JPH11508908A - α，ω−ブロモクロロアルカンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 α,ω-ブロモクロロアルカンを環状エーテルから直接製造する方法。環状エーテルを塩化水素化し、その際、必要に応じてさらに水を添加し、次いで、得られた相を従来の精製または予備分離をせずに臭化水素酸ガスと反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】 α,ω-ブロモクロロアルカンの製造方法 本発明はα,ω-ブロモクロロアルカンを環状エーテルから直接製造する方法に 関するものである。 ハロアルカン、特にα,ω-ブロモクロロアルカンは医薬品、殺虫剤および洗剤 を製造するための出発材料として広く使用されている。 α,ω-ブロモクロロアルカンの製造方法は多数記載されているが、大抵の場合 、ハロゲン（臭素または塩素）またはその誘導体、例えばPBr₃またはSBr₆とα, ω-クロロヒドロキシアルカンとの反応またはハロゲン（臭素または塩素）また はその誘導体、例えばSOCl₂とハロアルカンまたはω-ハロアルカン酸との反応で ある。 英国特許第788,349号には、第１段階で痕跡量のZnCl₂の存在下で乾燥塩酸を用 いて約100℃の温度でTHFを処理し、第２段階では得られた4-クロロ-1-ブタノー ルを赤リンで処理し、次いで0℃〜-10℃の温度で乾燥臭素で処理して1-ブロモ-4 -クロロブタンを製造する方法が記載されている。使用したTHFに対して約62％の 収率で1-ブロモ-4-クロロブタンが得られる。 米国特許第2,839,574号には、赤リンおよび臭素またはSBr₆を用いない1-ブロ モ-4-クロロブタンの製造方法が記載されている。この方法では予備蒸留した4- クロロ-1-ブタノールを乾燥した臭化水素酸ガスを用いて下記反応： Cl(CH₂)₄OH＋HBr → Br(CH₂)₄Cl＋H₂O で生じる水と共沸混合物を成す溶媒の存在下で沸点で処理する。収率は約70％で ある。 日本国特許出願第JP 5791930号では硫黄および臭素から生成したSBr₆を用いて 新規に蒸留した4-クロロ-1-ブタノールを処理して下記反応系： SBr₆＋6Cl(CH₂)₄OH → 6Br(CH₂)₄Cl＋H₂SO₄＋2H₂O によって、約90％の収率で1-ブロモ-4-クロロブタンが得られる。 SBr₆を未精製の4-クロロ-1-ブタノールと反応させた場合にはテトラヒドロフ ラ ンと塩酸との混合物から生じ、1-ブロモ-4-クロロブタンの収率は約70％である 。 D.C.Sayles とEd.F.Degering(Journal of American Chemistry Society,71,31 62頁、1949年)は、塩化スルフリル(SO₂Cl₂)を用いてベンゾイルペルオキシドの 存在下でn-ブロモブタンを処理し、反応物を還流する1-ブロモ-4-クロロブタン の製造方法を記載している。1-ブロモ-4-クロロブタンの収率は35％である。 Smushkevich,Yu.I達は、ブロジーンーフンスジーカー (Borodin-Hunsdiecker) 反応をω-クロロアルカン酸に適用している(Tr.Mosk.Khim.Technol.Inst.No.61, 47-48頁,1969年)。すなわち、下記反応系： Cl(CH₂)_nCOOH＋Br₂→Cl(CH₂)_nBr＋CO₂＋HBr によってCCl₄媒体中でω-クロロアルカン酸をHgOおよび臭素を用いて処理してα ,ω-ブロモクロロアルカンを得ている。 Hahn,Roger C.(Journal of Organic Chemistry,53(6),1131-3頁、1988年)に記 載のハロゲン交換反応によるα,ω-ブロモクロロアルカンの製造方法は報告すべ きものである。すなわち、下記反応系： Br(CH₂)₃CH₃＋Cl(CH₂)₆Cl＋→Br(CH₂)₆Cl＋Cl(CH₂)₃CH₃ によって、テトラブチルアンモニウムブロミドの存在下でn-ブロモブタンと1,6- ジクロロヘキサンとの混合物を加熱して1-ブロモ-6-クロロヘキサンを得ている 。 上記の方法は全て多くの欠点がある。使用する出発材料が大抵は不純で、精製 操作を必要とし、反応物は高価で取り扱いが困難である（P＋臭素、S＋臭素）。 α,ω-ブロモクロロアルカンの収率は低く、得られた生成物は不純物を含み、 不純物を除去する分離操作は困難且つ高価である。 本発明者は、化学式(I): Br(CH₂)_nCl (I) （ここで、ｎは3〜8の整数）のα,ω-ブロモクロロアルカンを化学式(II): （ここで、ｎは化学式(I)と同じ意味を表す） の環状エーテルから直接製造する方法において、 下記(a)、(b)を特徴とする方法を見出した： (a) 上記環状エーテル(II)を塩酸ガスと接触させ、その際に、必要に応じて100 重量部の環状エーテル(II)に対して最大で20重量部の水をさらに添加し、次いで 、 (b) (a)で得られた相を臭化水素酸ガスと接触させる。 本発明では、環状エーテル(II)に添加する水の量が使用する環状エーテル(II) 100重量部に対して1〜15重量部、好ましくは5〜10重量部である。 (a) 段階で水を添加しなくても本発明から逸脱するものではない。 本発明で使用可能な環状エーテル(II)の例としては、1,3-プロピレンオキシド （オキセタン）、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,6-ヘキサメチレ ンオキシド（オキセパン）または1,7-ヘプタメチレンオキシド（オキソカン）を 挙げることができる。 本発明方法は特にテトラヒドロフランからの1-ブロモ-4-クロロブタンの製造 に適用できる。 本発明では、反応系： によって環状エーテル(II)を塩化水素化する段階(a)で得られるα,ω-クロロヒ ドロキシアルカン(III)を単離および／または精製する必要がない。 (b)段階は反応系： HO(CH₂)_nCl＋HBrガス→Br(CH₂)_nCl＋H₂O Ｂ (III) (I) によって(a)で得られた中間体(III)を含む上記相と臭化水素酸ガスとを直接反応 させてα,ω-ブロモクロロアルカン(I)を得る。 すなわち、本発明の利点の１つは(a)で得られる中間体のα,ω-クロロヒドロ キシアルカン(III)を、塩酸ガスと反応させる(b段階)前に単離および精製する必 要がない点にある。 本発明の(a)段階および(b)段階は室温（約20℃）〜約100℃、好ましくは40〜7 0℃の温度で実施する。 本発明の2つの段階の温度は同じでも異なっていてもよいが、単一の温度で運 転するのが好ましい。 本発明の(a)段階ではHClガス/環状エーテルのモル比は1〜3、好ましくは1.10 〜2であり、(b)段階ではHBrガス/環状エーテルのモル比が1〜2、好ましくは1.20 〜1.60である。 (a)段階および(b)段階の反応時間は広範囲に変えることができるが、一般には 2〜30時間、好ましくは10〜25時間である。 反応は大気圧下で行うことができる。 本発明では、環状エーテルに塩酸ガスを導入し、この際、必要に応じてさらに 水を添加し、導入完了時点で、得られた反応混合物に臭化水素酸ガスを直接導入 して反応を続ける。 HBrガスの導入が完了した時点で、反応混合物を静置分離して、生成した水を 除去し、次いで、減圧蒸留してα,ω-ブロモクロロアルカンを精製する。 本発明のα,ω-ブロモクロロアルカンの製造方法の利点は、中間体のα,ω-ク ロロヒドロキシアルカンを単離・精製せずに、同じ装置を用いて２つの反応を連 続して行うことができる点にある。 本発明方法は溶媒および触媒を用いないという利点もある。 α,ω-ブロモクロロアルカンの収率は高く、得られる生成物は容易に精製する ことができ、用途によってはそのままで使用できる純度である。 以下、本発明の実施例を説明する。実施例１ (a) 段階 攪拌器（錨型）、温度計およびガス噴射管を備え、上部にグリコール/水冷凝 縮器（温度約-20℃）を有する１リットルのガラス反応器中に325g(4.5mol)のテ トラヒドロフランと、16.2gの水（5重量％）とを不活性雰囲気下で導入する。 全体を55℃に加熱し、次いで14時間かけて、255g(7mol)のHClガスを流速を1.5 mol/h〜0.15mol/hに減速しながら噴射し、反応混合物の温度は60℃に維持する。 HClの導入が完了した時点での粗反応混合物(593g)は2.7％の水、14％のHCl、7 6.5％の4-クロロ-1-ブタノール、3％の1,4-ジクロロブタンおよび1.5％の残留TH F を含む。従って、THFの変換率は97％以上で、粗4-クロロ-1-ブタノールのモル収 率は使用したTHFに対して約93％である。(b) 段階 50℃に冷却後、上記で得られた反応混合物(a)に20時間かけて567g(7mol)のHBr ガスを流速を0.75mol/h〜0.15mol/hに減速しながら撹拌しながら直接噴射する。 HBrの導入時に、溶解したHClを反応混合物から脱気する。反応の進行度合はガス 透過クロマトグラフィー分析(GPC)で監視する。 HBrの導入が完了した時点で、室温に冷却して撹拌を終了し、反応混合物を静 置分離する。58％のHBrを含む280gの帯黄色の水相と728gの無色の有機相が得ら れ、有機相は91％の1-ブロモ-4-クロロブタンと、2.8％の1,4-ジクロロブタンと 、5.8％の1,4-ジブロモブタンと、0.1％の残留4-クロロ-1-ブタノールを含む。 粗1-ブロモ-4-クロロブタンのモル収率は使用した4-クロロ-1-ブタノールに対し て92.5％であり、使用したTHFに対しては86％である。 この1-ブロモ-4-クロロブタンを次いで20の理論段を有する断熱カラムを用い て減圧下(30mmHg)に蒸留して精製する。残留する4-クロロ-1-ブタノールと1,4- ジクロロブタンとを含む上方画分を抜き出して蒸留すると、純度99.3％（GPC分 析）すなわち蒸留収率87.5％の584gの1-ブロモ-4-クロロブタンを得る。蒸留し た1-ブロモ-4-クロロブタンのモル収率は使用したTHFに対して約75％である(B.P .30mmHg=83.5℃)。実施例２ (a) 段階 実施例１と同じ装置に325gのテトラヒドロフランと、16.2gの水とを導入する 。全体を50℃に加熱し、撹拌しながら25時間かけて365gのHClガスを流速を1.5mo l/h〜0.35mol/hに減速しながら噴射し、反応混合物の温度は50℃に維持する。 得られた586.5gの粗反応混合物は2.8％の水、12.5％のHCl、78.5％の4-クロロ -1-ブタノール、２％の1,4-ジクロロブタンおよび1.7％の残留THFを含む。THFの 変換率は約97％以上で、粗4-クロロ-1-ブタノールのモル収率は出発材料のTHFに 対して94％である。(b) 段階 50℃で18時間30分かけて、6.9molのHBrガスを流速を0.7mol/h〜0.15mol/hに減 速しながら上記反応混合物に直接噴射する。静置分離後、273gの酸性水相と、74 7gの有機相とが得られ、有機相は2.2％の1,4-ジクロロブタンと、5.5％の1,4-ジ ブロモブタンと、92.1％の1-ブロモ-4-クロロブタンとを含む。粗1-ブロモ-4-ク ロロブタンのモル収率は使用した4-クロロ-1-ブタノールに対して94.5％で、使 用したTHFに対して89％である。実施例３ 実施例１と同じ装置、同じ条件を用いて操作を行った。段階(a)は水を添加せ ずに実施した。HClガスの導入が完了した時点でのTHFの変換率は85％であり、粗 4-クロロ-1-ブタノールのモル収率は約82％である。実施例４ （比較例） 実施例１と同じ装置に108gのテトラヒドロフラン(1.5mol)と、444g(4.5mol)の 37％HCL水溶液とを導入する。撹拌しながら65〜70℃で５時間加熱した後のTHFの 4-クロロ-1-ブタノールへの変換率は78％である。さらに６時間加熱後のTHFの4- クロロ-1-ブタノールへの変換率は82％以下である。 この実施例の条件下では、1-ブロモ-4-クロロブタンの合成の第２段階で、残 留THFから1,4-ジブロモブタンを過剰に生成しないように、先ず第１に水相の分 離段階、次いで、粗中間体4-クロロ-1-ブタノールの精製段階を必要とする。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 化学式(I): Br(CH₂)_nCl (I) （ここで、ｎは3〜8の整数） のα,ω-ブロモクロロアルカンを化学式(II): （ここで、ｎは化学式(I)と同じ意味を表す） の環状エーテルから直接製造する方法において、 下記(a)、(b)を特徴とする方法： (a) 環状エーテル(II)を塩酸ガスと接触させ、その際、必要に応じて100重量部 の環状エーテル(II)に対して最大で20重量部の水をさらに添加し、次いで、 (b) (a)で得られた相を臭化水素酸ガスと接触させる。 ２．環状エーテル(II)がテトラヒドロフランである請求項１に記載の方法。 ３．環状エーテル(II)に添加する水の量が使用する環状エーテル(II)100重量部 に対して1〜15重量部である請求項１に記載の方法。 ４．エーテル(II)に添加する水の量が使用する環状エーテル(II)100重量部に対 して5〜10重量部である請求項３に記載の方法。 ５ (a)段階でのHClガス/環状エーテルのモル比が1〜3であり、(b)段階でのHBr ガス/環状エーテルのモル比が1〜2である請求項１〜４のいずれか一項に記載の 方法。 ６．HClガス/環状エーテルのモル比が1.10〜2であり、HBrガス/環状エーテルの モ ル比が1.20〜1.60である請求項５に記載の方法。 ７．(a)段階および(b)段階を室温〜約100℃の温度で実施する請求項１〜６のい ずれか一項に記載の方法。 ８．(a)段階および(b)段階を40〜70℃の温度で実施する請求項７に記載の方法。