JP2004161769A

JP2004161769A - ポリハロアルカンの製法

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Publication number: JP2004161769A
Application number: JP2003381136A
Authority: JP
Inventors: Albrecht Marhold; マーホルトアルブレヒト; Axel Pleschke; プレシュケアクセル
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2004-06-10
Also published as: EP1418163A1; DE10252272A1; US20040092781A1; CN1498882A

Abstract

【課題】ポリハロアルカンの製法及び農薬及び製薬の中間生成物を製造するためのその使用に関する。
【解決手段】式（Ｉ）

［式中、Ｈａｌ^１は、塩素、臭素又は沃素であり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、各々無関係に水素、弗素、塩素又は臭素又はＣ_１〜Ｃ_１２−ハロアルキルであるか、又は各場合にＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４基の２個が一緒になって合計環原子４〜８個を有する環状基少なくとも１個を形成する］の化合物の製造するに当たり、式（ＩＩ）

［式中、Ｈａｌ^１及びＨａｌ^２は、各々無関係にＨａｌ^１で定義したものを表し、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は各々無関係に前記したものを表す］の化合物をイオン弗化物の存在で変換することを特徴とする、ポリハロアルカンの製法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリハロアルカンの製法及びその農薬及び製薬的中間生成物を製造するための使用に関する。

ポリハロアルカン、特にペルフルオロアルキル塩化物、臭化物及び沃化物は、特にポリハロアルキル化芳香族を製造するための、貴重な出発原料である。ポリハロアルキル化芳香族は、農薬又は製薬的活性成分中の脂肪親和性基礎単位のように良好な膜透過性を保証するので、ますます重要になってきている。

例えば、ＵＳ特許３７７０８３８には、ポリフルオロアルケンを弗化カリウム及び塩化シアン又は臭化シアンと反応させることによるポリフルオロアルキル塩化物及び臭化物の製造が開示されている。しかし、ハロゲン化シアンの高い毒性は工業的適用で望ましくない。更に、ＵＳ特許５０５７６３４には、塩素及び弗化水素を用いる混合気相塩素化及び弗素化によるＣ_３基礎単位からの、特に２−クロロヘプタフルオロプロパンの製造が開示されている。低い化学的選択性及び厳しい条件が不利である。Ｐｅｔｒｏｖその他（Ｊ．ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍ．２０００、１０２，１９９〜２０４）は、ペルフルオロアルケンをアルミニウム塩の存在でペルフルオロアルキルハロゲン化物と反応させることによるペルフルオロアルキルハロゲン化物の製法を記載している。このアルミニウム塩に関する高い要求によって、この方法を工業的適用へと発展させることはできない。
ＵＳ特許３７７０８３８ＵＳ特許５０５７６３４

従って、ポリフルオロアルキル塩化物、臭化物及び沃化物の簡単な方法、良好な収率及び穏やかな反応条件での製造を可能にする方法を提供することが必要とされている。

さて、式（Ｉ）

［式中、Ｈａｌ^１は、塩素、臭素又は沃素であり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、各々無関係に、水素、弗素、塩素又は臭素又はＣ_１〜Ｃ_１２−ハロアルキルであるか、又は各場合にＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４基の２個が一緒になって合計環原子４〜８個を有する環状基少なくとも１個を形成する］の化合物を製造する方法を見出したが、これは、式（ＩＩ）

［式中、Ｈａｌ^１及びＨａｌ^２は、各々無関係に、Ｈａｌ^１で前記したものを表し、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は各々無関係に前記したものを表す］の化合物をイオン弗化物の存在で変換することを特徴とする。

本発明の目的のために、前記及び下記の、一般及び有利な範囲内の、即ち特別な範囲及び有利な範囲の基定義、パラメーター及び例は全て、相互に所望の組合せであってよい。

ハロアルキルは、各場合に無関係に、１個、数個又は全部弗素及び／又は塩素原子により置換された直鎖、環状、枝分れ又は枝なしアルキル基である。用語、ハロアルキルには、弗素原子により数個及び特に塩素により１個又は数個置換されたアルキル基（下記でポリフルオロアルキル基と称する）及び全部弗素原子により置換されたアルキル基（下記でペルフルオロアルキル基と称する）が含まれる。

例えば、Ｃ_１〜Ｃ_４−ハロアルキルは、トリフルオロメチル、２，２，２−トルフルオロエチル、ペンタフルオロエチル、ノナフルオロブチル及びジフルオロクロロメチルであり、Ｃ_１〜Ｃ_１２−ハロアルキルは付加的に例えばペルフルオロシクロヘキシル、ペルフルオロ−ｎ−ペンチル、ペルフルオロ−ｎ−ヘキシル及びペルフルオロ−ｎ−ドデシルである。

有利には、Ｈａｌ^１及びＨａｌ^２は、各々無関係に臭素又は塩素であり、さらに有利には同じく臭素である。

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、各々無関係に水素、弗素、塩素、Ｃ_１〜Ｃ_４ポリフルオロアルキル又はＣ_１〜Ｃ_４−ペルフルオロアルキルであり、更に有利には各々無関係に水素、弗素、塩素又はＣ_１〜Ｃ_４−ペルフルオロアルキルである。

更に有利には、各場合にＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４からの３個又は４個の基が各々弗素又はＣ_１〜Ｃ_４−ペルフルオロアルキルであり、１個又は０個の基が水素又は塩素である。

式（Ｉ）の有利な化合物は、１，２−ジブロモテトラフルオロエタン、１，２−ジブロモ−１−クロロトリフルオロエタン、２，３−ジブロモオクタフルオロブタン、２，３−ジブロモ−２，３−ジクロロヘキサフルオロブタン、２，３−ジブロモ−２，３−ジクロロヘキサフルオロブタン、２，３−ジブロモ−１，１，１，３，４，４，４−ヘプタフルオロブタン、２，３−ジブロモ−２−クロロ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロブタン、１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパン及び１，２−ジクロロヘキサフルオロプロパンであり、１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパン、２−ジブロモ−１−クロロトリフルオロエタンが特に有利である。特に１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパンが非常に有利である。

本発明による方法は、更に有利には、１，２−ジブロモテトラフルオロエタンからの１−ブロモペンタフルオロエタン、１，２−ジブロモ−１−クロロトリフルオロエタンからの１−ブロモ−２−クロロテトラフルオロエタン及び１−クロロ−２−ブロモテトラフルオロエタン、２，３−ジブロモオクタフルオロブタンからの２−ブロモノナフルオロブタン、２，３−ジブロモ−２，３−ジクロロヘキサフルオロブタンからの２−ブロモ−２，３−ジクロロヘプタフルオロブタン、２，３−ジブロモ−１，１，１，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブタンからの２−ブロモ−１，１，１，３，３，４，４，４−オクタフルオロブタン及び２−ブロモ−１，１，１，２，３，４，４，４−オクタフルオロブタン、２，３−ジブロモ−２−クロロ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロブタンからの２−ブロモ−２−クロロ−１，１，１，３，４，４，４−ヘプタフルオロブタン及び２−ブロモ−３−クロロ−１，１，１，３，４，４，４−ヘプタフルオロブタン及び１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパンからの２−ブロモヘプタフルオロプロパン又は１−ブロモ−２−クロロヘキサフルオロプロパン又は１，２−ジクロロヘキサフルオロプロパンからの２−クロロヘプタフルオロプロパンの製造に好適である。

式（ＩＩ）の化合物はイオン弗化物の存在で変換される。

イオン弗化物は、例えば第四弗化アンモニウム又は弗化ホスホニウム及びアルカリ金属弗化物及び前記化合物の混合物である。

弗化アンモニウム又は弗化ホスホニウムの例は、式（ＩＩＩ）

［式中、（ｃａｔｉｏｎ^＋）は、式（ＩＶ）

のカチオンであり、ここで、ｐｎｉｃは、窒素又は燐であり及び（ｑ＋ｒ＋ｓ＋ｔ）＝４］のようなものである。

しかし、アルカリ金属弗化物又はアルカリ金属弗化物の混合物を使用するのが有利であり、弗化ナトリウム、弗化カリウム及び弗化セシウムが更に有利であり、弗化カリウムが最も有利である。非常に低い含水量及び非常に大きな表面積を有する弗化カリウムを使用するのが有利である。

使用されるイオン弗化物対式（ＩＩ）の化合物のモル比は、例えば０．７〜５、有利には０．９〜２、更に有利には１．１〜１．７である。その他に更に塩素原子を全く有さない式（ＩＩ）の化合物を使用する場合には、イオン弗化物の量は原則として上限はないが、しかし多い量は不経済である。

臭素原子が典型的には塩素原子の前に置換され、同じ原子タイプでは、置換率は第一、第二、第三炭素原子の順に減少することが判明した。例えば、１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパンの反応の場合には、第一炭素原子での置換は２０：１より大きい選択性である。

方法を有機溶剤中で実施するのが有利である。好適な有機溶剤は、例えばケトン、例えばアセトン、２−ブタノン又はメチルイソブチルケトン；ニトリル、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ベンジルニトリル又はブチロニトリル；アミド、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルホルムアニリド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム又はヘキサメチルホスホルアミド；スルホキシド、例えばジメチルスルホキシド、ホスホン、例えばテトラメチレンスルホン、ポリエーテル、例えば１，４−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル又はこのような有機溶剤の混合物である。

本発明による方法の溶剤の含水量は、有利には最高１質量％、有利には最高０．２質量％である。自体公知の方法で初期蒸留又は乾燥によりこのような含水量を達成するのが有利である。アルカリ金属弗化物を使用する場合には、溶剤を同時に使用されるアルカリ金属弗化物の存在で乾燥又は初期蒸留するのが特に有利である。

反応温度は、例えば６０℃から反応圧力で使用される溶剤の沸点まで、しかし最高３００℃、有利には１１０℃から反応圧力で使用される溶剤の沸点まで、しかし最高２００℃であってよい。

反応圧力は０．８〜１００バール、有利には３〜２５バールであってよい。

反応時間は、例えば１０分から７２時間、有利には２〜１２時間であってよい。

場合によりイオン弗化物の反応性を添加物により変えることができる。好適な添加物は、例えば相変換触媒及び／又はハレックス触媒である。

好適な相変換触媒は、例えば、クラウンエーテル、例えば１８−クラウン−６、１２−クラウン−４、ジベンゾ−１８−クラウン−６又はジベンゾ−１２−クラウン−４、クリプタンド、例えばクリプタンド［２．２．２］又はポダンド、例えばポリグリコールエーテル又は式（Ｖ）

［式中、（ｃａｔｉｏｎ^＋）は前記の定義及び有利な範囲を有し、（ａｎｉｏｎ^＋）は有機又は無機酸のアニオンである］のようなものである。

ハレックス触媒は、例えばテトラキス（ジアルキルアミノ）ホスホニウム化合物（ＷＯ９８／０５６１０）又は式（ＶＩ）

［式中、Ｇは、式（ＶＩＩａ）又は（ＶＩＩｂ）

の基であり、Ｈは、Ｇと無関係に、式（ＶＩＩａ）、（ＶＩＩｂ）、（ＶＩＩｃ）又は（ＶＩＩｄ）

の基であり、ここでＲ^５は、各々無関係に、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０−アルケニル又はＣ_６〜Ｃ_１２−アリールであり、Ｎ（Ｒ^５）_２は、全体として３〜５員の、飽和又は不飽和環であるか又は式（ＶＩＩａ）の基及び／又は基

が全体として飽和又は不飽和の４〜８員環であり、Ｘは、窒素又は燐であり、Ａｎ^＋は、１価のアニオン、例えば有利には、塩素、臭素、（ＣＨ_３）_３ＳｉＦ_２ ^＋、ＨＦ_２ ^＋、Ｈ_２Ｆ_２ ^＋、トトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、カーボネート又はスルフェートである］の化合物である。

式（ＶＩ）の化合物は、例えば式（ＶＩＩＩ）

［式中、Ｇ及びＡｎ^＋は式（ＶＩ）中に定義したものを表し、Ａｎ’は塩素又は臭素である］の化合物を、式（ＩＸ）

［式中、Ｇ’は、原子の配置に関して、式（ＶＩ）中のＧで定義したものを表すが、二価である］の化合物と反応させることによって得られるが、この反応は塩基の存在で行われる。

式（ＶＩ）の化合物は、ＤＥ１０１２９０５７に記載されている。

工程ａ）で得られた反応混合物は、自体公知の方法で、例えば、場合により減圧下で、直接反応混合物から分別蒸留により、後処理することができる。

出発生成物として使用される式（ＩＩ）の化合物は、文献から公知であるか又は文献と同じ方法で合成することができる。有利な態様では、式（ＩＩ）の化合物は、式（Ｘ）

の化合物を式（ＸＩ）

［式中、Ｈａｌ^１及びＨａｌ^２は各々式（ＩＩ）で前記したものを表す］のハロゲン化合物と反応させることによって製造することができる。

特に有利な式（ＸＩ）の化合物は、塩素及び臭素であり、臭素が更に非常に有利である。

反応は、自体公知の方法で溶剤を用いてか又は溶剤なしに実施することができる。溶剤なしに実施するのが有利である。例えばハロゲン化合物を最初に装入し、場合により冷却しながら、式（Ｘ）の化合物を加えることができる。

反応温度は、例えば−４０〜１００℃、有利には０〜４０℃、最も有利には１５〜４０℃であってよい。

式（ＸＩ）の化合物対式（ＩＩＩ）の化合物のモル比は、例えば０．５〜３、有利には０．８〜１．５、更に有利には０．９〜１．２であってよい。多い量及び少ない量も可能ではあるが、不経済である。

本発明により得られる式（Ｉ）の化合物は、特に農薬及び製薬又はその中間生成物を製造するための、有利にはポリフルオロアルキル化芳香族化合物を製造するための、方法に好適である。

本発明により得られる式（Ｉ）の化合物の有意な利点は、これらが簡単な方法で高い収率で簡単に入手可能な反応成分から製造することができることである。

１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパンの製造
臭素２３５７ｇ（７６０ｍｌ、１４．７５モル）を先ず室温で装入し、ヘキサフルオロプロペンを絶えず攪拌しながら脱色するまで加えた（１９時間、２４００ｇ、１６．００モル）。反応混合物を窒素でパージした。このようにして、１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパン４７１０ｇ（理論値の９５％）が得られた。

１，２−ジブロモ−１−クロロトリフルオロエタンの製造
臭素１５５．１ｇ（５０ｍｌ、０．９７モル）を先ず室温で装入し、トリフルオロクロロエタンを絶えず攪拌しながら脱色するまで加えた（４時間、１１３ｇ、０．９７モル）。反応混合物を窒素でパージした。このようにして、１，２−ジブロモ−１−クロロトリフルオロエタン２６０ｇ（理論値の９６％）が得られた。

２−ブロモヘプタフルオロプロパンの製造（ａ）
オートクレーブに先ずテトラメチレンスルホン（２４５０ｍｌ）及び弗化カリウム３５２ｇ（６．０５モル）を装入し、混合物を溶剤２５０ｍｌを蒸留除去することにより乾燥させた。次いで例１からの１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパン１２５０ｇを加え、混合物を窒素３バール下に置き、１２５℃に加熱し、結果、圧力１３．５バールになった。加熱を同じ温度で更に２時間続け、次いで温度を３時間以内に１７５℃に上昇した。オートクレーブを０℃に冷却し、減圧し、生成物を反応混合物からコールドトラップ中へ蒸留した。このようにして、純度９５．８％を有する２−ブロモヘプタフルオロプロパン８７０ｇが得られた（理論値の８３％）。

２−ブロモヘプタフルオロプロパンの製造（ｂ）
オートクレーブに先ずテトラメチレンスルホン（１４３００ｍｌ）及び焼成弗化カリウム５５４１ｇ（９５．３８モル）を装入し、混合物を溶剤１５００ｍｌを蒸留除去することにより乾燥させた。次いで例１からの１，２−ジブロモヘキサフルオロプロパン１９７００ｇ（６３．５８モル）を１２０℃で加え、混合物を窒素下に置き、１２５℃に加熱し、結果、圧力１０．７バールになった。加熱を同じ温度で更に５時間続けた。オートクレーブを３０℃に冷却し、減圧し、生成物を反応混合物からコールドトラップ中へ蒸留した。このようにして、純度９９．２％を有する２−ブロモヘプタフルオロプロパン１５１６８ｇが得られた（理論値の９５％）。

Claims

式（Ｉ）

［式中、Ｈａｌ^１は、塩素、臭素又は沃素であり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、各々無関係に水素、弗素、塩素又は臭素又はＣ_１〜Ｃ_１２−ハロアルキルであるか、又は各場合にＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４基の２個が一緒になって合計環原子４〜８個を有する環状基少なくとも１個を形成する］の化合物の製造するに当たり、式（ＩＩ）

［式中、Ｈａｌ^１及びＨａｌ^２は、各々無関係にＨａｌ^１で定義したものを表し、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は各々無関係に前記したものを表す］の化合物をイオン弗化物の存在で変換することを特徴とする、ポリハロアルカンの製法。