(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を有する１，４−ジブロモブタンの製造方法。（１）テトラヒドロフランを含む溶媒の存在下に、ハロゲン化炭化水素化合物のグリニャール試薬と１，４−ジブロモブタンを反応させる工程、（２）テトラヒドロフランを含む溶媒を回収する工程、（３）回収されたテトラヒドロフランを含む溶媒と臭素化合物を反応させ、１，４−ジブロモブタンに変換する工程。
【請求項２】
グリニャール試薬が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物である請求項１に記載の１，４−ジブロモブタンの製造方法。
【化１】
0004329304.tif 000004
（上記一般式（Ｉ）中、Ｘはハロゲン原子を表し、Ｒ1、Ｒ2は水素原子、アルキル基、ビニル基或いはハロゲン原子を表す）
【請求項３】
グリニャール試薬が、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物である請求項１に記載の１，４−ジブロモブタンの製造方法。
【化２】
0004329304.tif 000005
（上記一般式（ＩＩ）中、Ｘはハロゲン原子を表し、Ｒ2は水素原子、アルキル基、ビニル基或いはハロゲン原子を表す）
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の１，４−ジブロモブタンの製造方法であって、前記（３）工程で変換された１，４−ジブロモブタンを蒸留して純度を９８．０％以上とする工程を有する１，４−ジブロモブタンの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の１，４−ジブロモブタンの製造方法であって、前記（３）工程で変換された１，４−ジブロモブタンを蒸留して水の濃度を１００ｐｐｍ以下とする工程を有する１，４−ジブロモブタンの製造方法。
【請求項６】
以下の工程を有するグリニャール反応方法。
（１）テトラヒドロフランを含む溶媒の存在下に、ハロゲン化炭化水素化合物のグリニャール試薬と１，４−ジブロモブタンを反応させる工程、（２）テトラヒドロフランを含む溶媒を回収する工程、（３）回収されたテトラヒドロフランを含む溶媒と臭素化合物を反応させ、１，４−ジブロモブタンに変換する工程、および（４）前記（３）工程で変換された１，４−ジブロモブタンを増炭剤として、前記（１）工程にリサイクルする工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１，４−ジブロモブタン及びその製造方法に関するものである。１，４−ジブロモブタンは有機中間体、農薬、機能性材料の中間体として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
１，４−ジブロモブタン（以下、「ＤＢＢ」と称することがある）は１，４−ブタンジオール（以下「１４ＢＧ」と称することがある）、又はテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を原料とし、臭素化合物を作用させ製造している。例えば、ＪＡＣＳ  ３２５８  ６２巻（１９４０）、ＪＣＳ  ４８（１９４５）等の中で、ＤＢＢの合成法が挙げられている。しかしながら、１４ＢＧやＴＨＦはＣ４炭素源（炭素数が４である化合物からなる炭素源）としては高価であり、新品のＣ４炭素源をそそまま利用していたのでは、得られたＤＢＢは非常に高価なものとなる。このため、ＤＢＢを安価に製造する方法が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、グリニャール反応に用いるＴＨＦをＤＢＢの炭素源として利用し、ＤＢＢを安価に製造する方法を提供するものである。ＴＨＦの合理的な利用方法として、ＴＨＦを無水状態で回収また、回収後、ＴＨＦとして再利用する方法は良く知られているが、ＴＨＦを無水状態に戻すことは非常に難しい。更には、蒸留回収することも知られているが、爆発の可能性もありあまり採用されていない。本発明は、グリニャール反応で使用するＴＨＦをＤＢＢの炭素源としてリサイクルすることで、経済的で環境への負荷が低い１，４−ジブロモブタンの製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、グリニャール反応の有する課題が解決されたＤＢＢを得るべく鋭意検討した結果、グリニャール反応の溶媒として使用されるテトラヒドロフランを回収し、これを臭素化合物と反応させることにより、テトラヒドロフランを炭素源として効率的に利用して１，４−ジブロモブタンを製造できることを見出し本発明に到達した。即ち本発明の要旨は、以下の工程を有する１，４−ジブロモブタンの製造方法に存する。（１）テトラヒドロフランを含む溶媒の存在下に、ハロゲン化炭化水素化合物のグリニャール試薬と１，４−ジブロモブタンを反応させる工程、（２）テトラヒドロフランを含む溶媒を回収する工程、（３）回収されたテトラヒドロフランを含む溶媒と臭素化合物を反応させ、１，４−ジブロモブタンに変換する工程。
【０００５】
本発明の別の要旨は、上記１，４−ジブロモブタンの製造方法であって、前記（３）工程で変換された１，４−ジブロモブタンを蒸留して純度を９８．０％以上とする工程を有する１，４−ジブロモブタンの製造方法に存する。
また、本発明の別の要旨は、上記１，４−ジブロモブタンの製造方法であって、前記（３）工程で変換された１，４−ジブロモブタンを蒸留して水の濃度を１００ｐｐｍ以下とする工程を有する１，４−ジブロモブタンの製造方法に存する。
また、本発明の別の要旨は、  以下の工程を有するグリニャール反応方法に存する。（１）テトラヒドロフランを含む溶媒の存在下に、ハロゲン化炭化水素化合物のグリニャール試薬と１，４−ジブロモブタンを反応させる工程、（２）テトラヒドロフランを含む溶媒を回収する工程、（３）回収されたテトラヒドロフランを含む溶媒と臭素化合物を反応させ、１，４−ジブロモブタンに変換する工程、および（４）前記（３）工程で変換された１，４−ジブロモブタンを増炭剤として、前記（１）工程にリサイクルする工程。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用されるＴＨＦは、グリニャール反応で使用されるＴＨＦを炭素源として使用されるものである。
本発明のグリニャール反応に用いられる基質としては、ハロゲン化炭化水素であるが、グリニャール試薬の生成を妨げない限り、ハロゲン化炭化水素は、複素環その他の置換基を有していても良い。ハロゲンとしては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【０００７】
ハロゲン化炭化水素としては具体的には、ブロモメタン、ヨードメタン、クロロエタン、１−クロロプロパン、ブロモエタン、１−ブロモプロパン、ビニルクロリド、ビニルブロミド、２−ヨードプロパン等のハロゲン化脂肪族炭化水素、ブロモベンゼン、１−ブロモナフタレン、２−ブロモナフタレン等のハロゲン化芳香族炭化水素、ベンジル化合物のハロゲン誘導体、チオフェン、フラン、イミダゾール等の複素環化合物のハロゲン誘導体、エトキシメチルクロリド等のエーテルのハロゲン化物等が挙げられる。
【０００８】
好ましく用いられるグリニャール試薬としては、下記一般式（Ｉ）で表される芳香族化合物が挙げられる。
【０００９】
【化３】
0004329304.tif 000002
【００１０】
一般式（Ｉ）中、Ｘはハロゲン原子を表し、Ｒ1、Ｒ2は水素原子、アルキル基、ビニル基或いはハロゲン原子を表す。
一般式（Ｉ）で表される化合物としては具体的には例えば、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ブロモトルエン、ブロモエチルベンゼン等が挙げられる。
更に好ましくは、下記一般式（II）で表される化合物である。
【００１１】
【化４】
0004329304.tif 000003
【００１２】
一般式（II）中、Ｒ2は水素原子、メチル基、アルキル基、ビニル基、ハロゲン基等が挙げられる。
その他、ブロモナフタレン、ブロモアントラセン等が好ましい化合物として挙げられる。
一方、グリニャール試薬と反応させる増炭剤としては、１，４−ジブロモブタンが用いられる。この場合、末端の臭素原子が脱離基として等価であるため、末端に臭素原子を有する化合物を得るには、グリニャール試薬（基質）に対して過剰にＤＢＢを添加しなければならない。その過剰量は目的により異なるが、通常、２当量から１０当量の範囲である。反応によって１当量のＤＢＢが失われるため、次バッチにおいて新たにＤＢＢを添加しなければならない。
【００１３】
グリニャール反応は、通常水、アルコール及び及びこれらの混合溶液で加水分解又は、加溶媒分解される。加水分解後に反応液からＴＨＦを蒸留回収する方法が知られているが、グリニャール反応に用いるＴＨＦを得るには脱水することが必要である。回収したＴＨＦを無水溶媒としてリサイクルするより、回収したＴＨＦをＤＢＢに変換する方が有益であり、簡便である。
【００１４】
本発明の好適な実施態様の一つのとして、特開平１１−６０５１９号、特開２０００−２２９９８２号、特開２００１−８９５２３号等で開示されているビニルフェニルマグネシウムハライド誘導体と１，４−ジブロモブタン（ＤＢＢ）との反応が挙げられる。
本発明においては、グリニャール試薬の調製の時に、その溶媒としてＴＨＦを含む溶媒が使用される。グリニャール試薬の溶媒としてはＴＨＦの他、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、トルエン等の炭化水素系溶媒を混合して用いることができる。本発明においてはＤＢＢの原料としてＴＨＦを使用するので、原料相当量以上のＴＨＦを含む溶媒であることが好ましい。
【００１５】
具体的には、ビニルフェニルマグネシウムハライド誘導体と１，４−ジブロモブタン（ＤＢＢ）との反応グリニャール反応の溶媒としてＴＨＦの他、ＴＨＦとトルエンとの混合溶媒が使用される。トルエンは化学的に不活性であるため、何ら問題を生じない。グリニャール反応後、加水分解したグリニャール溶液を減圧下で蒸留して得られる主要成分はＴＨＦ及びトルエン等の溶媒成分であるが、その他スチレン、原料のｐ−クロロスチレン、ＤＢＢ、４−ブロモブチルスチレン）等が含まれている。このＴＨＦを含む溶媒に臭素化合物を作用させ、ＤＢＢを合成することができる。
【００１６】
ＴＨＦをＤＢＢに変換するための臭素源としては例えば、ＨＢｒ水溶液、ＮａＢｒ、ＭｇＢｒ2、ＫＢｒ又はその水溶液を挙げることができる。反応の際、反応収率を向上させるため、硫酸を添加してもよい。反応温度は室温以上、更に好ましくは７０℃以上、更に好ましくは９０℃以上である。反応時間は、少なくとも１時間、更に好ましくは３時間以上である。反応に伴い、ＤＢＢを含む有機相が下層、臭素化合物を含む水相が上層になり、溶液が二層に分離する。反応の転化率を上げるため、可能な限り懸濁状態になるよう激しく攪拌することが望ましい。反応液を分液し、中和水洗後、有機層を取り出し、蒸留によって脱水するとともに高純度のＤＢＢを得ることができる。ＴＨＦを基準とするとＤＢＢの収率は９０％以上、更には９５％以上で得ることができる。
【００１７】
ＴＨＦと臭素化合物によりＤＢＢを製造する反応においては、４−ブロモブタノールを中間体化合物として経由する。ここで、ＤＢＢ中の不純物として、反応中間体である４−ブロモブタノールやジブロモブチルエーテル、トリブロモブタン、４−ブロモブテン等が判明している。ＤＢＢ中にＨＢｒや酸性溶液に対して不活性な溶媒が含まれても差し支えない。再合成によって得られたＤＢＢは次回以降のグリニャール反応に供する場合が多いため、ＤＢＢ中の水分は避けなければならない。このためＤＢＢの蒸留の際には、水分をできる限り低く抑えるため、初留成分は別途回収することが好ましい。このようにして得られるＤＢＢの純度は、９８．０％以上、更に好ましくは９９．０％以上であることが好ましい。ＤＢＢ中の水分含有率は、３００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００ｐｐｍ以下、更に好ましくは５０ｐｐｍ以下であることが望ましい。
【００１８】
グリニャール反応に用いたＴＨＦの回収率はできるだけ高いことが望ましい。回収されたＴＨＦは臭素化合物との反応に付しＤＢＢの原料として用いられるが、次の反応に要するＤＢＢを製造する分以上に回収されたものは、その一部を更に精製してＴＨＦ溶媒として利用することも可能であるが、好ましくは、過剰量分のＴＨＦもすべてＤＢＢに変換し、一部を次のグリニャール反応に付し、余剰のＤＢＢを別の用途に使用することもできる。
【００１９】
しかしながら、ＤＢＢを次バッチの原料として使用するなら、グリニャール反応でどの程度のＴＨＦを必要とするかと、クロロスチレンに対しどの程度ＤＢＢを過剰に添加するか、ＴＨＦからＤＢＢへの一貫収率がいくらであるかにより、必要最小限のＴＨＦの回収率は異なる。例えば、グリニャール反応がクロロスチレンに対し２．８当量のＴＨＦと、４．０当量のＤＢＢを投入した場合、グリニャール反応収率とＤＢＢの合成収率が１００％であるならば、ＴＨＦの必要最小限の回収率は５０％以上であることが望ましい。ＴＨＦの回収率が低い場合には、次のバッチに必要量のＤＢＢを回収されたＴＨＦの変換のみで供給することはできず、新規にＤＢＢを投入しなければならないことになる。
このように、本発明はグリニャール反応で使用されるＴＨＦを無水溶媒として回収するのではなく、ＤＢＢに変換後、増炭剤としてリサイクルことを特長としたものである。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を変更しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
［製造例１］
４−（４−ブロモブチル）スチレンの製造
窒素ガス導入管、ジムロー冷却管、枝管付き等圧滴下ロート、水銀温度計、攪拌羽根を備えたジャケット付き３Ｌ反応缶に金属マグネシウム１３６．１ｇ｛５．６０グラム原子、１．４０当量／４―クロロスチレン（以下ＰＣＳＴと略記する。）｝を入れ、窒素ガスを封入し、循環水温度を２２℃に設定した。一方、枝管付き等圧滴下ロートにＴＨＦ８０８ｇ（２．８当量／ＰＣＳＴ）とトルエン７３７ｇ（２．０当量／ＰＣＳＴ）、４−クロロスチレン（ＰＣＳＴ）５５４ｇ（４．０モル）の溶液を調製した。ＰＣＳＴのＴＨＦ−トルエン溶液３０ｍｌを加え、１，２−ジブロモエタンを滴下し反応を開始した。溶液温度が２８℃になるようＰＣＳＴ溶液のの滴下速度を調整し、連続的に滴下した。調製したグリニャール試薬を次工程のグリニャール反応に供した。
【００２１】
グリニャール反応用に窒素ガス導入管、ジムロー冷却管、水銀温度計、攪拌羽根、グリニャール溶液滴下管を備えたジャケット付き５Ｌ反応缶を窒素で置換した。一方、ＴＨＦ５８ｇ（０．２当量／ＰＣＳＴ）、触媒ＣｕＣｌ2８．１ｇ（０．０６モル、１．５モル％／ＰＣＳＴ）とＬｉＣｌ５．０ｇ（０．１２モル、３．０モル％／ＰＣＳＴ）を入れ溶解した。更に、ＤＢＢ３４５４ｇ（１６．０モル、４．０当量／ＰＣＳＴ）を加え６℃まで冷却した。この中へ、１０℃を越えないよう４時間かけ、上記で調製したグリニャール試薬を滴下した。滴下終了後、１５℃で２時間攪拌し反応を完結させた。熟成後、反応液中に水８．３ｇを滴下し反応を停止した。目的物の４−（４−ブロモブチル）スチレンの収率は８４％であった。
【００２２】
上記のグリニャール反応溶液を減圧蒸留装置がついた装置に加えた。フラスコの温度を４０℃まで昇温し、徐々に減圧度を上げ、１００ｍｍＨｇからスタートし５０ｍｍＨｇの条件下で徐々に反応溶液中のＴＨＦとトルエンを留去した。更に、フラスコの溶液の温度を上げ、最終的には６０℃まで昇温し、ＴＨＦ及びＴＬを反応液から除去した。
蒸留によって回収された溶液の組成は、ＴＨＦ７１１ｇ（５２．５％）、ＴＬ６３０ｇ、Ｓｔ１１ｇ、ＤＢＢ３ｇで１３５５ｇであった。この回収されたＴＨＦを含む溶液を用いて、ＤＢＢを製造した。
【００２３】
［実施例１］
３Ｌのフラスコに、上記の回収されたＴＨＦを含有する溶液４５０ｇを入れ、この中に４７％ＨＢｒ水溶液１４００ｇを加えた。溶液を徐々に昇温し、７０℃で２時間攪拌した。更に１０５℃まで昇温し無水硫酸５３０ｇを３時間で滴下し、５時間攪拌した。昇温の途中から溶液は有機層が下層になりＤＢＢが生成し始めていることが目視で確認した。反応後、反応液を分液し、下層の有機層を抜き出した後、水相を除いた。有機層を分液ロートに戻し、等量の脱塩水で水洗した。この操作を２回繰り返し、有機層を中性にした。この後、分液ロートで有機層の水をできるだけ除いた。得られた溶液は、ＤＢＢ６６９ｇ、ＴＬ２０１ｇ、ブロモブタノール０．４ｇ、ブロモブチルエーテル４ｇ、トリブロモエタン類０．３ｇであった。
【００２４】
更に蒸留用フラスコに移し、５０ｍｍＨｇで蒸留を開始した。初期は残留する水分を除去し、更にＴＬを留去した。その後１３３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）、４７℃〜５３℃の留分を回収しＤＢＢを得た。水分含有率は３５ｐｐｍであった。
得られたＤＢＢの純度は９９．５％であった。分析は以下のように行った。
ＧＣ分析；ＧＣカラムＨＰ−１（ヒューレットパッカード）又はＤＢ−１（Ｊ＆Ｗ）（ＩＤ０．２５ｍｍＸ２５ｍ）、５０℃（３ｍｉｎ  保持）→（昇温１０℃／ｍｉｎ）→２８０℃（３ｍｉｎ  保持）、検出器：ＦＩＤ、流速２．０ｍｌ／ｍｉｎ、スプリット比；１／５０、定流量プログラム
【００２５】
［実施例２］
実施例１で臭素源として４７％ＨＢｒ水溶液を用いたが、４７％ＨＢｒ水溶液の代わりに、ＮａＢｒ９３２ｇ入れ、脱塩水４００ｇを加えた。これ以外は実施例１と同様に操作を行った。
得られた溶液は、ＤＢＢ６８２ｇ、ＴＬ１９７ｇ、ブロモブタノール０．３ｇ、ブロモブチルエーテル３ｇ、トリブロモエタン類０．２ｇであった。実施例１と同様に蒸留を行い、純度９９．４％のＤＢＢを得た。水分含有率は４５ｐｐｍであった。
【００２６】
［製造例２］
ブロモヘキサンの製造
窒素ガス導入管、ジムロー冷却管、枝管付き等圧滴下ロート、水銀温度計、攪拌羽根を備えたジャケット付き１Ｌ反応缶に金属マグネシウム１３．４ｇ（０．５５グラム原子）を入れた。一方、枝管付き等圧滴下ロートにＴＨＦ１００ｇ（１．３９当量）とトルエン１００ｇ（１．０９当量）、臭化エチル５４．５ｇ（０．５０モル）の溶液を調製した。臭化エチルの溶液を滴下し反応を開始した。溶液温度が２０℃になるようＰＣＳＴ溶液のの滴下速度を調整し、連続的に滴下した。滴下終了後、１時間２０℃で攪拌した。
【００２７】
グリニャール反応用に窒素ガス導入管、ジムロー冷却管、水銀温度計、攪拌羽根、グリニャール溶液滴下管を備えたジャケット付き２Ｌ反応缶を窒素で置換した。一方、ＴＨＦ５ｇ、触媒Ｌｉ2ＣｕＣｌ2１．４ｇを入れ、更に、ＤＢＢ４３２ｇ（２．０モル、４．０倍当量）を加えた。この中へ、２５℃を越えないよう３時間かけ、上記で調製したグリニャール試薬を滴下した。滴下終了後、３０℃で２時間攪拌し反応を完結させた。熟成後、反応液中に水５ｇを滴下し反応を停止した。目的物の臭化ヘキサンの収率は７６％であった。
上記のグリニャール反応溶液の水洗後の溶液を蒸留装置のフラスコの中に入れた。常圧で、９０℃までの留分を回収した。回収液は、ＴＨＦ５４ｇ、ＴＬ１７ｇ、臭化ヘキサン１ｇであった。
【００２８】
［実施例３］
１Ｌのフラスコに、上記の回収されたＴＨＦを含有する溶液７２ｇを入れ、この中に４７％ＨＢｒ水溶液４１０ｇを加えた。溶液を徐々に昇温し、７０℃で２時間攪拌した。更に１０５℃まで昇温し無水硫酸５３０ｇを３時間で滴下し、５時間攪拌した。終了後、実施例１と同様に後処理をし、
得られた溶液は、ＤＢＢ１４９ｇ、ＴＬ１７ｇ、臭化ヘキサン１ｇ、ブロモブタノール０．１ｇ、ブロモブチルエーテル１．１ｇであった。
更に減圧蒸留装置に移し、その後１３３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）、４７℃〜５３℃の留分を回収しＤＢＢを得た。水分含有率は１６ｐｐｍであった。得られたＤＢＢの純度は９９．６％であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、グリニャール反応で使用したＴＨＦを有益な有機中間体に変換することにより、Ｃ４炭素源を有効にリサイクルする方法を提供するものとして、この発明の効果は顕著である。