JP2003508507A - フルオロカルボン酸無水物の製造方法 - Google Patents

フルオロカルボン酸無水物の製造方法

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JP2003508507A JP2001521686A JP2001521686A JP2003508507A JP 2003508507 A JP2003508507 A JP 2003508507A JP 2001521686 A JP2001521686 A JP 2001521686A JP 2001521686 A JP2001521686 A JP 2001521686A JP 2003508507 A JP2003508507 A JP 2003508507A
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Abstract

(57)【要約】 非対称無水物を反応蒸留に供して、対称フルオロカルボン酸無水物を含む比較的低沸点の生成物と第2の対称無水物を含む比較的高沸点の生成物を生成することによる混合又は非対称無水物、即ちその2つのカルボン酸アシル基が異なる無水物からの対称フルオロ置換無水物の製造方法が開示される。この方法はケテン及びトリフルオロ酢酸からのトリフルオロ酢酸無水物(TFAA)と無水酢酸(Ac2O)の同時製造に特に有用であり、ケテンとトリフルオロ酢酸(TFA)とを反応させて、混合無水物、アセチルトリフルオロアセテート(Ac−TFA)を生成せしめ、次いでこれを反応蒸留に供してTFAAを含む蒸気生成物とAc2Oを含む液体生成物を生成せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】導入 本発明は、対称な、即ちその2つのカルボン酸アシル基が同一である、いくつ
かのフルオロ置換カルボン酸無水物の新規な製造方法に関する。更に具体的には
、本発明は、混合又は非対称無水物、即ちその2つのカルボン酸アシル基が異な
る無水物から対称フルオロ置換無水物を製造する方法であって、非対称無水物を
反応蒸留に供して、対称フルオロカルボン酸無水物を含む比較的低沸点の生成物
と第2の対称無水物を含む比較的高沸点の生成物とを生成せしめる方法に関する
。好ましい実施態様によれば、本発明は、ケテンとトリフルオロ酢酸(TFA)
とを反応させて、混合無水物、アセチルトリフルオロアセテート(Ac−TFA
)を生成せしめ、次いでこれを反応蒸留に供してTFAAを含む蒸気生成物とA
2Oを含む液体生成物を生成せしめる方法に関する。
【0002】発明の背景 カルボン酸無水物を製造する種々の方法が知られている。例えば最も一般的な
無水物である無水酢酸は、(1)酢酸をクラッキング又は熱分解してケテンを生
成せしめ、そして(2)ケテンと酢酸とを反応させて無水酢酸を生成せしめる工
程によって、酢酸から製造することができる。比較的高分子量のカルボン酸無水
物、例えば置換無水物及び/又は炭素数が4より大きい無水物は一般に、対応す
るカルボン酸を無水酢酸と接触させることによって製造する。例えば酪酸無水物
は、酪酸と無水酢酸とを接触させることによって製造できる。
【0003】 トリフルオロ酢酸無水物(TFAA)は強力な脱水剤であり、混合無水物とし
てのカルボン酸の活性化を含む広範囲の化学反応性を有する(J.M.Tedd
er Chem.Rev.1955,55,787−827)。TFAAは、ポ
リマー及びファインケミカルの合成において有用な化学物質である。しかし、T
FAAは高価であるため、より効率の良い合成方法が望まれる。TFAAは非常
に反応性の無水物であるため、その製造には強力な乾燥剤が必要である。TFA
Aは、1922年にSwartsによって初めて、五酸化二燐を用いたTFAの
脱水によって製造した(Bull.Sci.Acad.Roy.Belg.19
22,8,343−70)。この方法は、小規模TFAA合成には都合よいが、
効率が悪すぎて大規模生産には向かない。五酸化二燐は感水性固体であって、大
量に扱うのが困難である。そのコスト及びそれが発生する多量のホスフェート含
有廃棄物に関連した経費は、大きな欠点である。更に、廃棄物をできるだけ少な
くすることによって製造コストを最小限に抑えることが強く望まれる。
【0004】 この点に関しては乾燥剤としての三酸化硫黄の使用が、五酸化二燐よりも優れ
ている。TFAAは、トリアセチルクロリドとトリフルオロ酢酸ナトリウムとの
反応によって製造でき、同時に塩化ナトリウムが製造される。塩化ナトリウムは
、五酸化二燐法及び三酸化硫黄法によって生じる燐酸又は硫酸よりも廃棄が難し
くない。しかし、トリフルオロアセチルクロリドの製造コストがこの方法の実現
可能性を制限する。
【0005】 1954年に、E.J.Bourneと共同研究者は、J.Chem.Soc
.1954,2006−12において、平衡状態では、無水酢酸とTFAとの反
応によるAc−TFAの生成及びAc−TFAとTFAとの反応によるTFAA
の生成は順調でないことを示している。それにもかかわらず、Ac2OとTFA
とを反応させることよるTFAAの製造は、米国特許第4,595,541号に
記載されており、この特許は、TFAを無水酢酸又はα−ハロゲン化カルボン酸
無水物と接触させることによるTFAAの製造方法を開示している。例えば、T
FA(8モル当量)を無水酢酸又は無水モノ−、ジ−もしくはトリ−クロロ酢酸
無水物とを接触させることによってTFAAが、それぞれ、36、59,67及
び74%の収率で生成し、α―塩素化酢酸無水物を用いた、無水物に基づく方法
はTFAAの合成に好ましいという結論を得ている。従って、安価な原料から高
収率でTFAAを製造し且つ処理問題を提起する廃棄物をほとんど又は全く発生
させない、例えば、水又は市場性のある副生成物のみを生成する方法が非常に望
ましい。本発明は、このような方法を提供する。
【0006】発明の要約 本発明者らは、最初に混合又は非対称無水物、即ち、2種の異なるカルボン酸
アシル基からなる無水物を生成せしめ、次いでこの非対称無水物を反応蒸留に供
して、第1の対称フルオロカルボン酸無水物を含む比較的低沸点の生成物及び第
2の対称無水物を含む比較的高沸点の生成物を生成せしめることによる2種の対
称カルボン酸無水物、即ち2つの同一カルボン酸アシル基からなる無水物の製造
方法を開発した。
【0007】 従って、本発明の一実施態様は、ケテンと炭素数2〜4のフルオロカルボン酸
とを接触させてアセチル混合無水物を生成せしめ、そしてこのアセチル混合無水
物を反応蒸留に供して、対称フルオロカルボン酸無水物を含む比較的低沸点の生
成物及び無水酢酸(Ac2O)を含む比較的高沸点の生成物を生成せしめること
を含んでなり、(i)前記対称フルオロカルボン酸無水物の沸点が該フルオロカ
ルボン酸の沸点よりも低く且つ(ii)前記対称フルオロカルボン酸無水物の沸
点が無水酢酸の沸点よりも低い第1の対称フルオロカルボン酸無水物及び第2の
対称カルボン酸無水物としての無水酢酸の製造方法に関する。
【0008】 本発明の第2の、特に好ましい実施態様は、商業的量のTFAAを製造する連
続作業に適した、原料としてケテン及びTFAを用いるTFAAの製造方法に関
する。TFAAの製造に関するこの第2の実施態様は、ケテンとTFAとを接触
させて混合無水物、Ac−TFAを生成せしめ、次いでAc−TFAを反応蒸留
に供して、TFAAを含む、揮発性の高い生成物とAc2Oを含む液体生成物を
生成せしめることを含んでなる。前述の公知TFAA合成とは異なり、本発明者
らの新規方法の唯一の副生成物は無水酢酸であり、これは負担どころか経済的利
点となる。
【0009】 本発明の第3の実施態様は、式R−C(O)−O−(O)−CF3を有する混
合無水物を製造し、そしてこの混合無水物を反応蒸留に供することによって該混
合無水物を不均化させて、TFAAを含む比較的低沸点の生成物と式[R−C(
O)]2Oを有する無水物を含む比較的高沸点の生成物を生成せしめる工程を含
んでなるトリフルオロ酢酸無水物(TFAA)と式[R−C(O)]2Oを有す
るカルボン酸無水物の同時製造方法に関する(前記式中、Rは炭素数6以下のヒ
ドロカルビル基である)。
【0010】詳細な説明 本発明の方法は、カルボン酸(R−C(O)OH)及びフッ素化カルボン酸(
F−C(O)OH)から誘導される混合無水物の不均化による対応する対称無
水物の生成を含む。
【0011】
【化1】
【0012】 この不均化は、新規な反応蒸留によって行われる。1つの対称無水物を別の対
称無水物に転化する反応蒸留はよく知られている。例えば反応蒸留において無水
酢酸(Ac2O)を用いてプロピオン酸(PrOH)をその無水物(Pr2O)に
転化できる。このような方法が理想的且つ連続的に行われるためには、2つの生
成物、AcOHとPr2Oは蒸留カラムの全長において平衡化している混合物の
最も低沸点の成分と最も高沸点の成分でなければならない。
【0013】
【化2】
【0014】 本明細書に提示した本発明の方法に関しては、反応体混合無水物は不均化され
て、2種の対称無水物を生成する。前述の通り、このような方法が理想的に行わ
れるためには、アセチルトリフルオロアセテート(Ac−TFA)に関しては以
下に示すように、混合無水物は、2種の対称無水物の中間の沸点を持たなければ
ならない。
【0015】
【化3】
【0016】
【化4】
【0017】 これは、混合無水物に関して一般に当てはまる。しかし、混合無水物の成分で
ある2種のカルボン酸はその不均化における中間体であるので、反応蒸留が適切
に行われるためには、それらも対称無水物の沸点の中間の沸点を有するならば理
想的である。
【0018】 表1は、カルボン酸無水物が基本的に、それらの対応する酸よりも高い沸点を
有することを示している。従って、本発明の方法において製造される無水物の1
つは変則的でなければならない、即ち、それは対応する酸よりも低い沸点を有さ
なければならない。比較的低沸点のフッ素化カルボン酸の無水物がその変則性の
よい例である。その結果、これらの酸の混合無水物は、反応蒸留による不均化の
ための反応体として適当である。残基RF−C(O)−を誘導できるフッ素化カ
ルボン酸の例はトリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸及びヘプタフル
オロ酪酸である。最も好ましい混合無水物はトリフルオロ酢酸から誘導されるも
のである。
【0019】
【表1】
【0020】 本発明の最も好ましい実施態様によれば、TFAとケテンは公知方法(例えば
、Blakeら,J.Chem.Soc.,(B)1976,1533−36参
照)に従って反応させて、混合無水物Ac−TFAを生成せしめる。この反応は
、−76〜70℃、好ましくは−20〜40℃の範囲の温度において実施できる
。TFA:ケテンのモル比は100:1〜0.75:1、好ましくは10:1〜
0.9:1の範囲とすることができる。塩素化炭化水素、例えばジクロロメタン
及びo−ジクロロベンゼン;エーテル、例えばテトラヒドロフラン及びジアルキ
ルエーテル;並びに炭化水素、例えばベンゼン及びトルエンのような溶媒も使用
できるが、通常は好ましくない。圧力は、TFA−ケテン反応の重要な特徴では
なく、この反応は通常は周囲圧力で実施するが、低圧又は周囲圧力よりも適度に
高い圧力も使用できる。
【0021】 Ac−TFAのような混合無水物を合成する他の方法が知られている。例えば
Ac−TFAはベンジルトリフルオロアセテートのカルボニル化のために報告さ
れた方法(例えば、Yamamotoら,Bull.Chem.Soc.Jpn
.1999,72,799−803参照)に類似した方法で遷移金属によって触
媒されるメチルトリフルオロアセテートのカルボニル化によって製造できる。さ
らに、日本国特許45−038−523号に記載された方法と同様な方法による
、トリフルオロアセチルクロリドと酢酸又は酢酸の塩との反応からAc−TFA
を生成できる。塩化アセチルとトリフルオロ酢酸又はトリフルオロ酢酸の塩との
反応はまた、Ferris及びEmmons(J.Am.Chem.Soc.1
953,75,232−33)によって実証されている。これらの方法は、大規
模合成には好ましくないが、基本的には、後述のような不均化を含む方法のため
の混合無水物を発生させるのに使用できる。本明細書中に記載した本発明は、こ
のような代替方法を排除するのではなく、ケテンとTFAとの好ましい反応に対
する二次的な一般的方法として組み入れるものである。
【0022】 TFA及びケテンから誘導される好ましい混合無水物Ac−TFAを、通常は
、棚、板及び/又は充填材料が装着された反応蒸留カラム中で反応蒸留に供して
、この混合無水物をTFAA及びAc2Oに不均化した。このような酢酸混合無
水物の不均化は、Ac2Oの沸点より20℃低く(即ち、120℃未満)且つそ
の対応する酸の沸点よりも低い標準沸点を有する任意の無水物の製造に適用でき
る。TFAAの他に、ペルフルオロプロピオン酸無水物及びペルフルオロ酪酸無
水物も、これらの要件を満たす例である。本発明の方法は、前記標準沸点の基準
を満たす無水物の製造に向けられ、例えばペルフルオロプロピオン酸無水物及び
ペルフルオロ酪酸無水物の製造を排除しない。
【0023】 本質的ではないが、混合無水Ac−TFAの不均化はTFAの存在下に実施す
るのが好ましい。TFAを用いる場合には、モル比TFA:Ac−TFAは0.
01:1〜10:1、好ましくは0.1:1〜3:1の範囲とすることができる
。不均化は、過剰のTFAの代わりに、又は過剰のTFAに加えて強酸の存在下
で実施できる。このような強酸の例としては、硫酸並びに酸性官能基を含むポリ
マー樹脂、例えばポリマー結合スルホン酸、例えばビニルベンゼンスルホン酸及
びジビニルベンゼンから誘導されたものが挙げられる。酸性ポリマー樹脂、例え
ば商品名Nafion及びDuoliteで販売されているもののようなイオン
交換樹脂は蒸留装置中に投入することができ、且つ/又は蒸留装置中に組み入れ
ることができる。
【0024】 反応蒸留カラムはカラムの操作圧力で生成される2種の対称無水物の融点の中
間の温度で操作する。周囲圧力でTFAA及びAc2Oを生成する場合には、範
囲は40〜150℃である。代表的には、反応蒸留カラムの下端又は底部の温度
は110〜150℃であり、カラムの上端又は頭部の温度は35〜70℃である
。38〜45℃の範囲のカラム頭部温度及び120〜145℃の範囲のカラム底
部温度が好ましい。カラム内の圧力は重要ではなく、従って、周囲温度よりも適
度に高いか低い圧力も使用できるが、反応蒸留は通常、周囲圧力又は周囲圧力よ
りもわずかに高い圧力で行う。例えば、減圧を使用すると低沸点TFAAの凝縮
がより困難になると考えられるので、減圧の使用は好ましくない。高圧での反応
蒸留カラムの操作は、凝縮をより容易にするために好ましい場合がある。反応蒸
留は、全ての不均化を実現する多数の平衡を引き起こす板及び/又は棚及び/又
は充填物を含むカラムを使用する。
【0025】 本発明の方法は回分式、連続式又は半連続式で行うことができる。例えば、こ
の方法は、最初に、蒸留カラムを装着した反応器中でケテンとTFAとを反応さ
せて混合無水物Ac−TFAを生成せしめることによって行うことができる。次
いで、Ac−TFAを含む反応器を加熱して、反応器の内容物の反応蒸留を行い
、蒸留カラム上部からTFAAを回収することができる。(1)ケテン及びTF
Aを反応器に投入することによってケテンとTFAとを反応させて、Ac−TF
Aを含む生成物を生成せしめ;(2)反応器から生成物を取り出し、それを反応
蒸留カラムの中央部に投入することによってAc−TFAを不均化させて、TF
AA及びAc2Oを生成せしめ;(3)TFAAを含む比較的低沸点の生成物を
反応蒸留カラムの上部から取り出し;そして(4)Ac2Oを含む比較的高沸点
の生成物を反応蒸留カラムの下部から取り出す工程を含んでなる、TFAA及び
Ac2Oの同時製造方法を好ましくは連続的又は半連続的に行う。この方法の連
続又は半連続操作のもう1つの形態は、本発明の第1の側面と併せて併用できる
が必ずしも併用しない。このもう1つの形態は、(1)ケテン及びTFAを反応
蒸留カラムに直接投入することによって、ケテンとTFAとを反応させてAc−
TFAを生成せしめ、このAc−TFAを不均化させてTFAA及びAc2Oを
生成せしめ;(2)TFAAを含む比較的低沸点の生成物を反応蒸留カラムの上
部から取り出し;そして(3)Ac2Oを含む比較的高沸点の生成物を反応蒸留
カラムの下部から取り出す工程を含んでなる。
【0026】 ケテンとTFAとの反応によってもう1つの方法で生成されるAc−TFAは
、その不均化を回避し且つ精製Ac−TFAを提供するために低温度で蒸留でき
る。精製Ac−TFAを生成するには、蒸留温度は50℃未満、例えば20〜4
5℃でなければならない。この要件はBourneら(上記引用文中)によって
明らかにされ、彼らは等モル量のAc2OとTFAAとを合した場合にはAc−
TFAの収率はが97%であるが、95℃で蒸留した場合にはAc−TFAの収
率はわずか60%であることを報告している。Ac−TFAの逆反応(不均化)
がそれらの単離収量を減少させる。約25℃の温度においては、不均化を回避で
き、本質的に定量的な蒸留が達成できる。わずかに過剰のケテンとTFAとの反
応はこのような低温で実施できるので、こうして得られたAc−TFAを0.5
バール(絶対)(50kPa)未満、好ましくは0.1バール(絶対)(10k
Pa)未満の圧力で蒸留すれば、類のない高収率のAc−TFAの製造方法が得
られる。
【0027】 TFA及び他のカルボン酸、即ち酢酸以外のカルボン酸の混合無水物も、前記
反応蒸留操作への供給材料として使用できる。このような混合無水物としては、
式RC(O)−TFA[式中、Rは炭素数6以下のアルキル、アルケニル、シク
ロアルキル又は炭素環式もしくは複素環式アリールを含むアリールである]を有
するものが挙げられる。R基は、RC(O)−TFA混合無水物の標準沸点が2
00℃未満、好ましくは150℃未満でなければならない必要性によって制限さ
れる。残基R−C(O)−を誘導できるカルボン酸の例としては、(酢酸の他に
)プロピオン酸、n−及びi−酪酸、シクロプロパンカルボン酸、アクリル酸、
安息香酸及びフルフリル酸が挙げられる。従って、本発明のより広範な側面は、
(1)式R−C(O)−O−(O)−CF3を有する混合無水物を反応器中で製
造し;(2)この混合無水物を反応器から取り出し、それを反応蒸留カラムの中
段に投入することよって混合無水物を不均化させて、TFAA及び[R−C(O
)]2Oを形成し;(3)TFAAを含む比較的低沸点の生成物を反応蒸留カラ
ムの上段から取り出し;そして(4)[R−C(O)]2Oを含む比較的高沸点
の生成物を反応蒸留カラムの下部から取り出す[Rは炭素数6以下のアルキル、
アルケニル、シクロアルキル又はアリール基である]工程を含んでなるトリフル
オロ酢酸無水物(TFAA)と式[R−C(O)]2Oを有するカルボン酸無水
物との同時製造方法にある。
【0028】実施例 本発明によって提供される方法を更に以下の実施例によって説明する。前記本
文中と同様に、トリフルオロ酢酸(TFA)、トリフルオロ酢酸無水物(TFA
A)、無水酢酸(Ac2O)及びアセチルトリフルオロアセテート(Ac−TF
A)に関して略語を使用する。
【0029】 TFA及びTFAAはMallinckrodt and Halocarb
on Productsから、酢酸及び無水酢酸はJ.T.Bakerから、ジ
ケテンはAldrich Chemicalから入手した。ケテンは、以下の2
つの方法によって製造した。
【0030】 方法A:ジケテンを500〜600℃の温度の加熱管に通した。生成された気
体を−78℃のドライアイス浴中で凝縮させ、目盛り付き指形冷却器中に再蒸留
し、0.65g/mLの密度に基づいて測定し、−78℃に冷却された反応器の
減圧下に移した。
【0031】 方法B:酢酸を、500〜600℃の温度の、石英充填物を含む加熱管に通し
た。生成した気体を一連のスクラバー中で捕捉し、TFAをこのスクラバーを通
して約4.5mL/分の速度で循環させた。このスクラバーから得られたAc−
TFAのTFA溶液を、13CNMRによって特性決定し、酢酸、無水酢酸、アセ
チルトリフルオロアセテート及びトリフルオロ酢酸無水物の相対量を求めた。
【0032】 NMRスペクトルは、特に断らない限り、CDCl3中に溶解させたサンプル
を用いてVarian Gemini 300 NMRスペクトロメーター又は
Bruker DRX−500 NMRスペクトロメーターでとった。ケミカル
シフト(δ)は、CDCl3中残留プロトン(7.27ppm)及びCDCl3
カーボンシグナル(77.23ppm)を基準とした。IRスペクトルは、Ni
colet Impact 410 FT IRスペクトロメーターでとり、1
601cm-1のポリスチレン芳香族バンドを基準とした。TFAAのサンプル中
の微量のアセチル部分又はサンプルAc2O中の微量のトリフルオロアセチル部
分は、Beckman−Coulter P/ACE MDQキャピラリー電気
泳動ユニットを用いる加水分解/キャピラリー電気泳動法により、λ=240n
mを用いる間接的UV検出によって定量化した。
【0033】実施例1 Bourneの方法によってアセチルトリフルオロアセテートを製造した。等
モル量のAc2OとTFAAを合し、1時間還流加熱し、次いで分別蒸留し、沸
点が90〜100℃の材料を採取し、IR及びNMRによって特性決定した:1 H NMR(CDCl3):δ 2.39ppm;13C NMR(CDCl3
:δ 162.7,158.7(q,JCF=44.7Hz),113.9(q,
CF=286.3Hz),22.0ppm;IR(CH2Cl2)vC=O=185
4,1782;vC-O-C=1075cm-1
【0034】実施例2 方法Aによって生成したケテン(0.8mL,12.3ミリモル)を真空下の
ジクロロメタン100mLに移し、溶液をアルゴン雰囲気下に置いた。溶液の最
初のサンプルをIRによって分析したところ、2133cm-1にケテンのカルボ
ニル特性吸収を示した。トリフルオロ酢酸(0.3mL,3.9ミリモル)をシ
リンジによってケテン/ジクロロメタン溶液に加えた。IR分析は、TFA(V C=O =1804及び1784cm-1)が存在せず、ケテンとAc−TFAとの混
合物のみが存在することを示した。TFAの2つの追加アリコートは、ケテン全
てをAc−TFAに転化し(分光収率95%)、ジケテン(VC=O=1895,
1862,1744及び1691cm-1)、TFAA(VC=O=1874,18
05cm-1)又はジケテンとTFAとの反応によって誘導されるいかなる副生成
物も生成しなかった。所望ならば、Ac−TFA混合無水物(沸点95℃)を塩
化メチレン(沸点40℃)から蒸留によって分離できる。
【0035】実施例3 Ac−TFA(9.70g)をテフロン弁を有し且つ真空ラインマニホールド
上に第2の25mLバイアルを有するY字管に取り付けられた25mLバイアル
中に入れた。液体を3回、凍結−膨張−融解させ(freeze−pump−t
hawed)、次いで周囲温度において0.1トルの静的真空下で最初のバイア
ルから第2のバイアルに液体窒素を用いた凝縮によって移した。融解時に、出発
原料と同一のIRスペクトルを有する無色透明の液体9.72g(収率100%
)を得た。
【0036】実施例4 Ac−TFA(156g)、TFA(10g)及び沸騰チップを、水冷式冷却
器を有する10段Oldershaw棚段式蒸留カラムに取り付けられた500
mLの3つ口フラスコの窒素下に入れた。カラムの頭部で観察される還流が38
℃となるまで、蒸留釜を加熱した(加熱マントルによって)。この時点で、蒸留
釜温度は80℃であった。留出物のアリコート(10mL)を14時間にわたっ
て還流比0.75において取り出し、IR分光法によって分析して、それらの組
成を求めた。合計112.15gのTFAA/TFAを採取した。これは、85
%より高いTFAAの収率(TFAA 89.5g)に相当した。底部の釜は、
液体を52.4gを含み、これは無水酢酸、Ac−TFA及び酢酸の混合物であ
ることが測定された。これらの生成物によって92%の物質収支が明らかになっ
た。
【0037】比較例1 Ac2O(25.6g、0.25モル)、TFA(229.0g、2.0モル
)及び沸騰チップを、水冷式冷却器を有する5段Oldershaw棚段式蒸留
カラムに取り付けられた500mLの3つ口フラスコの窒素下に入れた。カラム
の頭部で観察される還流が49℃となるまで、還流比2で蒸留釜を加熱した(加
熱マントルによって)。この時点で、蒸留釜温度は82℃であった。頭上温度は
65℃まで上昇した。還流比を10に調整してから、留出物のアリコート(7〜
15mL)を9.5時間にわたって回収した。これらを前述と同様にして分析し
て、それらの組成を求めた。合計23.0gのTFAAを採取した(収率44±
3%)。底部の釜は液体を151.1g含み、これはTFAとAc−TFAの混
合物であることが測定された。これらの生成物によって95%の物質収支が明ら
かになった。
【0038】比較例2 Ac2O(51.1g,0.5モル)、TFA(114.1g,1.0モル)
及び沸騰チップを、水冷式冷却器を有する5段Oldershaw棚段式蒸留カ
ラムに取り付けられた500mLの3つ口フラスコの窒素下に入れた。カラムの
頭部で観察される還流が46℃となるまで、蒸留がまを加熱した。この時点で、
蒸留がま温度は101.4℃であった。留出物のアリコートを還流比9において
5時間にわたって取り出した(2〜10mL)。これらを前述と同様にして分析
して、それらの組成を求めた。合計16.2gのTFAAを採取した(収率15
.5±1%)。底部の釜は液体を126.0g含み、これはTFAとAc−TF
Aの混合物であることが測定された。これらの生成物によって96%の物質収支
が明らかになった。
【0039】実施例5 ケテン蒸気をTFAと接触させることによってアセチルトリフルオロアセテー
ト(Ac−TFA,18.59kg)を合成した(方法B)。13C NMR分析
は、この溶液が、酢酸約2.3%、無水酢酸7.5%、アセチルトリフルオロア
セテート45.0%、TFA44.5%及びTFAA0.7%からなることを示
した。
【0040】 4.1mm(0.16インチ)ProPak(登録商標)隆起(protru
ded)型金属蒸留充填物1.52m(60インチ)を充填した直径2.54c
m(1インチ)の蒸留カラム中に、約1.8mL/分の速度で150分にわたっ
てAc−TFA溶液を連続的にポンプで注入した。溶液を、0.6〜0.9の間
で変化する液体還流比において分別蒸留した。蒸留カラム底流サンプルの分析か
ら、アセチル(CH3CO)酸部分に対するトリフルオロアセチル(CF3CO−
)酸部分の比は約0.040:1であることがわかった。キャピラリーゾーン電
気泳動による蒸留カラム留出物サンプルの分析は、検出可能なアセチル部分を示
さなかった。更に、カラム残液の分析は、極めて低濃度のトリフルオロアセチル
部分(4モル%未満)を示した。アセチルトリフルオロアセテートの無水酢酸及
びトリフルオロ酢酸無水物への全転化率は96%であることがわかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),BR,CN,J P,MX (72)発明者 ホルクーム,エドウィン フランクリン ザ サード アメリカ合衆国,ペンシルベニア 17701, ウィリアムスポート ブランドン アベニ ュ 403 (72)発明者 シェルトン,マーク ロバート アメリカ合衆国,テネシー 37663,キン グスポート,ヒドゥン バレー ロード 906 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC47 BC10 BC30 BC31 BD20 BM10 BM71 BS80

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケテンと炭素数2〜4のフルオロカルボン酸とを接触させて
    アセチル混合無水物を生成せしめ、そしてこのアセチル混合無水物を反応蒸留に
    供して、対称フルオロカルボン酸無水物を含む比較的低沸点の生成物と無水酢酸
    (Ac2O)を含む比較的高沸点の生成物とを生成せしめることを含んでなるが
    、(i)前記フルオロカルボン酸の対称無水物の沸点がそのフルオロカルボン酸
    の沸点よりも低く、且つ(ii)前記フルオロカルボン酸の対称無水物の沸点が
    酢酸無水物の沸点よりも低い対称フルオロカルボン酸及び無水酢酸の同時製造方
    法。
  2. 【請求項2】 フルオロカルボン酸の対称無水物がトリフルオロ酢酸無水物
    、ペンタフルオロプロピオン酸無水物又はヘプタフルオロ酪酸無水物から選ばれ
    る請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 フルオロカルボン酸の対称無水物がトリフルオロ酢酸無水物
    (TFAA)である請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 ケテンとトリフルオロ酢酸(TFA)とを接触させて混合無
    水物、アセチルトリフルオロアセテート(Ac−TFA)を生成せしめ、そして
    この混合無水物を反応蒸留に供して、トリフルオロ酢酸無水物(TFAA)を含
    む比較的低沸点の生成物と無水酢酸(Ac2O)を含む比較的高沸点の生成物を
    生成せしめることを含んでなるトリフルオロ酢酸無水物(TFAA)の製造方法
  5. 【請求項5】 ケテンとTFAとを−20〜40℃の温度において接触させ
    、そしてTFA:ケテンのモル比が10:1〜0.9:1である請求項4に記載
    の方法。
  6. 【請求項6】 35〜70℃の範囲のカラム頭部温度及び110〜150℃
    のカラム底部温度で操作される蒸留カラム中で前記反応蒸留を実施する請求項5
    に記載の方法。
  7. 【請求項7】 TFA:Ac−TFAのモル比が0.1:1〜3:1となる
    量のTFAの存在下に前記反応蒸留を実施する請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 (1)ケテンとトリフルオロ酢酸(TFA)を反応器中に投
    入することによってケテンとTFAとを反応させて、混合無水物、アセチルトリ
    フルオロアセテート(Ac−TFA)を含む生成物を生成せしめ;(2)反応器
    から生成物を取り出し、それを反応蒸留カラムの中央部に投入することによって
    Ac−TFAを不均化させて、TFAAとAc2Oを生成せしめ;(3)TFA
    Aを含む比較的低沸点の生成物を反応蒸留カラムの上部から取り出し;そして(
    4)Ac2Oを含む比較的高沸点の生成物を反応蒸留カラムの下部から取り出す
    工程を含んでなるトリフルオロ酢酸無水物(TFAA)及び無水酢酸(Ac2
    )の同時製造方法。
  9. 【請求項9】 ケテンとTFAとを−20〜40℃の温度で接触せしめ、T
    FA:ケテンのモル比が10:1〜0.9:1である請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 カラム頭部温度35〜70℃及びカラム底部温度110〜
    150℃において前記反応蒸留を実施する請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 TFA:Ac−TFAのモル比を0.1:1〜3:1とす
    る量のTFAの存在下に前記反応蒸留を実施する請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 (1)ケテン及びTFAを反応蒸留カラムの中段に投入す
    ることによってケテンとTFAとを反応させて、Ac−TFAを生成せしめ、こ
    のAc−TFAを不均化させて、TFAA及びAc2Oを生成せしめ;(2)T
    FAAを含む比較的低沸点の生成物を反応蒸留カラムの上部から取り出し;そし
    て(3)Ac2Oを含む比較的高沸点の生成物を反応蒸留カラムの下部から取り
    出す工程を含んでなるトリフルオロ酢酸無水物(TFAA)と無水酢酸(Ac2
    O)との同時製造方法。
  13. 【請求項13】 カラム頭部温度35〜70℃及びカラム底部温度110〜
    150℃において前記反応蒸留を実施する請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 TFA:Ac−TFAのモル比を0.1:1〜3:1とす
    る量のTFAの存在下に前記反応蒸留を実施する請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 (1)反応器中で式R−C(O)−O−(O)−CF3
    有する混合無水物を調製し;(2)この混合無水物を反応器から取り出して、そ
    れを反応蒸留カラムの中段に投入することによって混合無水物を不均化させて、
    TFAA及び[R−C(O)]2Oを生成せしめ;(3)TFAAを含む比較的
    低沸点の生成物を反応蒸留カラムの上部から取り出し;そして(4)[R−C(
    O)]2Oを含む比較的高沸点の生成物を反応蒸留カラムの下部から取り出す工
    程(上記式中、Rは炭素数6以下のアルキル、アルケニル、シクロアルキル又は
    アリール基である)を含んでなるトリフルオロ酢酸無水物(TFAA)及び式[
    R−C(O)]2Oを有するカルボン酸無水物の同時製造方法。
  16. 【請求項16】 35〜70℃のカラム頭部温度及び160〜220℃のカ
    ラム底部温度で、TFA:混合無水物のモル比を0.1:1〜3:1の範囲とす
    る量のTFAの存在下において前記反応蒸留を行う請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 工程(1)が一酸化炭素とトリフルオロ酢酸のエステルと
    の反応を含んでなり、このエステルが8個未満の炭素原子を含む請求項16に記
    載の方法。
  18. 【請求項18】 工程(1)がトリフルオロアセチルクロリドと炭素数6未
    満のカルボン酸又はカルボン酸の塩との反応を含んでなる請求項16に記載の方
    法。
  19. 【請求項19】 工程(1)が炭素数6未満のカルボン酸塩化物とトリフル
    オロ酢酸又はトリフルオロ酢酸の塩との反応を含んでなる請求項16に記載の方
    法。
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