KR102139406B1 - Continuous production method of haloaryl based compounds - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속식 공정을 사용한 할로아릴계 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 리튬화(lithiation) 반응에 의한 발열을 빠르게 제열함으로써, 부산물의 생성을 감소시킬 수 있으며, 규모 확대(scale-up)시에도 할로아릴 화합물을 고수율로 생산하는 것이 가능한 연속식 공정을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a haloaryl-based compound using a continuous process, by rapidly deheating heat generated by a lithiation reaction, it is possible to reduce the generation of by-products, and upon scale-up Edo haloaryl compound provides a continuous process capable of producing in high yield.
Description
본 발명은 할로아릴계 화합물의 연속식 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for continuously producing 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 haloaryl compounds using a lithiation reaction has been generally used to lithiate haloaryl compounds in a batch to prepare an aryl-based amine anion initiator. However, the lithiation reaction of the haloaryl compound by the batchwise method in the batch is severely exothermic and the stability of the compound is very low, and the lithiation reaction by the batch reaction produces a lot of by-products during mass production, resulting in lower purity. There is also a problem that the yield is also very low, which 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 (reference: Macromol. Rapid Commun., 2004, 25, 1191-1196), a process for producing a haloaryl compound using a lithiation reaction is described, but this corresponds to a batch production method, and the document is a continuous production. There is no mention of the method.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연속식 공정을 이용하여 할로아릴계 화합물을 고수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a haloaryl compound with a high yield using a continuous process.
본 발명에 따른 과제를 해결하기 위해, To solve the problem according to the invention,
a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 제1 유기 용매를 포함하는 용액을 제조하는 단계;a) preparing a solution comprising a compound represented by 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 organolithium 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 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) 10 to 150 g/min of the solution prepared in step a) as a first continuous room channel, 1 to 45 g/min of the solution prepared in step b) as a second continuous room channel, and step c) Injecting the prepared solution into the third continuous chamber channel at 1 to 90g / 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 continuously connected to 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:Here, based on the molar ratio of the compound represented by Formula 1, the molar ratio of the organolithium compound and the molar ratio of the compound represented by Formula 2 below are used to be 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times, respectively, haloaryl system Provides a method for the continuous production of a compound:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Chemical Formula 1,
X 및 Z는 각각 할로겐 원자이다. X and Z are each a halogen atom.
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Chemical 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 it is selected from the group consisting of a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms 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 organic lithium 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 be one comprising a linear or cyclic ether-based 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 be one containing 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 of the steps a), b) and c) may be performed in a pressure vessel to which 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 be maintained at a temperature of -78 to 80°C and a pressure of 0.5 to 5 bar, respectively.
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, the time for each mixed solution in the first mixer and the second mixer in steps d) and e) 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 prepared 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.In the present invention, in the manufacturing process of a haloaryl compound through a lithiation reaction, by using a continuous reaction process rather than a batch reaction process by a batch method, the heat generated by the lithiation reaction is rapidly de-heated to reduce the production of by-products. It is possible to produce an aryl compound in a high yield even at 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 applying various transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
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 severely exothermic, and the stability of the compound is very low. In the batch method, there is a problem that the by-product is high in mass production, so the purity is low, and thus the yield is also very low, which is difficult to apply to commercial production.
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, a batch reactor is difficult to operate in a commercial scale production, and there is a problem in that an investment cost and an operation cost are increased. In addition, operation with a batch reactor usually requires repeating a series of operations such as elevated temperature, reactant injection, reaction, cooling and product discharge. Therefore, since the productivity per batch operation is low, there is a problem in that the reactor volume or the number of reactors must be increased in order to perform mass production.
이에, 본 발명은 연속식 반응에 의한, 수율 및 생산성이 우수한 할로알릴계 화합물의 제조방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a method for producing a haloallyl-based compound excellent in yield and productivity by continuous reaction.
상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems, 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 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 organolithium 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 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) 10 to 150 g/min of the solution prepared in step a) as a first continuous room channel, 1 to 45 g/min of the solution prepared in step b) as a second continuous room channel, and step c) Injecting the prepared solution into the third continuous chamber channel at 1 to 90g / 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 continuously connected to 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:Here, based on the molar ratio of the compound represented by Formula 1, the molar ratio of the organolithium compound and the molar ratio of the compound represented by Formula 2 below are used to be 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times, respectively, haloaryl system Provides a method for the continuous production of a compound:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Chemical Formula 1,
X 및 Z는 각각 할로겐 원자이다. X and Z are each a halogen atom.
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Chemical 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 it is selected from the group consisting of a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms 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 at 10 to 150 g/min, preferably 25 to 40 g/min, into the first continuous chamber channel.
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 1-25 g/min, preferably 4-15 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 at 1 to 30 g/min, preferably 5 to 20 g/min, into the third continuous chamber channel.
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 molar ratio of the compound represented by Formula 2 based on the molar ratio of the compound represented by Formula 1 are 0.5 to 2 and 0.5 to 10 times, respectively. It is used to be 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 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, preferably methyl. It may be selected from lithium, butyl lithium, hexyl lithium and phenyl lithium.
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 are each independently a linear or cyclic ether-based 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 ether systems such as dimethyl ether, diethyl ether, anisole and tetrahydrofuran. Preferably, the first organic solvent and the third organic solvent may be one or more selected from the group consisting of linear and cyclic ether systems such as dimethyl ether, diethyl ether, anisole and tetrahydrofuran, more preferably tetra It may be selected from cyclic ether systems 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 system having 5 to 10 carbon atoms or a cyclic alkane 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. Compounds or branched derivatives thereof; And it may be selected from the group consisting of a cyclic alkane-based compound having 5 to 10 carbon atoms, such as cyclohexane and cycloheptane. Preferably, the second organic solvent may be one 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 is 0.5 to 5 bar, preferably 1 to 3 bar Pressure 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 inside 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 can 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 temperature in steps e) and f) may be maintained at -78 to 80°C, preferably -30°C to 35°C, 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 steps e) and f), the time for each mixed solution to stay in the first mixer and the second mixer may be 0.005 to 60 minutes in total, 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 manufacturing process according to the present invention may be performed 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 includes a first continuous chamber channel in which the compound solution of Formula 1 is injected, a second continuous chamber channel in which the organic lithium solution is injected, and a third in which the compound solution of Formula 2 is injected. A first mixer including a continuous chamber channel, wherein the compound solution of Formula 1 and the organic lithium solution are mixed, and connected in series with the first mixer, the mixture from the first mixer and the compound solution 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 in 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-based compound through a lithiation reaction using a continuous reaction process rather than a batch type, and can more rapidly deheat reaction heat generated in the lithiation reaction, thereby reducing by-products. The continuous process through the present invention can form haloaryl compounds with high yield even at scale-up due to these characteristics, and thus can be very suitable for 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 to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented 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 Reaction Scheme 1 below.
[반응식 1][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. In the first pressure vessel, tetrahydrofuran (THF) 1,300g was injected, and dibromobenzene (DBB) 31g was added to prepare a DBB solution. In the second pressure vessel, 48 g of liquid n-butyl lithium at a concentration of 2.0 M and 1,125 g of hexane were added to prepare an n-butyl lithium solution. Into a third pressure vessel, 1,000 g of THF was injected, and 690 g of dibromohexane (DBH) was added to prepare a DBH solution. The pressure of each pressure vessel was maintained at 3 bar. Then, using a mass flow meter, the DBB solution was 29.3 g/min as a first continuous channel, the n-butyl lithium solution was 5.7 g/min as a second continuous channel, and the DBH solution was used as a third continuous channel 8.2. It was injected at g/min. The injected DBB solution and the n-butyl lithium solution were mixed in the first mixer, and the mixed solution was mixed with the DBH solution in a second mixer continuously connected to the first mixer. The first and second mixers were maintained at -20°C, and the pressure inside 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. And, based on the molar ratio of DBB, the molar ratio of n-butyl lithium and DBH were used to be 1.1 times and 4.0 times, respectively. It was confirmed that the organic material obtained after the continuous reaction process was 1-bromo-4-(6-bromohexyl)benzene through GC-Mass analysis. As a result of GC-Mass analysis, the measured molecular weight was 320 and the yield was observed to be 90%. The yield obtained in the continuous reaction process was about 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][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. In the first pressure vessel, 2,600 g of THF was injected, and 60 g of bromochlorobenzene (BCB) was added to prepare a BCB solution. In the second pressure vessel, 52 g of liquid n-butyl lithium having a concentration of 2.0 M and 1,200 g of hexane were added to prepare an n-butyl lithium solution. THF 800g was injected into the third pressure vessel, and DBH solution was prepared by putting 550g of DBH. The pressure of each pressure vessel was maintained at 3 bar. Then, using a mass flow meter, the BCB solution was 29.5 g/min as a first continuous channel, the n-butyl lithium solution was 5.73 g/min as a second continuous channel, and the DBH solution was 12.6 as a third continuous channel. It was injected at g/min. The BCB solution and the n-butyl lithium solution were injected into each continuous channel to meet and mix in the first mixer, and the mixed solution was mixed with the DBH solution in the second mixer connected continuously with 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 back pressure regulator. The residence time in the mixer was adjusted to be within 5 minutes in total. And, based on the molar ratio of BCB, the molar ratio of n-butyl lithium and DBH were used to be 1.1 times and 6.0 times, respectively. It was confirmed that the organic material obtained after the continuous reaction process was 1-(6-bromohexyl)-4-chlorobenzene through GC-Mass analysis. As a result of GC-Mass analysis, the measured molecular weight was 275 and the yield was observed to be 90%. The yield obtained in the continuous reaction process was about 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.Since the specific parts of the present invention have been described in detail above, for those skilled in the art, it is obvious that this specific technique is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims 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 사용되고,
제조된 할로아릴계 화합물의 수율이 60 내지 100%인, 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 Formula 1 and a first organic solvent;
b) preparing a solution comprising an organolithium compound and a second organic solvent;
c) preparing a solution comprising a compound represented by Formula 2 and a first organic solvent;
d) 10 to 150 g/min of the solution prepared in step a) as a first continuous chamber channel, 1 to 45 g/min of the solution prepared in step b) as a second continuous chamber channel, and step c) Injecting the prepared solution into the third continuous chamber channel at 1 to 90g / 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 continuously connected to the first mixer,
Here, the molar ratio of the organolithium compound and the molar ratio of the compound represented by Chemical Formula 2 based on the molar ratio of the compound represented by Chemical Formula 1 are used to be 0.5 to 2 times and 0.5 to 10 times respectively,
The production method of the haloaryl-based compound having a yield of 60 to 100% of the prepared haloaryl-based compound is:
[Formula 1]
In Chemical Formula 1,
X and Z are each a halogen atom.
[Formula 2]
In Chemical 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 it is selected from the group consisting of a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms having 1 to 3 hetero atoms selected from the group consisting of N, O and S.
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