(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
0004893903.tif 000008
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子もしくは、炭素数１〜６のアルキル基を表す。）で表されるイソフタル酸化合物を、三酸化硫黄濃度が１〜３０重量％の発煙硫酸中、反応温度１１０〜１６０℃で、イソフタル酸化合物に対して０．５〜１．５モル倍の臭素のみを用い、ヨウ素の非存在下でブロム化することを特徴とする、５−ブロモイソフタル酸化合物の高選択的製造方法。
【請求項２】
ブロモ化反応終了後、得られた反応粗物を炭素数１〜５の低級アルコールで再結晶させて精製することを特徴とする請求項１記載の５−ブロモイソフタル酸化合物の高選択的製造方法。
【請求項３】
ブロモ化反応終了後、得られた反応粗物を酸触媒の存在下炭素数１〜５の低級アルコールでジエステル化した後、蒸留によって、５−ブロモイソフタル酸化合物を分離精製することを特徴とする請求項１記載の５−ブロモイソフタル酸化合物の高選択的製造方法。
【請求項４】
酸触媒が硫酸であり、反応温度が炭素数１〜５の低級アルコールの沸点以上の加圧下でジエステル化を行なうことを特徴とする請求項３に記載の５−ブロモイソフタル酸化合物の高選択的製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般式（１）
【０００２】
【化２】
0004893903.tif 000002
【０００３】
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子もしくは、炭素数１〜６のアルキル基を表す。）で表されるイソフタル酸化合物をブロモ化する、ブロモイソフタル酸化合物の製造方法に関する。ブロモイソフタル酸化合物は、ポリエステル及びポリアミド等に代表される各種ポリマーの改質剤や種々の機能性化学品、及び医農薬品の重要な中間体である。
【０００４】
【従来の技術】
従来、電子吸引基を持つ芳香族化合物の選択的ブロモ化は、非常に困難であることが知られている。この様な反応の関連技術としては以下の技術などが知られている。即ち、５−ブロモイソフタル酸ジアルキルを製造する方法としては、ＢｒＦ3存在下、臭素によりイソフタル酸ジメチルをブロモ化して５−ブロモイソフタル酸ジメチルを収率５５％で得ている例［J.Org.Chem.,58,239(1993)］が知られている。しかしこの方法は高価で取り扱いの難しいＢｒＦ3を使用し、かつ目的生成物の収率が低く実用的製造ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、工業的に安価な臭素を用いて高選択的に５−ブロモイソフタル酸化合物を製造する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは５−ブロモイソフタル酸化合物の製造方法について鋭意検討を重ねた結果、高選択的に製造できる方法を見出し、本発明のブロモイソフタル酸化合物の製造方法を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、一般式（１）
【０００８】
【化３】
0004893903.tif 000003
【０００９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子もしくは、Ｃ1〜Ｃ6アルキル基を表す。）で表されるイソフタル酸化合物を、三酸化硫黄を含有する溶媒中、臭素のみを用いてブロモ化することによる、５−ブロモイソフタル酸化合物の製造方法に関するものである。
【００１０】
従来、イソフタル酸のように芳香環上に電子吸引基を持つ化合物のモノブロモ化は非常に困難であり、反応が進行したとしても低い収率でしか対応する化合物を与えることができなかった。本発明者らは、選択的にモノブロモ体を造ることができる三酸化硫黄量、反応温度及び反応時間等の反応条件を見出した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。原料のイソフタル酸化合物は一般式（１）
【００１２】
【化４】
0004893903.tif 000004
【００１３】
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子もしくは、Ｃ1〜Ｃ6アルキル基を表す。）
で表され、Ｒ1及びＲ2は、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、１−ペンチル基、２−ペンチル基、３−ペンチル基、３−メチルブチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、１−ヘキシル基、２−ヘキシル基、３−ヘキシル基、１−メチル−１−エチルプロピル基、１，１，２−トリメチルプロピル基、１，２，２−トリメチルプロピル基、３，３−ジメチルブチル基等を表す。
具体的には、イソフタル酸或いはイソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジエチル、イソフタル酸メチルエチル、イソフタル酸ジｎ−プロピル、イソフタル酸ジｉ−プロピル、イソフタル酸ジｎ−ブチル、イソフタル酸ジ１−ペンチル、イソフタル酸ジ１−ヘキシル、イソフタル酸ジ１−ペンチル及びイソフタル酸ジ１−ヘキシル等のイソフタル酸ジアルキル化合物が挙げられる。これらの中で工業的な原料の入手し易さからイソフタル酸及びイソフタル酸ジメチル類が好ましい。中でも、イソフタル酸は経済的に製造できる点及び市販品をそのまま使用することができる点から本反応の原料としてふさわしい。
【００１４】
本発明の特徴は三酸化硫黄を含有する溶媒中で、臭素によってブロモ化するところにある。従来、イソフタル酸のようにフェニル基に複数の電子吸引基が置換された化合物は臭素のみでは殆ど反応しないことが知られていた。本発明者らは、三酸化硫黄と臭素の錯体を形成させることによって、臭素のブロモ化能を向上させて反応を試みたところモノブロモ体を高選択的に得られることを見出した。
【００１５】
三酸化硫黄を含有する溶媒としては、有機溶媒も使用することもできるが、通常は硫酸溶媒中即ち発煙硫酸として使用するのが便利である。又、三酸化硫黄の他の化合物との錯体であるクロロスルホン酸、三酸化硫黄・ジオキサン錯体、三酸化硫黄・ピリジン錯体等を使用することもできる。これらの中で、発煙硫酸が経済的で高い反応性を与えた。
【００１６】
三酸化硫黄の使用量は、モノブロモ体製造の場合は臭素のモル数以下で充分であり高い選択性が得られる。
【００１７】
一方、ジブロモ体の製造の場合は臭素のモル数以上に存在させることによって有利になる。
【００１８】
発煙硫酸の形態としては、三酸化硫黄濃度は広く選択することができるが、通常市販の１０〜６０重量％品が使用できる。また、１０重量％以下の発煙硫酸は、硫酸を混合することで調整することができる。
【００１９】
この三酸化硫黄濃度は他の反応条件にもよるが低濃度（１〜３０重量％）の方がモノブロモ体製造に適し、高濃度（１０〜６０重量％）の方がジブロモ体製造に適している。
【００２０】
溶媒としては、上記の硫酸の他にハロゲン化炭化水素やスルホランを用いることもできる。
【００２１】
ハロゲン化炭化水素の具体例としては、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン（ＥＤＣ）、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン及び１，１，２，２−テトラクロロエタン等が挙げられる。これらの使用量は、基質に対し１〜２０重量倍が好ましく、特には２〜１０重量倍が適切である。
【００２２】
本発明のブロモ化反剤は工業的に最も経済的な臭素を使用するところに特徴がある。その品質は市販品をそのまま使用することができる。臭素の使用量はモノブロモ体を製造する場合は基質に対し、０．５〜１．５モル倍が好ましい。
【００２３】
本反応は、加熱して行なう必要があり通常は加圧下で実施される。反応温度は通常５０〜２００℃間で行うことができ、特には、１００〜１６０℃の範囲が好ましい。反応時間は、基質の種類、発煙硫酸量、臭素量や反応温度等によって変わるが、通常１〜１００時間で実施可能であり通常３〜２４時間で終了する。又、ガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィーで反応の終点を確認することができる。本反応は、回分式でも連続式でも実施することができる。
【００２４】
反応終了後、冷却した大過剰の水の中に反応溶液を加え、析出した結晶を濾取、水洗及び乾燥することにより目的のブロモ体の粗結晶が得られる。又、必要により再結晶化させて精製することができる。
【００２５】
本発明者らは種々の再結晶溶媒を検討した結果は５−ブロモイソフタル酸は通常の再結晶溶媒では難溶解性のため再結晶が不可能であった。それらに対し、炭素数１〜５の低級アルコール系溶媒が高再結晶収率で高純度品を与えることを見出した。これらの中で特にメタノールが優れた再結晶能力を示し、経済的にも有利であるところから本溶媒として好ましい。
【００２６】
生成ブロモ体のもう一つの精製方法として、本発明者らは蒸留法が適用できることを見出した。即ち、反応後単離された５−ブロモイソフタル酸の粗結晶を酸触媒存在下、炭素数１〜５の低級アルコールでジエステル化した後、蒸留することにより目的のブロモ体は未反応原料のエステル体やジブロモ体等から分離することができる。酸触媒としては、硫酸やｐ−トルエンスルホン酸が使用でき、使用量はイソフタル酸化合物に対し１〜２０モル％が好ましい。一方、炭素数１〜５の低級アルコールの中では、ジエステル体の沸点上、メタノール又はエタノールが好ましい。その使用量は、通常５〜１００モル倍が用いられる。
【００２７】
反応温度は、通常アルコールの沸点で行なうことが出来るが、加圧下でアルコールの沸点以上に上昇して行なうことにより反応が短時間で完結する。メタノールの場合は１００〜１８０℃が好ましい。
【００２８】
得られた各エステル体の沸点は高いため減圧下で行うのが好ましい。通常、１０〜１０００Ｐａで行うのが好ましい。反応生成物の組成によっては単蒸留でも可能であるが、通常精留によって目的のモノブロモ体の高純度品が得られる。
ジブロモ体は、蒸留の後留として留出させることも可能ではあるが、モノブロモ体を留出させ後の釜残から再結晶法で単離することもできる。尚、モノブロモ体を選択的に製造する場合には、本反応は逐次反応であることから、ジブロモ体の生成が懸念される。そこで、反応を途中で止め、反応系内にイソフタル酸化合物及びモノブロモイソフタル酸化合物のみが存在するようにして、原料をリサイクルすることが望ましい。そして前記の様に、メタノールによりエステル化し引き続き蒸留を行なうことで可能となる。
【００２９】
【化５】
0004893903.tif 000005
【００３０】
（Ｒは炭素数１〜５の低級アルキルを表す。）
以下に実施例により更に具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００３１】
【実施例】
実施例１
５０ｍｌ耐圧硝子製封管チューブにイソフタル酸１．６６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、１０重量％発煙硫酸６．００ｇ及び臭素１．６ｇ（１０ｍｍｏｌ）を仕込み、１３０℃で２２時間攪拌した。反応後室温まで冷却し、内容物を氷水の入ったビーカーに取り出すことで固体を得た。生成した固体をろ過、冷却洗浄更に減圧乾燥して目的物の粗結晶２．４１ｇ（純度８３．５％）を得た（収率８１．９％）。その後、１０ｇのメタノールに６０℃で溶解させ、室温まで冷却した後濾過することで白色結晶１．６１ｇ（純度１００％）を得た（再結晶収率８０．１％）。この結晶は、ＭＡＳＳ、1Ｈ−ＮＭＲ及び融点から５−ブロモイソフタル酸であることを確認した。
【００３２】
実施例２〜６
実施例１に於て反応温度及び発煙硫酸濃度を変えた他は同様に行ないモノブロモ体が得られた結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0004893903.tif 000006
【００３４】
実施例７
５０ｍｌ耐圧硝子製封管チューブにイソフタル酸１．６６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、２０重量％発煙硫酸６．００ｇ及び臭素１．６ｇ（１０ｍｍｏｌ）を仕込み、１３０℃で２２時間攪拌した。反応後室温まで冷却し、内容物を氷水の入ったビーカーに取り出すことで固体を得た。次に、生成した固体をろ過、冷却洗浄更にシリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム／メタノール＝６／１，ｖ／ｖ）に付すことにより単離を行なった結果、５−ブロモイソフタル酸を収率４９．２％、４，５−ジブロモイソフタル酸を収率１５．３％、２，５−ジブロモイソフタル酸を痕跡にて得た。これらの結晶は、ＭＡＳＳ、1Ｈ−ＮＭＲ及び融点からそれぞれ確認した。
【００３５】
実施例８〜１１
実施例７に於て反応温度、発煙硫酸濃度及び臭素量を変えた他は同様に行ない、モノブロモ体及びジブロモ体が得られた結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
0004893903.tif 000007
【００３７】
実施例１２
５０ｍｌ耐圧硝子製封管チューブにイソフタル酸１．６６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、１０重量％発煙硫酸６．００ｇ及び臭素１．６ｇ（１０ｍｍｏｌ）を仕込み、１５０℃で７時間攪拌した。反応後室温まで冷却し、内容物を氷水の入ったビーカーに取り出すことで固体を得た。生成した固体をろ過、冷却洗浄更に減圧乾燥して目的物の粗結晶を得た。その後、オートクレーブにメタノール１３．１ｇ（４０８ｍｍｏｌ）、硫酸０．３５ｇ（３０ｍｏｌ％）を加え１２０℃で加熱撹拌することでジメチルエステルヘと誘導した。引き続き、これを精留に付すことで目的とする５−ブロモイソフタル酸ジメチルを１．７８ｇ（収率６５．１％、減圧沸点１５９℃／４．８ｍｍＨｇ）と原料に相当するイソフタル酸ジメチル０．５２ｇ（収率２６．８％、減圧沸点１３３℃／４．８ｍｍＨｇ）を得た。得られた結晶は、ＭＡＳＳ、1Ｈ−ＮＭＲ及び融点から５−ブロモイソフタル酸ジメチル及び５−ブロモイソフタル酸であることを確認した。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、選択的かつ安価に５−ブロモイソフタル酸化合物を製造することができる。