KR20120036344A - 폐색된 유리 브롬 함량이 낮은 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물의 제조 방법 - Google Patents

폐색된 유리 브롬 함량이 낮은 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물의 제조 방법 Download PDF

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사다트 후세인
아서 지 맥
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알베마를 코포레이션
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Abstract

본 발명은 알킬렌기가 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 가지고 있고 500 ppm 미만의 폐색된 유리 브롬 함량을 갖는 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물에 관한 것이다. 공정은 알루미늄, 알루미늄 할라이드 또는 철 할라이드 촉매의 존재 하에 알킬렌기가 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 α,ω-디페닐알칸을 제한된 과량의 브롬을 사용하여 액체상 반응 혼합물 중에서 브롬화시키는 것을 포함하며, 여기에서 이러한 할라이드의 원래의 할로겐 원자는 염소 원자, 브롬 원자, 또는 둘 모두이다. 브롬의 제한된 과량은, 반응을 수행하는 데에 사용되는 브롬의 최대 과량이 사용된 α,ω-디페닐알칸의 양을 데카브로모디페닐알칸으로 전환시키기 위해 필요한 화학양론적 양에 비해 약 20 몰%일 정도이다. 미정제 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물은 열처리, 오븐 에이징, 또는 연삭 또는 다른 형태의 분쇄의 사용 없이 제조된다.

Description

폐색된 유리 브롬 함량이 낮은 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물의 제조 방법 {PREPARATION OF HIGH ASSAY DECABROMODIPHENYLALKANE PRODUCT WITH LOW OCCLUDED FREE BROMINE CONTENT}
본 발명은 폐색된 유리 브롬(occluded free bromine)의 감소를 수행하기 위한 원 생성물의 열처리/오븐 에이징(ageing) 및 연삭 또는 다른 형태의 분쇄에 대한 필요 없이, 소량의 폐색된 유리 브롬을 함유하는 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물의 제조에 관한 것이다.
α,ω-비스(펜타브로모페닐)에탄으로도 알려진 고순도 데카브로모디페닐에탄은 현재 촉매로 무수 염화알루미늄을 사용하여, 많은 과량의 브롬의 존재 하에 1,2-디페닐에탄의 브롬화에 의해 제조된다. 이러한 많은 과량(일반적으로 80% 내지 150%)을 사용하는 주된 원인은 브롬이 시약으로서 뿐만 아니라 효과적인 혼합을 위해 필요한 용매로도 작용하기 때문이다. 과량의 브롬은 회수되고 다음 배치(batch)로 재순환된다. 그러나, 이러한 많은 과량의 브롬을 사용하는 것은 바람직하지 않은 특정 불순물의 생성을 유도할 뿐만 아니라, 생성물 생성 동안 입자 내에 상당한 양의 유리 브롬이 포획되게 한다. 폐색된 유리 브롬으로서 일반적으로 언급되는, 생성물 입자 내에 포획된 상기 유리 브롬은, 플라스틱 중의 난연제로서 사용되기 전에 원 생성물로부터 제거되어야 한다. 모든 다른 난연제와 같이 데카브로모디페닐에탄이 입자 내에 잔류하는 유리 브롬을 갖지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 실시상, 언제나 일부(200 내지 300 ppm)가 최종 생성물 내에 잔류한다. 포획된 브롬이 용매로부터의 재결정화를 사용하여 입자로부터 효과적으로 제거될 수 있을지라도, 이러한 공정은 거의 모든 유기 용매에 대해 매우 불량한 용해도를 갖는 데카브로모디페닐에탄과 같은 물질에 대해서는 상업적으로 비실용적이다. 예를 들어, 데카브로모디페닐에탄의 용해도는 환류(98℃)에서 디브로모메탄 중의 약 0.2 중량%이고, 클로로벤젠을 환류시키는 데에 있어서(130℃) 약 0.9 중량%이다. 폐색된 유리 브롬 함량을 감소시키기 위한 또 다른 공지된 기술은 생성물을 연삭하거나, 밀링시키거나, 다른식으로 분쇄하여, 포획된 브롬이 용매 세척에 의해 유리되고 제거될 수 있도록 하는 것이다. 상업적으로, 데카브로모디페닐에탄과 같은 고융점 난연제는, 생성된 바와 같이 입자 내에 포획된 유리 브롬의 양을 상당히 감소시키기 위해 고온(280 내지 300℃)에서 가열된다. 사실상, 유리 브롬은 데카브로모디페닐에탄의 입자에 매우 견고하게 결합되어 있어서, 유리 브롬 함량을 300 ppm (wt/wt) 미만의 바람직한 정도로 감소시키기 위해서는 연장된 시간이 일반적으로 필요하다. 관련 건조 단계와 연계된 미정제 데카브로모디페닐에탄 생성물의 이러한 고온 처리는 상기 생성물을 제조하는 전체 비용을 현저히 증가시키는 경향이 있으며, 또한 색상의 퇴색을 유도한다.
발명의 간단한 비-한정적 요약
데카브로모디페닐에탄 생성물의 제조 비용을 실질적으로 감소시키기 위한 시도에서, 새롭고 현저히 개선된 브롬화 공정이 개발되어 왔다. 상기 공정은 브롬화 매질로서 디브로모메탄 같은 적합한 용매를 이용하며, 더불어 잠재적으로 감소된 수준의 원치않는 불순물 및 더 우수한 색상을 가진 적합한 정도의 고순도 생성물을 생성하기 위해 상당히 감소된 과량의 브롬(예를 들어, 상업적으로 사용되는 80 내지 100 % 과량 대신에 10 내지 20% 또는 이하의 과량)을 이용한다. 입자 내에 포획된 브롬의 양이 이미 매우 낮으며, 최소한 공정이 실험실 규모로 수행되는 경우에, 완전히 300 ppm 이하의 바람직한 함량 내에 있을 수 있기 때문에, 열처리(오븐 에이징)가 필요하지 않다. 실제로, 산업 플랜트 규모로 수행되는 경우에, 본 발명의 공정은 불과 500 ppm 이하, 그리고 최적 조건 하에서 300 ppm 이하의 폐색된 유리 브롬의 함량을 수득할 것으로 기대된다. 열처리 단계의 제거만으로도 현저한 비용 감소를 유도하는 것으로 예측된다. 상기 공정은 데카브로모디페닐에테르 및 테트라데카브로모디페녹시벤젠과 같은 데카브로모디페닐알칸 생성물 이외의 난연제의 제조를 위해 사용될 수 있다.
따라서 본 발명에 의해, 특히, 알킬렌기가 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 가지고 있고 500 ppm 이하의 폐색된 유리 브롬 함량을 갖는 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물의 제조를 위한 공정이 제공되며, 이 공정은 알루미늄, 알루미늄 할라이드 또는 철 할라이드 촉매의 존재 하에, 알킬렌기가 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 가지고 있는 적어도 하나의 α,ω-디페닐알칸을 포함하는 공급류를, 제한된 과량의 브롬을 사용하여 액체상 반응 혼합물 중에서 브롬화시키는 것을 포함하며, 상기 반응 혼합물 내로의 충전물을 생성시키는 데에 사용된 바와 같은 이러한 할라이드들의 할로겐 원자는 염소 원자, 브롬 원자, 또는 둘 모두이고, 브롬의 상기 제한된 과량은, 반응을 수행하는 데에 사용되는 브롬의 최대 과량이 사용된 디페닐알칸의 양을 데카브로모디페닐알칸으로 전환시키기 위해 필요한 화학양론적 양에 관해 약 20 몰%인 정도이다. 전형적으로, 공급류는 할로겐이 염소 및/또는 브롬인 할로겐화된 탄화수소와 같은 적합한 불활성 용매 중의 이러한 α,ω-디페닐알칸의 용액이다.
발명의 추가의 상세한 설명
청구항을 포함하여 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "고순도"는, 폐색된 유리 브롬 함량을 감소시키기 위한 열처리, 오븐 에이징, 또는 연삭, 밀링 또는 다른 형태의 분쇄의 사용 없이, 생성된 대로의 데카브로모디페닐알칸 생성물이 기체 크로마토그래피 (GC)에 따라 측정시, 데카브로모디페닐알칸의 적어도 97 면적%를 차지하는 것을 의미한다. 이러한 GC 분석을 수행하기 위한 공정은 하기에 설명된다.
청구항을 포함하여 본원에 사용되는 바와 같이,용어 "제한된 과량의 브롬"은 디페닐알칸 반응물이 반응기 또는 반응 영역 내로 도입되는 시간의 적어도 90% 동안, 용액으로서 또는 다른 식으로 반응기 또는 반응 영역 내의 반응 혼합물 중에 과량의 브롬이 존재함을 의미하며, 이러한 과량의 양은 본원 어디에서나 언급된다.
본 발명에 따라 브롬화될 수 있는 대표적 디페닐알칸은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
(C6H5)-R-(C6H5)
상기 화학식에서, C6H5는 페닐기이고, R은 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 가지고 있는 알킬렌기이다. 바람직한 R 기는 메틸렌, 에틸렌, 및 프로필렌 (또한 공지된 바와 같은 트리메틸렌)이며, 이들은 바람직한 반응물인 디페닐메탄; 1,2-디페닐에탄 (일반적으로 디페닐에탄으로서 통용됨); 및 1,3-디페닐프로판을 제공한다. 이들 중에서, 1,2-디페닐에탄 및 1,3-디페닐프로판이 특히 바람직한 반응물이다. 사용될 수 있는 다른 치환된 디페닐알칸은 1,4-디페닐부탄, 1,5-디페닐펜탄, 및 알킬렌기가 약 10개 이하의 탄소 원자를 가지고 있는 이들의 동족체가 포함된다.
본 발명의 하나의 주요 특징은 데카브로모디페닐알칸 생성물을 생성시키는 데에 필요한 화학양론적 양에 비해 제한된 과량의 브롬을 사용하는 것이다. 따라서, 디페닐알칸 1 몰당 브롬 (Br2) 10 몰이 화학양론적 양을 구성한다. 따라서, 본 발명의 브롬화 반응을 수행하는 데에 사용되는 Br2:디페닐알칸의 몰비는 약 12:1 이하(즉, 반응을 수행하는 데에 사용되는 브롬의 최대 과량은 사용된 디페닐알칸의 양을 데카브로모디페닐알칸으로 전환시키기 위해 필요한 화학양론적 양에 관해 약 20 몰%임)이다. 바람직하게는, 상기 최대 과량은 약 15 몰%이고, 더욱 바람직하게는 약 10 몰%이다. 실제로, 사용된 디페닐알칸의 양을 데카브로모디페닐알칸으로 전환시키기 위해 필요한 화학양론적 양에 관해 단지 5 몰% 과량의 브롬을 사용하여 반응을 수행하는 것이 가능한 것으로 여겨진다.
상용 등급의 Br2가 본 발명의 공정에 사용될 수 있다. Br2가 최종 생성물에 퇴색을 제공하는 불순물을 함유하는 경우, Br2는 이의 불순물 함량을 감소시키도록 처리되거나, 퇴색 생성물은 이의 색을 개선시키도록 처리되어야 한다. Br2는 간단한 증류 기법에 의해 간편하게 처리된다. 퇴색 생성물은, 생성물이 반응 매스로부터 회수된 후에 그러나 이것이 건조되기 전에 유기 세척 용매로 세척함으로써 처리될 수 있다. 유기 세척 용매는 브롬화메틸렌, 이염화에틸렌, 사염화탄소, 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 아세톤, 메탄올 등과 같은 임의의 적합한 유기 용매일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기 세척 용매로서 사용되는 용매는 브롬화 공정 자체에서 용매로서 사용되는 것과 동일한 용매이어야 한다.
본 발명의 브롬화 공정은 알루미늄 트리할라이드와 같은 적합한 브롬화 촉매를 사용하며, 여기에서 할로겐 원자는 브롬 원자 또는 염소 원자, 또는 둘 모두이다. 알루미늄 선삭분, 알루미늄 분말 또는 알루미늄 박과 같은 알루미늄의 활성 형태가 사용될 수 있지만, 이 경우에, 반응에 충전되는 브롬의 양은 유리 알루미늄을 알루미늄 트리브로마이드로 전환시키기 위해 필요한 브롬의 양으로 고려되어야 한다. 브롬화 제2철과 같은 다른 비교적 강한 브롬화 촉매가 사용될 수 있지만, 잠재적 착색 문제 때문에, 알루미늄 트리클로라이드 및 알루미늄 트리브로마이드가 바람직하게는 반응기에 충전되는 촉매를 생성시키는 데에 사용된다. 바람직한 경우, 이러한 촉매의 조합물이 사용될 수 있다. 충전되는 촉매의 양은 전형적으로 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.1 내지 약 5 몰%이다. 상기 범위의 상위 부분에서의 촉매의 양, 예를 들어 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.75 내지 약 2.0 몰%의 사용은, 이러한 증가된 양이 데카브로모디페닐알칸 생성물의 순도를 개선시키려는 경향이 있으므로 바람직하다. 또 다른 바람직한 촉매의 양은 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.5 내지 약 1.5 몰%이며, 촉매의 양은 바람직한 데카브롬화된 디페닐알칸 생성물의 순도에 영향을 주지 않으면서 원치않은 불순물의 생성을 최소화시킨다. 또 다른 바람직한 촉매의 양은 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.0 몰%이다.
다양한 불활성 용매가 고순도 데카브롬화된 디페닐알칸 생성물을 생성시키는 데에 사용될 수 있다. 디브로모메탄이 고품질, 고순도 생성물을 생성시키는 입증된 능력 때문에 바람직한 용매이지만, 다른 할로알칸이 사용될 수 있다. 적합한 할로알칸 용매의 비제한 예는 브로모클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 퍼클로로에틸렌, 1,2-디브로모에탄, 또는 상기 브롬화 동안 불활성을 유지하는 임의의 다른 용매를 포함한다.
공정에 사용되는 브롬화 온도는 전형적으로 약 45 내지 약 98℃, 바람직하게는 약 60 내지 약 95℃이다. 브롬화는 전형적으로 광(light)의 부재하에 수행된다.
본 발명에 따르는 디페닐알칸의 브롬화는 데카브롬화된 디페닐알칸 생성물이 데카브로모디페닐알칸의 적어도 97 면적%, 바람직하게는 적어도 98 면적%의 GC 순도를 가질 정도로 수행된다. 최종 생성물이 바람직한 데카브로모디페닐알칸의 적어도 99 면적%의 GC 순도를 가질 정도로 브롬화를 수행하는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 공급물 용액의 첨가는, 반응 조건하에서 그리고 사용되는 성분 및 이들의 양을 사용하여 이러한 순도를 갖는 생성물을 달성하기에 충분한 기간에 걸쳐 일어날 것이다. 공급물 용액의 첨가 속도는 반응의 규모와, 온도를 조절하고 브롬화수소 발생의 속도 및 부피를 다루는 능력에 의존한다. 실험실 규모로, 첨가는 대표적으로 약 1 내지 약 10 시간을 필요로 하며, 상업적 규모로, 공급물 용액의 예측되는 첨가 기간은 전형적으로 약 4 내지 약 12 시간 이상을 필요로 한다.
반응기에 반응 성분을 공급하는 다양한 방식이 사용될 수 있지만, 두 가지 방법이 편리할 뿐만 아니라 효과적인 것으로 여겨진다. 하나의 이러한 공급 방식은 제한된 과량의 브롬 전부 및 불활성 용매의 일부를 반응기에 충전시키는 것을 수반한다. 전형적으로 촉매는, 브롬 및 불활성 용매의 일부와 함께 충전되거나, 브롬 및 불활성 용매의 일부의 충전이 완결된 후에 반응기에 첨가된다. 그 후 곧바로 바람직하게는 사전 생성된 용액으로, 용매의 나머지와 함께 디페닐알칸의 공급이 개시된다.
또 다른 공급 방식은 촉매 및 불활성 용매의 나머지를 함유하는 반응기 또는 반응 영역 내로 (i) 브롬 및 (ii) 디페닐알칸 및 불활성 용매의 일부의 용액의 분리적 및 동시적인 부분적 공급을 수반한다. 상기 방식에서, 브롬 대 디페닐알칸의 몰비는 이들 성분이 반응 영역에서 함께 존재함으로써 공정에 사용되도록 선택된 Br2:디페닐알칸의 약 최대 몰비에서 대체적으로 연속적이 되도록 조절될 수 있다. 이들 공급의 속도 및 열 제거의 양은, 열 축적의 초과량 및 과도한 HBr 발생이 일어나지 않도록 조절되어야 한다.
사용되는 공급 방식이 무엇이든지, 디페닐알칸 및 불활성 용매의 공급물 용액은 일반적으로 디페닐알칸이 있는데 균형을 맞추어 용매의 약 95 내지 약 55 중량%를 함유할 것이다. 일반적으로, 디페닐알칸의 분자량이 더 높아지면, 반응 혼합물이 계속 교반될 수 있도록 상기 범위 내에서 용매의 비율이 더 높아져야 한다.
브롬화 반응은 임의의 주어진 상황에서 필요하거나 바람직한 것으로 밝혀진, 반응 속도를 조절하고 HBr 발생의 과도한 속도에 의해 유발되는 반응 영역으로부터의 브롬 일부의 퍼지(purge)를 피하기 위해 상승된 압력하에 수행될 수 있다.
고순도 생성물의 고수율을 보장하기 위해 반응기 또는 반응 영역에 대한 공급물(들)의 첨가의 완결 이후 후반응 기간이 전형적으로 제공된다. 상기 후반응 기간의 길이는(라이드 타임으로서 또한 공지됨) 반응의 규모에 의존하여 변할 것이다. 실험실 규모로, 상기 기간은 전형적으로 약 0.5 내지 약 1.5 시간이다. 공정이 배치식으로 수행되는 상업적 시설에서, 후반응 기간은 전형적으로 약 1 내지 약 2 시간일 것이다.
본 발명의 공정에 의한 통상적 실험실 규모 브롬화는 전형적으로 브롬화 반응기를 적합한 용매 및 브롬으로 충전한 후에 촉매를 첨가하는 것을 수반한다. 그 다음, 적합한 용매, 바람직하게는 디브로모메탄 중의 디페닐알칸의 20 내지 45 중량% 용액이 환류에서 반응기 표면 아래로 공급된 후에, 후공급 반응 시간(약 30 분)이 뒤따른다. 반응 슬러리는 실온으로 냉각되고, 물로 세척되고, 오븐 내에서 건조된다. 고온에서의 추가적 오븐 에이징은 수행되지 않는다. 공정에 사용하기 위해 적합한 용매는 반응 조건에서 불활성이고 열적으로 안정하며, 미정제 데카브로모디페닐알칸 생성물로부터 증류되거나 스팀 증류될 수 있는 용매이다.
고순도 데카브로모디페닐에탄을 생성시키기 위해 바람직한 방식으로 수행되는 경우에, 생성물은 대표적으로 백색이거나 단지 연한 황백색이다. 본 발명에 따라 생성되는 경우에 다른 데카브로모디페닐알칸 생성물, 특히 고순도 1,3-(펜타브로모페닐)프로판 (데카브로모디페닐프로판으로서 또한 공지됨)이 또한 백색 또는 연한 황백색 색상을 가질 것임이 기대된다.
본 발명에 따라 생성되는 데카브로모디페닐알칸 생성물, 특히 데카브로모디페닐에탄 생성물을 분석하기 위해 추천된 기체 크로마토그래피 방법은 하기와 같다 : 기체 크로마토그래피는 불꽃 이온화 검출기, 쿨 온(cool on)-칼럼 온도 및 압력 프로그램 작동 입구, 및 온도 프로그래밍 능력이 장착된 Hewlett-Packard 5890 Series II 기체 크로마토그래프에서 수행된다. 칼럼은 SGE, Inc.에서 출시한, 부품 번호 054657의, 12 미터, 0.15μ막 두께, 0.53 ㎜ 직경의 12QC5 HTS 모세관 칼럼이다. 조건은 하기와 같다: 검출기 온도 350℃; 입구 온도 70℃; 헬륨 운반 기체 10 ㎖/분; 0.25 psi/분으로 9.0 psig 까지 증가하고 9.0 psi에서 가동의 종결시 까지 유지되는 입구 압력 4.0 psi; 12℃/분으로 350℃까지 증가하고 10분 동안 유지되는 오븐 온도 60℃; 및 쿨 온-칼럼의 주입 모드. 샘플은 10 g의 디브로모메탄 중의 0.003 g을 가온하면서 용해시키고 2 ㎕의 상기 용액을 주입함으로써 제조된다. 피크의 통합이 Thru-Put Systems, Inc.로부터의 Target Chromatography Analysis Software를 사용하여 수행된다. 그러나, 크로마토그래프의 피크를 통합시키는 데에 사용하기 위해 적합한 다른 시판중인 소프트웨어가 사용될 수 있다. Thru-Put Systems, Inc.는 현재 주소가 5750 Major Blvd., Suite 200, Orlando, FL 32819인 Thermo Lab Systems에 의해 소유된다. SGE, Incorporated의 주소는 2007 Kramer Lane, Austin, TX 78758이다.
하기의 실시예는 예시를 목적으로 제공된다. 이들은 포괄적 발명을 단지 여기에 기술된 상세한 설명으로 제한하도록 의도되지 않는다.
실시예 1
10 % 과량의 브롬을 사용하는 용매 중의 데카브로모디페닐에탄의 제조
250-mL 둥근 바닥 플라스크에 기계적 교반기, 디지털 열전탐침, 가열 맨틀, 0℃ 환류 응축기 및 표면 아래 공급을 위한 Teflon수지 침적관을 설치하였다. 반응기를 약 72 mL의 디브로모메탄 용매 및 176 g (1.1 몰, 10% 화학양론적 과량)의 브롬으로 충전하였다. 알루미늄 브로마이드(1.8 g, 1,2-디페닐에탄 (DPE) 충전물을 기준으로 10 중량%, 브롬의 총 몰을 기준으로 0.61 몰%)을 첨가하고 교반시켜서 용액을 제조하였다. 상기 용액을 환류 온도 (73℃) 까지 가열하였다. 디페닐에탄 (18.2 g, 0.1 몰)을 분리 저장기 (Erlenmeyer 플라스크) 에서 9 mL의 디브로모메탄 중에 용해시킨 후, 200 분이 넘게 연동 펌프에 의해 환류 Br2, CH2Br2, AlBr3 촉매 용액에 표면 아래로 공급하였다. 더 많은 브롬이 반응에 사용됨에 따라, 반응 온도는 디브로모메탄 용매의 온도 (98℃)에 서서히 접근하였다. 따라서 첨가 동안, 반응 온도는 첨가의 출발시에 약 73℃로부터 첨가의 종료시에 96℃로 상승하였다. 반응 슬러리를 그 다음 30 분 동안 환류로 유지시켰으며, 이 시간 동안 환류 온도 98℃로 상승하였고, 이는 모든 브롬이 소모되었음을 나타내는 것이다. 10% 과량의 브롬이 반응에 사용되었지만, 과량은 브롬의 비점 (59.9℃)보다 약 36 내지 38℃ 더 높은 반응 온도로 인해 HBr를 발생시키면서 스크러버로 서서히 손실되는 것으로 추정된다. 상기 종류의 손실은 공칭 압력 하에 반응을 수행함으로써 피할 수 있다. 적색 슬러리를 냉각시키고 밤새 방치하였다. 물 (100 mL)을 첨가하여 촉매를 분해시킨 후, 약 2.18 g의 50% 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 알루미늄염을 용해시켰다. 슬러리를 여과시키고, 습윤 케이크를 주위 온도에서 48 시간 동안 공기 중에서 건조시켜서 바람직한 생성물의 95.5%인 92.9 g을 수득하였다. 분석 시에, 생성물은 130 ppm의 유리 브롬 함량 및 967 ppm의 이온성 브롬화물 함량을 나타내었다. GC 분석은 생성물 순도 (Br-10에 의해 측정)가 98.30 면적%임을 나타내었다.
실시예 2
20% 과량의 브롬을 사용하는 용매 중의 데카브로모디페닐에탄의 제조
이 공정을 반응기 중의 초기 충전물이 72 mL의 디브로모메탄 및 62 mL (193.4 g, 1.20 몰, 20% 과량)의 브롬으로 구성되는 것을 제외하고는, 실시예 1의 공정과 동일한 방식으로, 동일한 설치를 사용하여 수행하였다. 알루미늄 브로마이드(1.8 g, 브롬의 총 몰을 기준으로 0.56 몰%)를 첨가하고, 함유물을 73℃에서 환류시켰다. 디페닐에탄(18.2 g, 0.1 몰, 9 mL의 메틸렌 브로마이드 중에 용해됨)을 197분이 넘게 73 내지 95℃에서 환류 브롬/용매/촉매 용액에 표면 아래로 공급하였다. 그 다음, 이를 추가로 197 분 동안 환류시키고, 냉각시키고, 앞에서와 같이 물 및 가성 물질로 처리한 후, 여과에 의해 단리시켰다. 케이크를 2.5 시간 동안 오븐 내에서 120℃에서 건조시켜서 94.7 g의 최종 생성물을 수득하였다. 분석은 상기 생성물의 순도가 98.65 면적%임을 나타내었다. 물질은 408 ppm의 유리 브롬 함량을 가졌으며, 이온성 물질은 472 ppm이었다.
실시예 3
20% 과량의 브롬을 사용하는 용매 중의 데카브로모디페닐에탄의 제조
이 공정은 브롬의 양을 동일하게 유지시키면서 촉매의 양을 다시 20 중량% (브롬의 총 몰을 기준으로 1.12 몰%)로 증가시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 공정의 반복을 기본적으로 나타낸다. 증가된 촉매의 양은 분석 시에 개선되는 것으로 추정된다. 동일한 설치 및 동일한 방식으로 수행되었으며, 초기 반응기 충전물은 72 mL의 디브로모메탄 용매, 62 mL의 브롬 및 3.6 g의 알루미늄 브로마이드 촉매로 구성되었다. DPE 용액 (9 mL의 디브로모메탄 용매 중에 용해된 DPE 18.2 g)을 195 분이 넘게 73-95℃에서 반응기에 공급하였다. 케이크를 초기 여과 후에 디브로모메탄 (2x20 mL), 가성 물질 (약 8% 수용액 120) 및 최종적으로 물 (2x100 mL)로 세척하는 것을 제외하고는 일반적인 공정을 수행하였다. 30분 동안 공기 중에서, 그 다음 4시간 동안 125℃에서 오븐 내에서 건조시켜서 94.5 g의 광택성 결정형 생성물을 수득하였다. GC에 의해 분석된 바와 같이, 상기 생성물에 대한 순도는 99.62 면적%이었다. 이는 396 ppm의 유리 브롬 및 159 ppm의 이온성 브롬화물을 포함하였다.
실시예 4
10% 과량의 브롬 및 10 중량%의 촉매를 사용하는 용매 중의 데카브로모디페닐에탄의 제조
이 공정을 촉매를 실시예 3에 사용된 20 중량%로부터 다시 10 중량% (브롬의 총 몰을 기준으로 0.56 몰%)로 감소시키는 것을 제외하고는 모든 것을 동일하게 유지시킴으로써 실시예 3과 유사한 방식으로 수행하였다. DPE 용액을 185 분이 넘게 75 내지 96℃에서 공급하였다. 여과 케이크를 디브로모메탄 (3x25 mL), 100 mL 물 중의 20g의 50% 수산화나트륨 수용액 및 물 (2x100 mL)로 순차적으로 세척하였다. 생성물을 30 분 동안 공기 중에서 건조시킨 후, 4 시간 동안 125℃에서 오븐 내에서 건조시켜서 99.33 면적%의 순도를 갖는 92.2 g의 생성물을 수득하였다. 이는 228 ppm의 유리 브롬 및 491 ppm의 이온성 브롬화물을 함유하는 것으로 분석되었다.
실시예 1 내지 4의 결과를 표에 요약하였으며, 여기에서 "DDE" 순도는 데카브로모디페닐에탄 생성물의 순도를 의미한다.
Figure pct00001
표에 기재된 결과는 500 ppm 미만, 바람직하게는 300 ppm 미만의 폐색된 유리 브롬 함량을 갖는 생성물을 생성시키기 위해 통상적으로 사용되는 고온 열처리 없이, 그리고 연삭 또는 다른 형태의 분쇄 없이 98-99.6% Br10 및 허용될 수 있는 수준의 유리 브롬을 갖는 백색의 고순도 데카브로모디페닐에탄 생성물을 제조하기 위한 상기 공정의 유용성을 입증한다. 따라서, 공정의 입증된 장점 중에서, 배치당 브롬의 이용이 실질적으로 감소되고, 열처리 및 연삭, 밀링 등과 같은 폐색된 유리 브롬을 감소시키기 위한 통상적인 공정이 필요 없게 되고, 유리 브롬 및 이온성 브롬화물과 같은 불순물의 양이 감소될 수 있으며, 데카브로모디페닐알칸을 생성시키기 위한 공정의 비용 효율성이 개선됨이 인지될 수 있다.
폐색된 유리 브롬 함량을 500 ppm 미만, 바람직하게는 300 ppm 미만의 값으로 감소시키기 위해 연삭, 밀링 또는 다른 형태의 분쇄가 사용되지 않을 지라도, 이러한 낮은 폐색된 유리 브롬 함량을 갖는 생성물이 제조되면, 그 후에 생성물은 생성물의 크기를 감소시키기 위해 연삭, 밀링 또는 분쇄될 수 있으며, 본 발명의 실시는 연삭, 밀링 및/또는 다른 형태의 분쇄의 사용 없이 이러한 낮은 폐색된 유리 브롬 함량을 갖는 생성물을 생성시킴으로써 이미 완결되었음이 이해되고 인지되어야 한다. 또한, 용어 "폐색된 유리 브롬"은 "폐색된 원소 브롬" 또는 더욱 간단하게는 브롬이 Br2인 경우에 "폐색된 브롬"과 동의어임이 이해되고 인지되어야 한다.
단수 또는 복수로 언급되는, 명세서 및 청구항 어디에서나 화학명 또는 화학식에 의해 언급되는 성분들은 이들이 화학명 또는 화학적 형에 의해 언급되는 또 다른 물질 (예를 들어, 또 다른 성분, 용매 등)과 접촉하게 되기 전에 존재하는 것으로 확인된다. 만일 있다면, 어떠한 화학적 변화, 변환 및/또는 반응도, 이러한 변화, 변환 및/또는 반응이 상기 설명에 따라 환기되는 조건 하에 특정 성분들을 함께 제공한 결과이므로, 생성된 혼합물 또는 용액 중에서 수행될 수 있음이 받아들여진다. 따라서, 상기 성분들은 바람직한 작업을 수행하는 것과 연관하여 또는 바람직한 조성물을 생성시키는 데에 있어서 재료들과 동일시된다. 또한, 하기의 청구항이 물질, 성분 및/또는 재료를 현재 시제로 언급할 수 있지만 ("포함하다", "이다" 등), 이것이 먼저 본원에 따라 하나 이상의 다른 물질, 성분 및/또는 재료와 접촉, 배합 또는 혼합되기 직전의 시간에 존재하는 것으로 물질, 성분 및/또는 재료를 지칭하는 것이다. 따라서, 본원 및 화학자의 통상 기술에 따라 수행되는 경우에, 물질, 성분 또는 재료가 접촉, 배합 또는 혼합 작업 동안 화학 반응 또는 변환을 통해 원래의 동일성을 상실할 수 있다는 사실은 실시상 중요하지 않다.
본 명세서의 임의의 부분에 언급되는 각각의 그리고 모든 특허 및 공보는 본원에 충분히 기술된 바와 같이, 그 전체가 참고로서 본원에 포함된다.
명백히 다른 식으로 제시될 수 있는 것을 제외하고, 본원에 사용되는 경우에 그리고 본원에 사용되는 바와 같이 단수형 청구 범위를 단수형으로 표시된 개체의 단일한 요소로 한정하도록 의도되지 않으며, 한정하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 달리 지시되지 않는 한, 본원에서 사용되는 단수형은 상기요소의 하나 이상을 포괄하는 것으로 의도된다.
본 발명은 본원에 열거된 물질 및/또는 공정을 포함하거나, 이들로 구성되거나 본질적으로 구성될 수 있다.
본 발명 실시상 상당한 변형이 허용된다. 따라서, 상기 설명은 제한의 의도를 갖지 않으며, 상기 제시된 특정 예가 본 발명을 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.

Claims (7)

  1. 알킬렌기가 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 가지고 있고 500 ppm 이하의 폐색된 유리 브롬 함량을 갖는 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물의 제조 공정으로서,
    알루미늄, 알루미늄 할라이드 또는 철 할라이드 촉매의 존재 하에 알킬렌기가 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 가지고 있는 적어도 하나의 α,ω-디페닐알칸을, 제한된 과량의 브롬을 사용하여 액체상 반응 혼합물 중에서 브롬화시키는 것을 포함하며, 상기 반응 혼합물 내로의 충전물을 생성시키는 데에 사용되는 바와 같은 할라이드의 할로겐 원자는 염소 원자, 브롬 원자, 또는 둘 모두이고, 브롬의 상기 제한된 과량은, 반응을 수행하는 데에 사용되는 브롬의 최대 과량이 사용된 α,ω-디페닐알칸의 양을 데카브로모디페닐알칸으로 전환시키기 위해 필요한 화학양론적 양에 관해 약 20 몰%일 정도이며, 이에 의해 미정제 고순도 데카브로모디페닐알칸 생성물이 열처리, 오븐 에이징, 또는 연삭 또는 다른 형태의 분쇄의 사용 없이 제조되는, 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    불활성 용매 중의 상기 α,ω-디페닐알칸의 용액이 상기 제한된 과량의 브롬, 상기 촉매 및 불활성 용매를 함유하는 반응기 또는 반응 영역 내로 공급되는, 공정.
  3. 청구항 1에 있어서,
    (i) 불활성 용매 중의 상기 α,ω-디페닐알칸의 용액 및 (ii) 브롬이 상기 촉매 및 불활성 용매를 함유하는 반응기 또는 반응 영역 내로 분리적으로 또는 동시에 공급되는, 공정.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 촉매가 알루미늄 트리할라이드이고, 여기에서 할로겐 원자는 브롬 원자, 염소 원자 또는 둘 모두이며, 상기 촉매의 양은 상기 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.1 내지 약 5 몰%인, 공정.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 공정에 사용하기 위해 선택되는 상기 α,ω-디페닐알칸이 1,2-디페닐에탄이나 1,3-디페닐프로판, 또는 둘 모두이고, 상기 공정에 사용하기 위해 선택되는 상기 촉매가 알루미늄 클로라이드나 알루미늄 브로마이드, 또는 둘 모두이며, 상기 촉매의 양은 상기 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.75 내지 약 2.0 몰%인, 공정.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 공정에 사용하기 위해 선택되는 상기 α,ω-디페닐알칸이 1,2-디페닐에탄이나 1,3-디페닐프로판, 또는 둘 모두이고, 상기 공정에 사용하기 위해 선택되는 상기 촉매가 알루미늄 클로라이드나 알루미늄 브로마이드, 또는 둘 모두이며, 상기 촉매의 양은 상기 공정에 사용되는 브롬의 총 몰을 기준으로 약 0.3 내지 약 1.0 몰%인, 공정.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 브롬화 반응 혼합물의 온도가 적어도 상기 브롬과 상기 α,ω-디페닐알칸의 혼합 동안 약 45 내지 약 98℃에서 유지되는, 공정.
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