기 용매는 선형 또는 고리형 에테르계 화합물을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the first organic solvent and the third organic solvent may include a linear or cyclic ether compound.
한 실시양태에 따르면, 상기 제2 유기 용매는 탄소수 5 내지 10의 알칸계 또는 탄소수 5 내지 10의 고리형 알칸계 화합물을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second organic solvent may include an alkane-based compound having 5 to 10 carbon atoms or a cyclic alkane-based compound having 5 to 10 carbon atoms.
한 실시양태에 따르면, 상기 a), b) 및 c)의 각각의 단계는 0.5 내지 5bar의 압력이 가해지는 압력용기에서 수행되는 것일 수 있다.According to one embodiment, each step of a), b) and c) above may be carried out in a pressure vessel where a pressure of 0.5 to 5 bar is applied.
한 실시양태에 따르면, 제1 혼합기 및 제2 혼합기는 각각 -78 내지 80℃의 온도 및 0.5 내지 5bar의 압력으로 유지되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the first mixer and the second mixer may each be maintained at a temperature of -78 ° C to 80 ° C and a pressure of 0.5 to 5 bar.
한 실시양태에 따르면, 상기 d) 및 e) 단계에서 제1 혼합기 및 제2 혼합기에서 각각의 혼합용액이 체류하는 시간은 총 0.5 내지 60분일 수 있다.According to one embodiment, in each of the d) and e), the time for which the mixed solution in each of the first mixer and the second mixer stays may be 0.5 to 60 minutes in total.
한 실시양태에 따르면, 상기 연속식 제조방법에 의해 제조된 아릴계 화합물의 수율은 60 내지 100%일 수 있다.According to one embodiment, the yield of the aryl-based compound produced by the continuous production method may be 60 to 100%.
본 발명은 리튬화 반응을 통한 할로아릴계 화합물의 제조공정에 있어서, 배치 방식에 의한 회분식 반응공정이 아닌 연속식 반응공정을 사용함으로써, 리튬화 반응에 의한 발열을 빠르게 제열하여 부산물의 생성을 감소시킬 수 있으며, 규모 확대(scale-up)시에도 아릴 화합물을 고수율로 생산하는 것이 가능하다.The present invention relates to a process for producing haloaryl compounds through a lithiation reaction, wherein a continuous reaction process is used instead of a batch process by a batch process, whereby the generation of by-products is reduced by rapidly removing heat generated by the lithiation reaction And it is possible to produce an aryl compound at a high yield even when scale-up.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시양태를 가질 수 있는 바, 특정 실시양태들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시양태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the specific embodiments are described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the intention is not to limit the invention to the particular embodiments, but to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
리튬화 반응은 발열반응이 심하고 화합물의 안정성이 매우 낮아 배치 방식으로는 대량 생산시 부산물이 많아져 순도가 낮아지고, 따라서 수율도 매우 낮아지는 문제점이 있어 상업적 생산에 적용하기 어렵다.The lithiation reaction is very difficult to apply to commercial production because of the exothermic reaction and the very low stability of the compound, which leads to a problem of low purity due to a large amount of byproducts in the mass production and thus a low yield.
일반적으로 배치 반응기는 상업적 규모의 생산 시 반응기 조작이 어렵고, 투자비 및 운전비가 상승하는 문제가 있다. 또한, 배치 반응기를 사용한 운전은 대개 승온, 반응물 주입, 반응, 냉각 및 생성물 배출 등의 일련의 조작을 반복해야 한다. 따라서, 배치 운전당 생산성이 낮기 때문에 대량 생산을 하기 위해서는 반응기 부피 혹은 반응기 개수를 증가시켜야 하는 문제점이 있다.In general, the batch reactor is difficult to operate the reactor during production on a commercial scale, and there is a problem that the investment cost and the operating cost are increased. In addition, the operation using a batch reactor usually requires a series of operations such as heating, reactant injection, reaction, cooling, and product discharge. Therefore, since the productivity per batch operation is low, there is a problem that the volume of the reactor or the number of the reactors must be increased for mass production.
이에, 본 발명은 연속식 반응에 의한, 수율 및 생산성이 우수한 할로알릴계 화합물의 제조방법을 제공하고자 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a process for producing haloaryl compounds which is excellent in yield and productivity by a continuous reaction.
상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems,
a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 제1 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;a) preparing a solution comprising a compound represented by the following formula (1) and a first organic solvent;
b) 유기 리튬 화합물 및 제2 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;b) preparing a solution comprising an organic lithium compound and a second organic solvent;
c) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 제1 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계; c) preparing a solution comprising a compound represented by the following formula (2) and a first organic solvent;
d) 상기 a) 단계에서 제조된 용액을 제1 연속실 채널로 10 내지 150g/min, 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 제2 연속실 채널로 1 내지 45g/min, 및 상기 c) 단계에서 제조된 용액을 제3 연속실 채널로 1 내지 90g/min로 주입하는 단계,d) the solution prepared in step a) is passed through the first continuous chamber channel at 10 to 150 g / min, the solution prepared in step b) is passed through the second continuous chamber channel at 1 to 45 g / min, and step c) Injecting the prepared solution into the third continuous chamber channel at 1 to 90 g / min,
e) 상기 a) 단계에서 제조된 용액과 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 제1 혼합기에서 혼합하는 단계; 및e) mixing the solution prepared in step a) and the solution prepared in step b) in a first mixer; And
f) 상기 제1 혼합기에서 혼합된 용액을 제1 혼합기와 연속적으로 연결된 제2 혼합기에서 상기 c) 단계에서 제조된 용액과 혼합하는 단계를 포함하고,f) mixing the solution mixed in the first mixer with the solution prepared in step c) in a second mixer connected in series with the first mixer,
여기서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 몰 비를 기준으로 상기 유기 리튬 화합물의 몰 비 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 비가 각각 0.5 내지 2배 및 0.5 내지 10배가 되도록 사용되는, 할로아릴계 화합물의 연속식 제조방법을 제공한다:Wherein the molar ratio of the organolithium compound to the compound represented by the following formula (2) is 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times, respectively, based on the molar ratio of the compound represented by the following formula A process for the continuous preparation of a compound is provided:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
X 및 Z는 각각 할로겐 원자이다. X and Z are each a halogen atom.
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 할로겐 원자이고,Y 1 and Y 2 are each independently a halogen atom,
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 2 내지 6의 알케닐기; 탄소수 2 내지 6의 알키닐기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알키닐기; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 및 N, O 및 S로 이루어진 군에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 갖는 탄소수 6 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms; An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms; A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms; A cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms; A cycloalkynyl group having 3 to 10 carbon atoms; An aryl group having 6 to 20 carbon atoms; And a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms and having 1 to 3 hetero atoms selected from the group consisting of N, O, and S;
한 실시양태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물의 X 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있다. 한 실시양태에 따르면, 상기 화학식 2의 화합물의 Y1 및 Y2는 동일하거나 상이할 수 있다. According to one embodiment, X and Z of the compound of formula 1 may be the same or different. According to one embodiment, Y 1 and Y 2 of the compound of Formula 2 may be the same or different.
한 실시양태에 따르면, 상기 a) 단계에서 제조된 용액은 제1 연속실 채널로 10 내지 150g/min, 바람직하게는 25 내지 40g/min로 주입된다.According to one embodiment, the solution prepared in step a) is injected into the first continuous chamber channel at 10 to 150 g / min, preferably 25 to 40 g / min.
한 실시양태에 따르면, 상기 b) 단계에서 제조된 용액은 제2 연속실 채널로 1 내지 25g/min, 바람직하게는 4 내지 15g/min로 주입된다.According to one embodiment, the solution prepared in step b) is injected into the second continuous chamber channel at a rate of 1 to 25 g / min, preferably 4 to 15 g / min.
한 실시양태에 따르면, 상기 c) 단계에서 제조된 용액은 제3 연속실 채널로 1 내지 30g/min, 바람직하게는 5 내지 20g/min로 주입된다.According to one embodiment, the solution prepared in step c) is injected into the third continuous chamber channel at a rate of 1 to 30 g / min, preferably 5 to 20 g / min.
한 실시양태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 몰 비를 기준으로 상기 유기 리튬 화합물의 몰 비 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 비는 각각 0.5 내지 2배 및 0.5 내지 10배, 바람직하게는 각각 1 내지 1.2배 및 1 내지 8배가 되도록 사용된다.According to one embodiment, the molar ratio of the organolithium compound and the compound represented by the formula (2) is 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times, respectively, based on the molar ratio of the compound represented by the formula (1) To 1 to 1.2 times and 1 to 8 times, respectively.
한 실시양태에 따르면, 상기 유기 리튬 화합물은 탄소수 1 내지 6의 알킬 리튬, 탄소수 2 내지 6의 알케닐 리튬 및 탄소수 6 내지 20의 아릴 리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 바람직하게는, 메틸 리튬, 부틸 리튬, 헥실 리튬 및 페닐 리튬에서 선택되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the organolithium compound may be selected from the group consisting of alkyllithium having 1 to 6 carbon atoms, alkenyllithium having 2 to 6 carbon atoms, and aryllithium having 6 to 20 carbon atoms, preferably methyl Lithium, butyllithium, hexyllithium, and phenyllithium.
한 실시양태에 따르면, 상기 제1 유기 용매 및 제3 유기 용매는 각각 독립적으로 선형 또는 고리형 에테르계 화합물, 예를 들어, 펜탄, 헥산, 헵탄 및 옥탄과 같은 선형 탄화수소 화합물 또는 분지화된 이의 유도체들; 사이클로헥산 및 사이클로헵탄 등의 고리 탄화수소 화합물; 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 등의 방향족 탄화수소 화합물; 및 디메틸에테르, 디에틸에테르, 아니솔 및 테트라하이드로푸란 등의 선형 및 고리형 에테르계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 제1 유기 용매 및 제3 유기 용매는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 아니솔 및 테트라하이드로푸란 등의 선형 및 고리형 에테르계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 테트라하이드로푸란과 같은 고리형 에테르계에서 선택되는 것일 수 있다. According to one embodiment, the first organic solvent and the third organic solvent may each independently be a linear or cyclic ether compound, for example, a linear hydrocarbon compound such as pentane, hexane, heptane and octane, or a branched derivative thereof field; Cyclic hydrocarbon compounds such as cyclohexane and cycloheptane; Aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, toluene and xylene; And linear and cyclic ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, anisole, and tetrahydrofuran, may be used. Preferably, the first organic solvent and the third organic solvent may be at least one selected from the group consisting of linear and cyclic ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, anisole and tetrahydrofuran, more preferably tetra And may be selected from cyclic ethers such as hydrofuran.
한 실시양태에 따르면, 제2 유기 용매는 탄소수 5 내지 10의 알칸계 또는 탄소수 5 내지 10의 고리형 알칸계 화합물, 예를 들어, 펜탄, 헥산, 헵탄 및 옥탄과 같은 탄소수 5 내지 10의 선형 알칸계 화합물 또는 분지화된 이의 유도체들; 및 사이클로헥산 및 사이클로헵탄 등의 탄소수 5 내지 10의 고리형 알칸계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 바람직하게는, 제2 유기 용매는 펜탄, 헥산, 헵탄 및 옥탄과 같은 선형 탄화수소 화합물에서 선택되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second organic solvent is an alkane-based or C5-C10 cyclic alkane-based compound having 5 to 10 carbon atoms, for example a linear alkane having 5 to 10 carbon atoms such as pentane, hexane, heptane and octane Based compounds or derivatives thereof; And cyclic alkane compounds having 5 to 10 carbon atoms such as cyclohexane and cycloheptane. Preferably, the second organic solvent may be selected from linear hydrocarbon compounds such as pentane, hexane, heptane and octane.
한 실시양태에 따르면, 상기 a), b) 및 c)의 각각의 단계는 소정의 압력이 가해지는 압력용기에서 수행되는 것일 수 있으며, 각각의 압력용기에는 0.5 내지 5bar, 바람직하게는 1 내지 3bar의 압력이 가해진다.According to one embodiment, each of the steps a), b) and c) may be performed in a pressure vessel to which a predetermined pressure is applied, and each pressure vessel may have a pressure of 0.5 to 5 bar, preferably 1 to 3 bar Is applied.
본 발명에 따른 제1 혼합기 및 제2 혼합기는 혼합기 내부 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 구비할 수 있으며, 상기 압력 제어 수단에 의해 혼합기 내부에 주입된 용액이 동일한 방향으로 흐르면서 혼합되어 반응될 수 있다. 한 실시양태에 따르면, 각각의 혼합기 내부는 0.5 내지 5bar, 바람직하게는 1 내지 3bar의 압력으로 유지될 수 있다.The first mixer and the second mixer according to the present invention may include pressure control means for controlling the pressure in the mixer, and the solution injected into the mixer by the pressure control means may be mixed and reacted while flowing in the same direction . According to one embodiment, the interior of each mixer may be maintained at a pressure of 0.5 to 5 bar, preferably 1 to 3 bar.
한 실시양태에 따르면, 상기 e) 및 f) 단계에서 반응온도는 각각 -78 내지 80℃, 바람직하게는 -30℃ 내지 35℃로 유지될 수 있다. According to one embodiment, the reaction temperatures in steps e) and f) may be maintained at -78 to 80 캜, preferably -30 캜 to 35 캜, respectively.
한 실시양태에 따르면, 상기 e) 및 f) 단계에서 제1 혼합기 및 제2 혼합기에서 각각의 혼합용액이 체류하는 시간은 총 0.005 내지 60분, 바람직하게는 0.05 내지 7분일 수 있다. According to one embodiment, in each of the e) and f), the time for which the mixed solution in each of the first mixer and the second mixer stays may be 0.005 to 60 minutes, preferably 0.05 to 7 minutes.
한 실시양태에 따르면, 본 발명에 따른 연속식 제조공정은 PFR, CSTR, CMR 및 AFR 반응기에서 선택되는 연속식 반응기에서 수행되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the continuous production process according to the present invention may be carried out in a continuous reactor selected from PFR, CSTR, CMR and AFR reactors.
한 실시양태에 따르면, 상기 연속식 반응기는 상기 화학식 1의 화합물 용액이 주입되는 제1 연속실 채널, 상기 유기 리튬 용액이 주입되는 제2 연속실 채널 및 상기 화학식 2의 화합물 용액이 주입되는 제3 연속실 채널을 포함하고, 상기 화학식 1의 화합물 용액과 상기 유기 리튬 용액이 혼합되는 제1 혼합기, 및 제1 혼합기와 직렬로 연결되어 있고, 제1 혼합기로부터의 혼합물과 상기 화학식 2의 화합물 용액이 혼합되는 제2 혼합기를 포함한다. 상기 연속식 반응기는 플레이트 믹서, 케닉스(Kenics) 믹서 및 슐저(Sulzer) 믹서로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 스태틱 믹서를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the continuous reactor comprises a first continuous chamber channel into which the solution of the compound of Formula 1 is injected, a second continuous chamber channel into which the organic lithium solution is injected, and a third continuous chamber channel into which the compound solution of Formula 2 is injected A first mixer comprising a continuous chamber channel and a solution of the compound of formula 1 and the organolithium solution, and a second mixer connected in series with the first mixer, wherein the mixture from the first mixer and the compound of formula 2 And a second mixer to be mixed. The continuous reactor may include at least one static mixer selected from the group consisting of a plate mixer, a Kenics mixer, and a Sulzer mixer.
본 발명에 따라 제조되는 할로아릴계 화합물은 60 내지 100%, 바람직하게는 80 내지 90%의 고수율로 수득될 수 있다.The haloaryl compound prepared according to the present invention can be obtained at a high yield of 60 to 100%, preferably 80 to 90%.
본 발명은 회분식이 아닌 연속 반응 공정을 사용하여 리튬화 반응을 통한 할로아릴계 화합물을 제조하는 방법을 제공함으로써, 리튬화 반응에서 발생하는 반응열을 보다 신속하게 제열할 수 있어 부산물을 줄일 수 있다. 본 발명을 통한 연속식 공정은 이러한 특성들로 인해 규모 확대(scale-up)시에도 고수율로 할로아릴계 화합물을 형성할 수 있어 상업적 생산의 적용에 매우 적합할 수 있다.The present invention provides a method for producing a haloaryl compound through a lithiation reaction using a non-batch continuous reaction process, whereby the reaction heat generated in the lithiation reaction can be removed more quickly, and by-products can be reduced. The continuous process through the present invention is capable of forming a haloaryl compound at a high yield even when scale-up due to these characteristics, and thus can be suitably applied to commercial production applications.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예로 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
<실시예 1>≪ Example 1 >
아래 반응식 1에 따라 1-브로모-4-(6-브로모헥실)벤젠을 제조하였다.1-Bromo-4- (6-bromohexyl) benzene was prepared according to Scheme 1 below.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
진공 건조시킨 스테인레스 스틸 압력용기 3개를 준비하였다. 첫 번째 압력용기에 테트라하이드로푸란(THF) 1,300g을 주입하고 디브로모벤젠(DBB) 31g을 넣어 DBB 용액을 제조하였다. 두 번째 압력용기에는 2.0M 농도의 액상 n-부틸 리튬 48g 및 헥산 1,125g을 넣어 n-부틸 리튬 용액을 제조하였다. 세 번째 압력용기에 THF 1,000g을 주입하고, 디브로모헥산(DBH) 690g을 넣어 DBH 용액을 제조하였다. 각각의 압력용기의 압력은 3bar로 유지시켰다. 그리고 질량 유량계를 이용하여 상기 DBB 용액을 제1 연속식 채널로 29.3g/min, 상기 n-부틸 리튬 용액을 제2 연속식 채널로 5.7g/min, 상기 DBH 용액은 제3 연속식 채널로 8.2g/min로 주입하였다. 주입된 DBB 용액과 n-부틸 리튬 용액은 제1 혼합기에서 혼합되었으며, 이렇게 혼합된 용액은 제1 혼합기와 연속적으로 연결된 제2 혼합기에서 DBH 용액과 함께 혼합되었다. 제1 및 제2 혼합기는 -20℃로 유지시키고, 연속식 반응기 내부의 압력은 백프레셔 레귤레이터를 이용해 1bar로 유지시켰다. 상기 혼합기에서의 체류시간은 총 5분 이내가 되도록 조절하였다. 그리고, 상기 DBB의 몰 비를 기준으로 상기 n-부틸 리튬의 몰 비 및 DBH의 몰 비는 각각 1.1배 및 4.0배가 되도록 사용하였다. 상기 연속식 반응공정 후 얻은 유기 물질은 GC-Mass 분석을 통해 1-브로모-4-(6-브로모헥실)벤젠인 것을 확인하였다. GC-Mass 분석결과 측정된 분자량은 320이었으며 수율은 90%로 관찰되었다. 상기 연속식 반응공정에서 얻은 수율은 회분식 반응공정에서의 수율보다 20 내지 40% 가량 높았다.Three vacuum-dried stainless steel pressure vessels were prepared. The first pressure vessel was charged with 1,300 g of tetrahydrofuran (THF) and 31 g of dibromobenzene (DBB) to prepare a DBB solution. A second pressure vessel was charged with 48 g of n-butyllithium in a concentration of 2.0 M and 1,125 g of hexane to prepare a n-butyllithium solution. A third pressure vessel was charged with 1,000 g of THF and 690 g of dibromohexane (DBH) to prepare a DBH solution. The pressure of each pressure vessel was maintained at 3 bar. Using the mass flow meter, the DBB solution was introduced into the first continuous channel at 29.3 g / min, the n-butyllithium solution was introduced into the second continuous channel at 5.7 g / min, and the DBH solution was introduced into the third continuous channel g / min. The injected DBB solution and the n-butyllithium solution were mixed in a first mixer and the mixed solution was mixed with a DBH solution in a second mixer connected in series with the first mixer. The first and second mixers were maintained at -20 占 폚 and the pressure in the continuous reactor was maintained at 1 bar using a back pressure regulator. The residence time in the mixer was adjusted to be within 5 minutes in total. The molar ratio of n-butyllithium and DBH was 1.1 and 4.0, respectively, based on the molar ratio of DBB. The organic material obtained after the continuous reaction process was confirmed to be 1-bromo-4- (6-bromohexyl) benzene by GC-Mass analysis. GC-Mass analysis showed a molecular weight of 320 and a yield of 90%. The yield obtained in the continuous reaction process was 20 to 40% higher than the yield in the batch reaction process.
<실시예 2>≪ Example 2 >
아래 반응식 2에 따라 1-(6-브로모헥실)-4-클로로벤젠을 제조하였다. 1- (6-bromohexyl) -4-chlorobenzene was prepared according to Scheme 2 below.
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
진공 건조시킨 스테인레스 스틸 압력용기 3개를 준비하였다. 첫 번째 압력용기에 THF 2,600g을 주입하고, 브로모클로로벤젠(BCB) 60g을 첨가하여 BCB 용액을 제조하였다. 두 번째 압력용기에는 2.0M 농도의 액상 n-부틸 리튬 52g 및 헥산 1,200g을 넣어 n-부틸 리튬 용액을 제조하였다. 세 번째 압력용기에 THF 800g을 주입하고, DBH 550g을 넣어 DBH 용액을 제조하였다. 각각의 압력용기의 압력은 3bar로 유지시켰다. 그리고 질량 유량계를 이용하여 상기 BCB 용액을 제1 연속식 채널로 29.5g/min, 상기 n-부틸 리튬 용액을 제2 연속식 채널로 5.73g/min, 상기 DBH 용액은 제3 연속식 채널로 12.6g/min로 주입하였다. BCB 용액과 n-부틸 리튬 용액은 각각의 연속식 채널로 주입되어 제1 혼합기에서 만나 혼합되었으며, 이렇게 혼합된 용액은 제1 혼합기와 연속적으로 연결된 제2 혼합기에서 DBH 용액과 함께 혼합되었다. 제1 및 제2 혼합기는 각각 0℃로 유지시키고, 연속식 반응기 내부의 압력은 백프레셔 레귤레이터를 이용해 1bar로 유지시켰다. 상기 혼합기에서의 체류시간은 총 5분 이내가 되도록 조절하였다. 그리고, 상기 BCB의 몰 비를 기준으로 상기 n-부틸 리튬의 몰 비 및 DBH의 몰 비는 각각 1.1배 및 6.0배가 되도록 사용하였다. 상기 연속식 반응공정 후 얻은 유기 물질은 GC-Mass 분석을 통해 1-(6-브로모헥실)-4-클로로벤젠인 것을 확인하였다. GC-Mass 분석결과 측정된 분자량은 275였으며 수율은 90%로 관찰되었다. 상기 연속식 반응공정에서 얻은 수율은 회분식 반응공정에서의 수율보다 20 내지 40% 가량 높았다.Three vacuum-dried stainless steel pressure vessels were prepared. 2,600 g of THF was introduced into the first pressure vessel and 60 g of bromochlorobenzene (BCB) was added to prepare a BCB solution. A second pressure vessel was charged with 52 g of n-butyllithium in a concentration of 2.0 M and 1,200 g of hexane to prepare a n-butyllithium solution. A third pressure vessel was charged with 800 g of THF and 550 g of DBH to prepare a DBH solution. The pressure of each pressure vessel was maintained at 3 bar. The mass flow rate of the BCB solution was 29.5 g / min for the first continuous channel, 5.73 g / min for the n-butyllithium solution for the second continuous channel, and 12.6 g / min. The BCB solution and the n-butyllithium solution were injected into respective continuous channels and mixed in the first mixer, and the mixed solution was mixed with the DBH solution in the second mixer continuously connected to the first mixer. The first and second mixers were maintained at 0 ° C, respectively, and the pressure inside the continuous reactor was maintained at 1 bar using a backpressure regulator. The residence time in the mixer was adjusted to be within 5 minutes in total. The molar ratio of n-butyllithium and DBH was 1.1 and 6.0, respectively, based on the molar ratio of BCB. The organic material obtained after the continuous reaction step was confirmed to be 1- (6-bromohexyl) -4-chlorobenzene by GC-Mass analysis. GC-Mass analysis showed a molecular weight of 275 and a yield of 90%. The yield obtained in the continuous reaction process was 20 to 40% higher than the yield in the batch reaction process.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
Claims (10)
b) 유기 리튬 화합물 및 제2 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;
c) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 제1 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;
d) 상기 a) 단계에서 제조된 용액을 제1 연속실 채널로 10 내지 150g/min, 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 제2 연속실 채널로 1 내지 45g/min, 및 상기 c) 단계에서 제조된 용액을 제3 연속실 채널로 1 내지 90g/min로 주입하는 단계,
e) 상기 a) 단계에서 제조된 용액과 상기 b) 단계에서 제조된 용액을 제1 혼합기에서 혼합하는 단계; 및
f) 상기 제1 혼합기에서 혼합된 용액을 제1 혼합기와 연속적으로 연결된 제2 혼합기에서 상기 c) 단계에서 제조된 용액과 혼합하는 단계를 포함하고,
여기서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 몰 비를 기준으로 상기 유기 리튬 화합물의 몰 비 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 비가 각각 0.5 내지 2배 및 0.5 내지 10배가 되도록 사용되는, 할로아릴계 화합물의 연속식 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X 및 Z는 각각 할로겐 원자이다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 할로겐 원자이고,
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 2 내지 6의 알케닐기; 탄소수 2 내지 6의 알키닐기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알케닐기; 탄소수 3 내지 10의 사이클로알키닐기; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 및 N, O 및 S로 이루어진 군에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 갖는 탄소수 6 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.a) preparing a solution comprising a compound represented by the following formula (1) and a first organic solvent;
b) preparing a solution comprising an organic lithium compound and a second organic solvent;
c) preparing a solution comprising a compound represented by the following formula (2) and a first organic solvent;
d) the solution prepared in step a) is passed through the first continuous chamber channel at 10 to 150 g / min, the solution prepared in step b) is passed through the second continuous chamber channel at 1 to 45 g / min, and step c) Injecting the prepared solution into the third continuous chamber channel at 1 to 90 g / min,
e) mixing the solution prepared in step a) and the solution prepared in step b) in a first mixer; And
f) mixing the solution mixed in the first mixer with the solution prepared in step c) in a second mixer connected in series with the first mixer,
Wherein the molar ratio of the organolithium compound to the compound represented by the following formula (2) is 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times, respectively, based on the molar ratio of the compound represented by the following formula Continuous preparation of compounds:
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
X and Z are each a halogen atom.
(2)
In Formula 2,
Y 1 and Y 2 are each independently a halogen atom,
R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms; An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms; A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms; A cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms; A cycloalkynyl group having 3 to 10 carbon atoms; An aryl group having 6 to 20 carbon atoms; And a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms and having 1 to 3 hetero atoms selected from the group consisting of N, O, and S;
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| KR20130083385A (en) * | 2010-05-14 | 2013-07-22 | 캠브리지 디스플레이 테크놀로지 리미티드 | Organic light-emitting polymer and device |
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