JPH01299238A - 4,4′‐ジハロビフエニル類の製造方法 - Google Patents

4,4′‐ジハロビフエニル類の製造方法

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JPH01299238A
JPH01299238A JP1061066A JP6106689A JPH01299238A JP H01299238 A JPH01299238 A JP H01299238A JP 1061066 A JP1061066 A JP 1061066A JP 6106689 A JP6106689 A JP 6106689A JP H01299238 A JPH01299238 A JP H01299238A
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Lothar Puppe
ロタール・プツペ
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C17/093Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/10Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of hydrogen atoms
    • C07C17/12Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of hydrogen atoms in the ring of aromatic compounds

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、触媒としての少くとも5人の孔径を有するゼ
オライトの存在下におけるビフェニル類の選択的水素化
による4、4′−ジハロビフェニル類の製造方法に関す
る。
4.4′−ジクロル及びジブロム−ビフェニルは、例え
ば高耐熱性プラスチック例えば改質ポリフェニレンスル
フィドの製造の中間体として非常に興味がある(参照、
例えば特願昭61−231.030号又は米国特許第3
.396.110号[C。
A、69.60564W])。
ビフェニル類のルイス酸の存在下における通常の塩素化
は、4.4′−誘導体が優先的ではない、非選択的ラン
ダム置−換をもたらす。即ち、F ec Q。
2.5%の存在下における100℃での塩素化は、8%
にすぎない選択性で4.4−ジクロル異性体を生成する
。この場合トリクロルビフェニルのパーセントは15%
で著しく高い。ポリ塩素化ビフェニル類は、周知のとお
り高毒性物質に属する。
米国特許第1.946.040号、米国特許第3゜22
6.447号及び英国特許第1,153.746号のデ
ータによれば、ベンゼンの塩素化における硫黄化合物の
添加は、p−置換に有利に選択性を増大させることを意
図している。しかしながら、後記の前照例■が示すよう
に、ビフェニルの塩素化においては、4,4−ジクロル
ビフェニルへの選択性は、FeCl252.5重量%に
加えてチオフェン2.5重量%を添加してもとるに足ら
ない程しか増大しない。一方ポリ塩素化ビフェニルは、
反応生成物9重量%以上あり依然かなりのパーセントを
占める。
実際の適用において、ルイス酸の使用は、周知のとおり
、更に腐食の問題を増大させ、そしてより複雑な処理と
廃棄の問題をもたらす。
今般、式 E式中%X’は水素、塩素、臭素またはヨウ素、好まし
くは水素、塩素又は臭素、特に好ましくは水素又は塩素
、非常に特に好ましくは水素を示し、そして R1及びR2は互いに独立に水素、01〜04アルキル
(好ましくはC1〜C2アルキル、特に好ましくはメチ
ル)、01〜C4アルコキシ(好ましくは01〜C,ア
ルコキシ、特に好ましくはメトキシ)、ヒドロキシル、
弗素、塩素又は臭素を示す] のビフェニルを、式 %式% [式中、Mは交換しうるカチオンを示し、2はカチオン
の原子価を示し、 Me’及びMe”はアニオン性骨格の元素を表わし、 n / mは元素の比を示し且つ少くともlの値を有し
、そして qは吸着された水の量を示す] を有し且つ少くとも5人の細孔寸法を有するゼオライト
の存在下にハロゲン化剤と反応させることを特徴とする
該ビフェニルの接触ハロゲン化による式 [式中、R1及びR2は上述と同義であり、そして XI及びx2は互いに独立に塩素、臭素又はヨウ素、好
ましくは塩素又は臭素、特に好ましくは塩素を示す1 +7)4.4’−ジハロビフェニル類の製造方法を見出
した。
本発明による方法は、従って前記のビフェニル類の使用
を可能にし、パラ位の1つがノ・ロゲンですでに占有さ
れていてもよく、この変形は4.4′−位が異なるハロ
ゲンでハロゲン化されたビフェニル類の製造をも可能に
する。特に好ましくは、未置換のビフェニルを反応させ
る。未置換のビフェニルを用いる場合、本発明の反応は
次の式で例示することができる: 4.4′−ジハロゲン化の高選択性は過去の技術におい
て予想することができなかった。もっばら塩素、低級ア
ルキル又は低級アルコキシで置換されたベンゼン類のホ
ージャサイト又はゼオライトLの存在下におけるパラモ
ノ塩素化は、事実文献に記載されており[ヨーロッパ特
ff!I 12.722号、ヨーロッパ特許第118.
851号; 5tud、 5urf、 Sci、 Ca
tal、 (アムステルダム)28.747〜754 
(1986)]、バラ塩素化に対していくらか高い選択
性が得られている。しかしながら、2環芳香族のゼオラ
イトの存在下におけるビスハロゲン化は、先入観が克服
されねばならないから、明らかに既に記載されたもので
はない。
その理由は、前記のゼオライトを用いるベンゼン類のモ
ノ塩素化は、オルト/バラ比を、実験を繰返して判った
ように、通常の塩素化におけるl。
lから単に0.68に下げるにすぎないからである。ビ
フェニルの場合には、可能な置換様式の数が増えること
を考えると、これらの結果は、完全に不充分なものと考
えられるべきものであり、そして如何なる場合にも4.
4′の選択性の8%(通常の塩素化)から80%以上(
本発明の塩素化)までの−大きな改善を説明するには絶
対的に不適切なものである。それ故、本発明の方法によ
るこの成果は、全く驚くべきものである。
本発明の方法における未置換のビフェニル以外の出発物
質の例は、メチル、ジメチル、エチル、イソプロピル、
ヒドロキシ及びメトキシ−ビフェニルでアル。非対称の
4.4’−ジハロジフェニル、例えば4−ブロム−4′
−クロルビフェニル、4′−クロルー4′−フルオルビ
フェニル又は4−クロル−4′−ヨードビフェニル、を
製造スるためi:、ハ、4−クロル、4−フルオル、4
−ブロム又は4−ヨード−ビフェニルを出発物質として
使用することができる。
適当なハロゲン化剤は、Co1、Br2、■2、so、
cc!、5O1Br、、N−クロル及びN−ブロムスク
シンイミド並びにヨウ化臭素及び塩化臭素である。原則
として、ハロゲン化剤は、ビフェニルに関して化学量論
量で、即ち全熱ハロゲン化されていないビフェニルでは
2:lのモル比で、すでにモノハロゲン化されたビフェ
ニルの場合には1:lのモル比で使用される。この化学
量論量からは±35モル%まで1、好ましくは±20%
まで変動させることも可能である。
本発明の方法は、触媒としてのゼオライトの存在下に行
なわれる。ゼオライトは、Sin、又はAQOaの四面
体の網状構造からなる結晶性のアルミノシリケートであ
る。個々の四面体は、酸素橘によりその核で互いに結合
し、そして孔路及び空隙空間が入りこんだ3次元網状構
造を形成している。講師の負電荷と釣り合わせるために
、交換しうるカチオンが導入されている。
ゼオライト中のSi及び12は、少くとも一部他の元素
で置き換えられていてもよく、斯くしてゼオライトは上
述の式(III)で記述することができる。
ゼオライトについての詳細は、例えばり、W、Brec
k著の単行本Zeslite Mo1ecular 5
ieve、 5tructure、Caemistry
、and Use、J、Wiley and 5ons
New tork  (1974)に記述されている。
本発明の方法に適当なゼオライトは、少くとも5人の、
細孔径、例えば5〜9人、好ましくは5〜7人の細孔径
を有し、そして1〜3,000、好ましくは1〜2,0
00のn / m比を有する。式(m)において、M 
e ’は3価の元素例えばAQs Ga%I nsB、
Vを示す。同様にMe’はPs As、 Sb又はBi
のような元素であってよい。
好ましくは、Me’は3価の元素、非常に特に好ましく
はAQそれ自体である。Me”は少くとも部分的にSi
であるが、更にそれは他の4価の元素例えばT is 
Z rs Hfであってよく、好ましくはMe’はSu
だけである。
特に適当なゼオライトは、例えばホージャサイト、’L
% オフタイト、ダメリナイト、カンクリナイト、H,
23M12.25M25、ゼオライトβ、フェリエライ
ト、25M5、ZSMII、  ヒユーランダイト、2
5M22.25M23、ZSM2S、25M43、Z 
5M35、PSH−3、ゼオライトP、ZSM38、C
3Z−1,23M3.28M20、モルデナイト、ゼオ
ライトΩ、エロナイト、ポロンシリケート構造型のもの
であり、特に好ましいゼオライトは、モルデナイト、フ
ェリエライト、HlL、Q、ZSMII又ハzSM5、
非常に特に好ましくはΩ又はL構のものである。
前記の型のゼオライトは、その合成に由来する交換しう
るカチオンを有して或いはイオン交換と関連していずれ
かの他のカチオンを有して供給される。この交換は、古
い技術であり、当業者には良く知られている。本発明に
よると、適当なゼオライトは、H形のものばかりでなく
、水素が完全に又は部分的に金属カチオン例えばアルカ
リ金属イオン、好ましくはNa+又はK“で置換された
ゼオライトである。多くの場合、水素が部分的に又は形
の2つの異なる金属カチオンで、例えばNa/にの組合
せで置換されたものも適当である。特に好適な構造型り
は、例えばH,Na1K又はこれらの混合物の、好まし
くはNa、K又はこれらの混合物の、特に好ましくはK
のカチオンを含有することができる。
ゼオライト触媒は、反応させるべきビフェニルの重量に
対してl−100重量%、好ましくは5〜50重量%、
特に好ましくは10〜30重量%の量で用いられる。
更に今回、ゼオライト触媒の選択性は、共触媒によって
増大せしめうるということが見出された。
共触媒は、ゼオライト触媒の活性中心と相互作用しうる
と考えられる極性物質である。共触媒は、例えば次の群
に属する:水、アルコール、アルデヒド又はそのアセタ
ール、ケトン、カルボン酸又はその塩、ハライド、アミ
ド又はエステル、ニトリル、硫黄、硫黄ハライド、メル
カプタン、チオエーテル、チオカルボン酸、アミン又は
その塩、四級アンモニウム塩及びヨウ素。個々の化合物
の例は、水、メタノール、エタノール、(イソ)グロパ
ノール、ブタノール、クロル壬タノール、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アセトア
ルデヒドジメチルアセタール、アセトン、メチルエチル
ケトン 酢酸、クロル酢酸、ジクロル酢酸、メトキシ酢酸、プロ
ピオン酢酸、カプロン酸、アセチル又はプロピオニルク
ロライド、ジメチルアセトアミド、クロルアセトアミド
、酢酸エチル、酪酸メチル、アセトニトリル、プロピオ
ニトリル、カプロニトリル、ベンゾニトリル、ぎ酸カリ
ウム、酢酸ナトリウム、クロル酢酸カリウム、プロピオ
ン酸カルシウム、スズブチレート、ジメチルスルフィド
、ジブチルスルフィド、ジブチルジスルフィド、ジフェ
ニルスルフィド、チオ酢酸、ジメチルアミン、エチルア
ミン、ブチルアミン、ピリジン、ピコリン、キノリン、
言及したアミンの塩、テトラメチルアンモニウムクロラ
イド、テトラエチルアンモニウムクロライド及びI,で
ある。
これらの共触媒は、用いるゼオライト触媒の重量に対し
て0.01〜50重量%、好ましくは0。
02〜20重量%の量で添加される。共触媒の量は、一
部選択する物質の極性に依存し、普通広く変えることが
できるが、低い範囲の量で、例えば0、02〜2重量%
の量で有利に用いられる。
本発明の方法は、溶媒の不存在下又は存在下に行なうこ
とができる。これらの溶媒は、用いるハロゲン化剤に耐
えねばならない。適当な例は、炭化水素又はハロ炭化水
素、例えば石油エーテル、塩化メチレン、クロロホルム
、四塩化炭素、ill、1−トリクロルエタン、l,2
−ジクロルエタン、パークロルエタン、パークロルエチ
レン、低級カルボン酸例えば酢酸及び当業者にとって不
活性であると知られる他のものである。しかしながら、
好適反応は好適には反応させるべきビフェニルの溶融物
中で行なわれ、斯くして反応バッチの処理が容易となる
。更に本発明による反応は、気相で行なうことかでさる
。しかしながら、これは液相で行なうことが好適である
更に反応は、大気圧、減圧又は加圧下に、連続式又は回
分式で行なうことができる。圧力は、本発明の方法の過
程にとって臨界的ではなく、例えば反応を高温で且つ高
揮発性溶媒を用いて行なうことが望ましい場合に重要な
だけである。この場、 合、系の内部圧を利用すること
は有利である。
本発明の方法は、広い温度範囲で、例えば0〜300℃
、好ましくは30〜180℃、特に好ましくは50〜1
50℃で行なうことができる。
本発明の方法は、例えば回分操作の場合、ビフェニルを
撹拌しながら溶融し又はそれを前記の溶媒の1つに溶解
して行なわれる。次いでゼオライト触媒を粉末形で添加
し、次いで/%ロゲン化剤2モルを、それが消費される
速度で反応温度下の液相中に導入する。連続操作の場合
には、例えばゼオライト触媒を密に充填した塔が適当で
ある。用いる共触媒は、一般に溶融物又は溶液の液相中
に存在する。本発明に従って得られる4、4′−ジハロ
ビフェニル類は、一般に公知の方法で例えば蒸留、真空
蒸留、再結晶又はクロマトグラフィーによって単離・精
製される。多くの場合、所望の4゜4′−異性体は、同
時に生成する他の置換様式のハロゲン化ビフェニルに比
べてかなり高い融点とかなり低い溶解度を有する。3置
換又はそれ以上の多置換のビフェニルは、少量で、例え
ば多くとも2重量%しか生成せず、多くの場合において
は更に少量である。これは、これらのより高度にハロゲ
ン化されたビフェニルが有毒であるから職業上の安全性
と環境の汚染に関して非常に有利であり、また本発明の
方法の経済性を助長する。4又は 4′−位がモノ置換
されたビフェニルは、本発明の工程に再循環することが
でき、これもまた経済性を増大させる。
蒸留残渣又は抽出残渣として残るゼオライト触媒は、一
般に更に活性化しないで本発明で再び使用しうる。数回
再使用した場合には、活性の低下が観察される。この場
合ゼオライト触媒は、常法により、例えば上昇温度(例
えば400〜600℃)での焼成により再活性化するこ
とができる。
実施例 実施例1−15及び24〜28において、次のゼオライ
トを使用した。
実施例  種類/カチオン     5iO1/A(2
20゜1に一ゼオライト L6 2Na、に−ゼオライト L6.4 3H−ゼオライト L7.5 4H−モルデナイト        255H−モルデ
ナイト        166H−モルデナイト   
     187に一ゼオライト Ω        
6.28H−フエリエナイト       179  
 H−ZSMII            6510 
  H−オ7レタイト/       6H−エリオナ
イト 11   ポロンシリケート  SiO□/1hOs=
4012   Na−ゼオライト x2.513   
K−ゼオライト H4 14Na/に一ゼオライト し6 15   K−ゼオライト Ω        6.2
24   Na、に−ゼオライト し6.425   
K−ゼオライト し6 26   K−ゼオライト Ω        6.2
27   H−23M5           902
8   H−ZSM 11           65
対照例■〜Vにおいては、ゼオライトの代わりに次の触
媒を用いる以外は実施例1の方法を繰返した。
対照例  触媒 ■   なし I[FeCQs 2I? m    FeCQs22+チオフェン 21rv  
  4 + 4 ’  yクロルジフェニルチオエーテ
ル 7.9 V    FeCO32,5j +4.4’−ジクロル
ジフェニルチオエーテル 2.52 実施例1−13 撹拌機を備えた装置中において、ビフェニル77.11
  (0,5モル)を撹拌し且つ窒素を流しながら溶融
し、活性(400℃で3時間活性化)ゼオライトの粉末
を添加し、そしてこの混合物中に100℃で5時間CQ
、ガス71&(1モル)を導入した。この混合物を更に
30分間100℃に保ち、溶融物を窒素で脱気し、そし
て組成をガスクロマトグラフィーで決定した。
結果は、実施例14及び15並びに対照例I〜Vのもの
と共に第1表に示す。
実施例14 ビフェニル77.11  (0,5モル)を、窒素下に
K / N aゼオライトL152を添加して溶融し、
次いでこの溶融物に、塩化スルフリル1351(1モル
)を撹拌しながら3時間にわたり滴下した。
ガスの発生が終わった後、混合物を窒素でフラッシュし
、そして溶融物の0組成をガスクロマトグラフィーで決
定した。
実施例15 K / N aゼオライトLの代りににゼオライト15
2を用いる以外実施例14を繰返した。
実施例16〜20 触媒ゼオライトに−Ll!Mと共に次の添加物を用いる
以外実施例1を繰返した。
実施例16 クロル酢酸 21 実施例17 クロルアセチルクロライド 22実施例1
8 水 12 実施例19 クロル酢酸ナトリウム 22実施例20 
酢酸カリウム 21 結果は、第2表に要約する。
実施例21〜23 異なる反応温度を用いる以外、K / N aゼオライ
トL(実施例2による)15.?を用いて実施例1を繰
返した。
実施例21 70°C 実施例 2100°C 実施例22 120℃ 実施例23 150℃ 結果は、第3表に示す。
実施例24 ビフェニル77.1.?  (0,5モル)を実施例1
と同様にNa/にゼオライトLの存在下に溶融し、この
溶融物にBr=159.8?  (1モル)を8時間に
わIごっで滴下した。撹拌を更に30分間続け、溶融物
を30分間窒素によりフラッシュし、組成をガスクロマ
トグラフィーにより決定した。転化率100%、4.4
’−ジブロムビフェニルの選択率75%及び4−モツプ
ロムビフェニルのそれは16.5%。
実施例25〜28 実施例24を他のゼオライトを用いて繰返した。
用いたビフェニルに対して転化率はそれぞれの場合10
0%であつt;。用いたゼオライト及び得られた選択性
は次の表から理解できる: 25   K−L     78.9     11.
026   K−081,58,8 27H−ZSM 5  66.8     16.52
8   H−ZSM 11 69.5     13.
9本発明の特徴及び態様は以下の通りである:1、式 1式中、x3は水素、塩素、臭素またはヨウ素、好まし
くは水素、塩素又は臭素、特に好ましくは水素又は塩素
、非常に特に好ましくは水素を示し、そして R1及びR2は互いに独立に水素、C,−C,アルキル
(好ましくはC,−C!アルキル、特に好ましくはメチ
ル) 、Ct” C4アルコキシ(好ましくはC,−C
,アルコキシ、特に好ましくはメトキシ)、ヒドロキシ
ル、弗素、塩素又は臭素を示す] のビフェニルを、式 %式% [式中、Mは交換しうるカチオンを示し、2はカチオン
の原子価を示し、 Me’及びMe”はアニオン性骨格の元素を表わn /
 mは元素の比を示し且つ少くともlの値を有し、そし
て qは吸収された水の量を示す] を有し且つ少くとも5人の細孔径を有するゼオライトの
存在下にハロゲン化剤と反応させることを特徴とする該
ビフェニルの接触ハロゲン化による式 1式中、R1及びR2は上述と同義であり、そして Xl及びX8は互いに独立に塩素、臭素又はヨウ素、好
ましくは塩素又は臭素、特に好ましくは塩素を示す1 の4.4′−ジハロビフェニルの製造方法。
2、Me’が3価の元素、好ましくはアルミニウムであ
る上記lの方法。
3、Me−が珪素である上記lの方法。
4、用いるゼオライトが、ホージャサイト、L%オフレ
タイト、ダメリナイト、カンクリナイト、H%ZSM1
2.23M25、ゼオライトβ、フェリエライト、25
M5、ZSMII、  ヒユーランダイト、ZSM22
.25M23、ZSM48.25M43.25M35、
PSH−3、ゼオライトP、ZSM38、C3Z−1,
23M3、ZSM20、モルデナイト、ゼオライトΩ、
エロナイト(eronite)、ポロンシリケート構造
型のもの、特゛に好ましくは、モルデナイト、フェリエ
ライト、HlL、Ω、ZSMII又は29M5構造型の
もの、非常に特に好ましくはΩ又はL構造型のものであ
る上記lの方法。
5、交換しうるカチオンが、水素、ナトリウム、カリウ
ム又はこれらの混合物、好ましくはナトリウム、カリウ
ム又はこれらの混合物、特に好ましくはカリウムのイオ
ンであるQ又はL構造型のゼオライトを用いる上記4の
方法。
6、反応を、反応させるべきビフェニルの重量に基づい
てl−100重量%、好ましくは5〜50重量%、特に
好ましくは10〜30重量%のゼオライトの存在下に行
なう上記lの方法。
7、反応を、群:水、アルコール、アルデヒド又はその
アセタール、ケトン、カルボン酸又はその塩、ハライド
、そのアミド又はそのニトリル、ニトリル、硫黄、硫黄
ハライド、メルカプタン、チオエーテル、チオカルボン
酸、アミン又はその塩、四級アンモニウム塩及びヨウ素
からの共触媒の存在下に行なう上記lの方法。
8、反応を、用いるゼオライト触媒の重量に対して0.
01〜50重量%、好ましくは0.02〜20重量%の
共触媒の存在下に行なう上記7の方法。
9、反応を更なる溶媒なしにビフェニルの溶融物中で行
なう上記lの方法。
IO1未置換のビフェニル又はその4−七ノハロ誘導体
を用いる上記1の方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、X^3は水素、塩素、臭素またはヨウ素、好ま
    しくは水素、塩素又は臭素、特に好ましくは水素又は塩
    素、非常に特に好ましくは水素を示し、そして R^1及びR^2は互いに独立に水素、C_1〜C_4
    アルキル(好ましくはC_1〜C_2アルキル、特に好
    ましくはメチル)、C_1〜C_4アルコキシ(好まし
    くはC_1〜C_2アルコキシ、特に好ましくはメトキ
    シ)、ヒドロキシル、弗素、塩素又は臭素を示す] のビフェニルを、式 Mm/z[mMe^1O_2・nMe^2O_2]・q
    H_2O[式中、Mは交換しうるカチオンを示し、 zはカチオンの原子価を示し、 Me^1及びMe^2はアニオン性骨格の元素を表わし
    、 n/mは元素の比を示し且つ少くとも1の値を有し、そ
    して qは吸収された水の量を示す] を有し且つ少くとも5Åの細孔径を有するゼオライトの
    存在下にハロゲン化剤と反応させることを特徴とする該
    ビフェニルの接触ハロゲン化による式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、R^1及びR^2は上述と同義であり、そして X^1及びX^2は互いに独立に塩素、臭素又はヨウ素
    、好ましくは塩素又は臭素、特に好ましくは塩素を示す
    ] の4,4′−ジハロビフエニルの製造方法。
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