JP2006282511A - ２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよびその誘導体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】工業的規模での製造に適した２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの合成方法を提供する。
【解決手段】２，３−ジメチルフルオロベンゼンを出発物質として、これを次の２工程ないし３工程に付して、上記目的化合物に誘導する。
第１工程：２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と反応させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第２工程：前記２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを、液相でフッ化水素（ＨＦ）と反応させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第３工程：前記２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させ、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを得る工程。
【代表図】 なし
【解決手段】２，３−ジメチルフルオロベンゼンを出発物質として、これを次の２工程ないし３工程に付して、上記目的化合物に誘導する。
第１工程：２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と反応させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第２工程：前記２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを、液相でフッ化水素（ＨＦ）と反応させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第３工程：前記２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させ、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを得る工程。
【代表図】 なし
Description
本発明は、医薬および農薬の重要中間体である、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび、その誘導体である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法に関する。
２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよびその誘導体は、医農薬製造用の中間体等として有用な化合物である。例えば、特許文献１では、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを加水分解して得られる２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンズアルデヒドが、抗高血圧薬や鎮静剤として用い得る６−アリール−ピロールイミダゾール誘導体を合成するための原料の１つとして用いられている。また非特許文献１）でも、医薬品開発の研究の一環として、含フッ素ベンゾチオフェン誘導体の合成を報じているが、その中の原料の１つとして２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンズアルデヒドが用いられている。さらに、特許文献２においても、糖尿病の予防・治療薬の合成原料の１つとして２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンズアルデヒドが使用されている（実施例１２１）。
本発明で対象とする２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンについては具体的に報告された例はないが、どちらも３つの官能基を有する芳香族化合物（三置換ベンゼン）であり、それら自体も、フッ素を含む医農薬のビルディングブロックとして用い得る。
米国特許４０４６８９８号明細書
国際公開０１／０９００６７号パンフレット
Tetrahedron Letters，Vol.33, No.49, p.7499〜p.7502
２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンのような三置換ベンゼンを工業規模で効率よく製造するのは、一般に難しい。
三置換ベンゼンを製造する一般的方法として、予め二置換ベンゼンを合成した後、この二置換ベンゼンにさらに第三の官能基を導入する手法がある。しかしこの方法では、目的物の選択性が大きな問題となる。一般に、二置換ベンゼンに第三の官能基を導入する際、第三の官能基が目的部位に高選択率で導入されることは稀であり、通常、位置異性体や、複数官能基が導入された過剰反応生成物が多量に生成する。この結果、目的物の収率は低下し、高い純度の目的物を製造することも困難となる。
これに代わる方法として、既存の三置換ベンゼンを原料として、これを官能基変換に付す方法も考えられる。しかし、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを製造するために適した三置換ベンゼンは、これまで知られていなかった。
本発明の対象化合物に関連した構造を持つ化合物としては、前記のように２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンズアルデヒドが知られている（非特許文献１）。この化合物中のホルミル（−ＣＨＯ）基をジクロロメチル基およびメチル基に変換できれば、本発明の目的化合物が得られると考えられる。しかしながら、非特許文献１に示されている２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンズアルデヒドの製造方法は、次のスキーム１に表されるものである。
この方法は、「有機リチウム試薬」を必須の試薬とし、当該有機リチウム試薬、ならびに中間体の２−トリフルオロメチル−６−フルオロフェニルリチウムが極めて不安定な物質であるため、−７８℃という極低温で反応を継続しなければならない。反応自体も強い発熱を伴うものであり、大量に扱う場合にはその制御が極めて困難である。すなわちこの方法は工業的な製法といえず、本発明の対象化合物の製法として適当なものとは言えない。
この他にも、既知化合物である２−メチル−３−アミノベンゾトリフルオライド（特開平６−２１１７５５）をジアゾ化後、テトラフルオロホウ酸塩を作用させることにより、本願の目的化合物のうち３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを合成することが可能と考えられる（スキーム２）。
しかし当該方法では、原料２−メチル−３−アミノベンゾトリフルオライドが高価である上、ジアゾ化後、厳しい排水規制のあるホウ素化合物を大量に使用しなければならず、工業的な実施には必ずしも有利とは言えない。
このように、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを工業的に効率よく合成できる方法が求められていた。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、比較的安価に入手できる２，３−ジメチルフルオロベンゼンを出発物質とし、これを２工程ないし３工程の「官能基変換」に付すことで、上記課題が解決することを見出した。
すなわち発明者らは、２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と反応させると、位置選択的な塩素化が起こり、ほぼ定量的に（例えば、８０％以上の収率で）２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが得られる（第１工程）という知見を得た。得られた２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを液相でフッ化水素（ＨＦ）と反応させたところ、本発明の第１の目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが収率良く（例えば、反応終了時では９０％以上の収率で、蒸留精製後でも７４％以上の収率で）得られる（第２工程）ことがわかった。さらに得られた２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させると、本発明の第２の目的物である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンが収率よく（例えば、反応終了時では８８％以上の収率で、蒸留精製後でも８０％以上の収率で）得られることを見出した（第３工程）。
本発明の中で、特に重要な特徴をなすのは、第１工程の「塩素化反応」である。すなわち、２，３−ジメチルフルオロベンゼンに対して、塩素（Ｃｌ2）を反応させると、フッ素基から見てメタ位のメチル基がトリクロロメチル基に、フッ素基から見てオルト位のメチル基がジクロロメチル基に変換し、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが選択的に得られる。この塩素化反応を通じて、異性体である２−トリクロロメチル−３−フルオロベンザルクロリドは事実上生成しないことがわかった（下記スキーム３）。
もし、この塩素化反応において、異性体の２−トリクロロメチル−３−フルオロベンザルクロリドが有意に生成すると、その物理的性質や化学的性質が２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドと近似するために、目的物の精製が極めて困難になる。ところが、本発明においては、最初の工程である第１工程において、この異性体の生成が事実上ない（通常０．１％未満に抑えられる）ため、目的物が高い収率で得られるのみならず、以後の工程において、煩雑な精製手段を一切用いることなく、目的物を高い純度で製造できることとなった。
一般に、ベンゼン核に２つのメチル基およびそれ以外の基１つが結合した「三置換ベンゼン」を塩素化に付すと、２つのメチル基がほぼ同様に塩素化を受け、２種類の塩素化生成物が得られる。例えば、本出願人が既に出願した特願２００４−１８９２７４号に開示した方法によれば、３，４−ジメチルフルオロベンゼンをＣｌ2と反応させると、２−トリクロロメチル−５−フルオロベンザルクロリドと２−トリクロロメチル−４−フルオロベンザルクロリドがほぼ１：１の比で生成し、これら２種の異性体を分離することは容易でない（スキーム４）。
これに比較すると、本発明の第１工程（塩素化反応）における「位置選択性」はきわめて特異的な現象といえる。第１工程において高純度な塩素化生成物が得られるために、後の工程も効率的になし得、しかも目的とする２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンズアルデヒドおよび２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンジルアミンが、非特許文献１、特許文献１の方法に比べてはるかに穏和な条件下、高収率、高純度で製造できることとなった。
本発明者らはさらに、上記第１工程、第２工程、第３工程の各反応プロセスが、特定の条件、操作によって特に好ましく達成できることを見出した。
本発明者らはまた、本研究を通じて、新規の化合物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン（本発明の目的化合物）を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、次の［発明１］から［発明７］を骨子とする。
［発明１］次の２工程を含む、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの製造方法。
第１工程：２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と反応させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第２工程：前記２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを、液相でフッ化水素（ＨＦ）と反応させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
［発明２］発明１の方法により得られた２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドをさらに、遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させる（第３工程）ことを特徴とする、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法。
［発明３］第１工程の２，３−ジメチルフルオロベンゼンと塩素（Ｃｌ2）との反応が、ラジカル開始剤の存在下、または光照射下で、行われることを特徴とする、発明１または発明２に記載の方法。
［発明４］第２工程の２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドとフッ化水素（ＨＦ）との反応が、無溶媒で行われることを特徴とする、発明１乃至発明３の何れかに記載の方法。
［発明５］第３工程における遷移金属触媒が、パラジウムであることを特徴とする、発明２乃至発明４の何れかに記載の、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法。
［発明６］新規物質である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド。
［発明７］新規物質である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン。
本発明の概要を次のスキーム５に表す。
［発明１］次の２工程を含む、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの製造方法。
第１工程：２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と反応させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第２工程：前記２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを、液相でフッ化水素（ＨＦ）と反応させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
［発明２］発明１の方法により得られた２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドをさらに、遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させる（第３工程）ことを特徴とする、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法。
［発明３］第１工程の２，３−ジメチルフルオロベンゼンと塩素（Ｃｌ2）との反応が、ラジカル開始剤の存在下、または光照射下で、行われることを特徴とする、発明１または発明２に記載の方法。
［発明４］第２工程の２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドとフッ化水素（ＨＦ）との反応が、無溶媒で行われることを特徴とする、発明１乃至発明３の何れかに記載の方法。
［発明５］第３工程における遷移金属触媒が、パラジウムであることを特徴とする、発明２乃至発明４の何れかに記載の、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法。
［発明６］新規物質である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド。
［発明７］新規物質である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン。
本発明の概要を次のスキーム５に表す。
安価な原料である２，３−ジメチルフルオロベンゼンを出発物質として、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドおよび３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを工業的規模で、高収率で製造するための方法を提供する。本発明の方法は分離の難しい副生物の生成もなく、有害な廃棄物も生成しないことから、表題化合物を従来技術よりも格段に有利に製造できる。
例えば、第１工程の塩素化は、２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と接触させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程であるが、原料基質に３原子のＣｌが導入されるまでは比較的反応が速く、ラジカル開始剤の存在下または光照射下にて比較的低温（６０〜８０℃）で行い、その後は、１７０〜２３０℃で行うことができる。第２工程のフッ素化は、第１工程で得た２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを液相でフッ化水素（ＨＦ）と接触させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程であるが、使用するフッ化水素は２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリド１モルに対し５〜１２モルを使用し、反応温度は６０〜１５０℃、反応圧力は１ＭＰａ〜５ＭＰａで行うことができる。第３工程の還元反応は、第２工程で得られた２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させ、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを得る工程である。還元反応は反応に伴って塩化水素ガスが発生するため、発生する塩化水素を中和するのに必要な量の塩基性物質の存在下にて行い、反応温度は６０〜１００℃、系内における水素の圧力は０．５〜２．０ＭＰａで行うことができる。これらの反応条件は、例えば非特許文献１に開示された前記リチウム化工程に要する極低温条件に比べ、はるかに工業的な実施に好適な、穏和な条件である。
収率については、例えば、第１工程＋第２工程（蒸留精製を含む）を合わせた収率は６０％以上とすることができ、第１工程〜３工程（蒸留精製を含む）の総合収率は５０％以上とすることができる。
目的物の純度については、例えば、第１工程の塩素化では反応終了後の目的物である２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの純度は８０％を超え、その他の不純物としては、未完全塩素化体である２，３−ビス（ジクロロメチル）フルオロベンゼンが３．０％以下、過塩素化体である２−クロロ−６−フルオロベンザルクロリド及び２−クロロ−６−フルオロベンゾトリクロリドの合計が１０％以下に抑えられる。一方、目的物の異性体である２−トリクロロメチル３−フルオロベンザルクロリドは通常０．１％未満に抑えられる。これらの不純物は、第１工程終了時の反応混合物からの蒸留精製で分離することは難しいが、そのまま第２工程のフッ素化を行っても、反応混合物の不純物プロフィールを複雑化する恐れはない。すなわち、フッ素化反応終了時の目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの純度は８０％を超え、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドの生成は通常１％以下、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドの生成の生成は通常３％以下、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドの生成は通常１０％以下に抑えられる。これらの不純物は蒸留精製にて容易に分離でき、蒸留精製後の２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの純度は９９％以上とできる。また、第３工程の還元反応においても、反応終了時の目的物である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン９８％程度とすることができ、不純物として３−トリフルオロメチル−２−クロロメチルフルオロベンゼンの生成が通常０．１％以下、二量化体の生成が通常２％以下（複数の化学種の合計値）に抑えられる。これらの不純物も蒸留精製にて容易に分離でき、蒸留精製後の３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの純度は９９％以上とすることができる。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。まず第１工程（２，３−ジメチルフルオロベンゼンの塩素化）について詳細に説明する。第１工程は、反応領域において２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と接触させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程である。
反応領域としてはガラス容器、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が塩化物に変換され（Ｆｅの場合、ＦｅＣｌ3）、これがルイス酸触媒となりフリーデルクラフツ型の副反応を起こし、ベンゼン核にＣｌが直接結合した化合物が生成することがあるので、可能な限り、ガラス容器、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。
接触方法は特に限定されず、流通系またはバッチ式あるいは半バッチ式で行うことができる。例を挙げれば、予め反応容器に仕込まれた２，３−ジメチルフルオロベンゼンに塩素ガスを吹き込むことで行うのが一般的であり、好適に採用される。反応に伴い発生する塩化水素ガスは、未反応の塩素ガスとともに、反応領域から排出させ、水、アルカリ性水溶液などでトラップすることができる。
本反応を進行させるためにはラジカル開始剤、例えば、２，２'−アゾビス(４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル)、２，２'−アゾビス(２，４−ジメチルバレロニトリル)、(１−フェニルエチル)アゾジフェニルメタン、２，２'−アゾビスイソブチロニトリル、２，２'−アゾビスイソブチル酸ジメチル、１，１'−アゾビス(１−シクロヘキサンカルボニトリル)、２，２'−アゾビス(２−メチルプロパン)、２，２'−アゾビス(２−アミジノプロパン)２塩酸塩、４，４'−アゾビス(４−シアノペンタン酸)等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ドデカノイル、過酸化ジラウロイル、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ジ−ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチル−クミル−パーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、イソブチリルパーオキサイド、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの過酸化物などのラジカル開始剤、赤燐、五塩化燐、三塩化燐、トリフェニルフォスフィン、亜リン酸トリフェニルなどの燐化合物などが使用され、また、光を照射することが行われる。さらにこれらのラジカル開始の手法を適宜組み合わせて用いても良い。また上記ラジカル開始剤を添加しなくとも、高温（概ね１６０℃以上）に加熱することで、系内にラジカルが発生し、同様のラジカル反応を起こすことも可能である。ただし、操作上の簡便さ、反応の選択性などを考慮すると、第１工程の塩素化は、ラジカル開始剤の存在下、あるいは光照射下で行うことが好ましく、ラジカル開始剤の存在下で行うことが特に好ましい。
ラジカル開始剤を用いる場合、ラジカル開始剤は通常、原料１モルに対して０．０００１〜１ｍｏｌ添加するが、０．００１〜０．１モルが好ましく、０．００１〜０．０５モルがより好ましい。ラジカル開始剤は反応の進行状況を観察して、適宜追加することもできる。ラジカル開始剤の量が原料１モルに対して０．０００１モル未満では反応が途中で停止しやすく、収率が低下する恐れがあるため好ましくなく、１モルを超えると経済的に好ましくない。また、ラジカル開始剤は必要に応じて、反応の途中で追加することもできる。
本塩素化反応の実施に際して光照射を行う場合の光源は高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、各種ハロゲン灯、タングステンランプ、発光ダイオード等からなる群より選ばれる少なくとも一種であるが、これらのうち高圧水銀ランプ、タングステンランプが好ましい。
本発明の塩素化は、原料基質に３原子のＣｌが導入されるまでは比較的反応が速く、その後の塩素化は遅くなる傾向がある。このため、該塩素化を、ラジカル開始剤の存在下または光照射下に行う場合、反応の初期（塩素化度が概ね３〜４の範囲の値（例えば３．５）となるまで）は、比較的低温（通常３０〜１５０℃、好ましくは５０〜１３０℃、特に好ましくは６０〜８０℃）で行い、この温度で反応が進行しにくくなったら、より高い温度（通常１５０〜３００℃、好ましくは１６０〜２５０℃、特に好ましくは１７０〜２３０℃）で行うことが効果的である。ここで「塩素化度」とは、その時点における反応混合物の組成から計算される、芳香環１個あたりに導入された塩素原子数の平均値を意味する。
また、本発明の反応基質の場合、２つのメチル基が隣接しているため、両方のメチル基ともトリクロロメチル基に変換された化合物は立体障害が大きく、６つのＣｌ原子が導入された２，３−ビス（トリクロロメチル）フルオロベンゼンが主生成物となる恐れは通常ない。
塩素化反応は発熱を伴うので反応温度は外部から加熱または冷却するとともに塩素導入速度を変化させたり、または塩素ガスを不活性ガスで希釈することで調節することができる。反応圧力は反応に殆ど影響を及ぼさないので特に加圧することは必要がなく、通常０．０５〜１ＭＰａ（絶対圧。以下、本明細書において同じ。）であり、０．１〜０．３ＭＰａで行うことができる。
反応に使用する塩素（Ｃｌ2）の量は、十分な収率で目的物を得るためには２，３−ジメチルフルオロベンゼン１モルに対し５モル以上であればよいが、おおよそ５〜１０モル程度であり、反応装置あるいは反応操作を最適化することで５〜６モル程度とすることができる。最適化は反応条件を設定するとともに、塩素化反応が気−液接触反応であることから、接触効率を高めるための慣用の手段、例えば、ガスの導入速度の調節、撹拌装置、ガス吹き込み装置、スパージャーなどの使用、または多段塩素化反応装置による方法を適宜採用することは有効である。
また、本発明の第１工程の塩素化は、溶媒の存在下で行うこともできるが、反応原料の２，３−ジメチルフルオロベンゼンは液体であり、また、生成物の２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドも反応条件下において液体であり、かつ塩素や触媒を十分に溶解させ、溶媒の役割を兼ねるので、敢えて別途溶媒を使用する必要はなく、その方が経済的にも好ましい。
既に述べたように、第１工程の塩素化によって、主生成物として得られるのは２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドであり、異性体である２−トリクロロメチル−３−フルオロベンザルクロリドは生成しない。上記に与えられた条件では２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドに対して、この異性体の生成量は通常０．１％未満であり、このため、以降の反応や精製の工程が著しく容易なものになる。
第１工程の塩素化反応で得られる反応混合物には通常、塩素化が不完全な２，３−ビス（ジクロロメチル）フルオロベンゼン、過剰に塩素化された２−クロロ−６−フルオロベンザルクロリドおよび２−クロロ−６−フルオロベンゾトリクロリドが不純物として随伴している。これらの不純物はカラムクロマトグラフィー等の精製処理により分離することもできるが、これらの沸点はお互いに近接しているため、蒸留による精製は通常困難であり、煩雑な操作を必要とする。本発明では次の第２工程後の蒸留にて十分に分離が可能となるので、本発明の利点を生かすためにも、第１工程終了後の反応混合物は敢えて精製せずに、そのまま第２工程（フッ素化反応）の原料として使用する方が好ましい。
以下、第２工程（２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドのフッ素化）について説明する。第２工程は、第１工程で得た２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを液相でフッ化水素（ＨＦ）と接触させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程である。
第２工程の液相フッ素化反応は、液相フッ素化反応で慣用される金属ハロゲン化物、例えば、五塩化アンチモン、四塩化スズなどを触媒として使用することもできるが、無触媒でもよい。触媒を用いると０℃以上の温度で反応し、反応が速くなるので例えば室温以下でおこなうことが必要となることがある等、かえって反応操作が困難となるなど好ましくない場合がある。無触媒の場合、反応温度は通常４０〜２００℃であり、６０〜１５０℃が好ましい。４０℃未満では反応が遅く、２００℃を超えると過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドおよび２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドの生成が多くなる。またトリフルオロメチル基の分解も起こることがあり、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの収率、純度を低下させるので好ましくない。
フッ素化反応では、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリド１モルに対しフッ化水素を通常は３〜２０モル、好ましくは４〜１５モルを、さらに好ましくは５〜１２モルを使用する。３モルに足りないと収率が低下するので好ましくなく、また２０モルよりも多量に用いると、反応性の上では問題ないが、フッ化水素の量が増えることにより生産性を悪くするなどの工業的な問題が生じるので好ましくない。
液相フッ素化反応は、モネル、ハステロイ、ニッケルまたはこれらの金属やポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロポリエーテル樹脂などのフッ素樹脂でライニングされた耐圧容器中で攪拌機を使用して行われ、バッチ式反応、連続式反応または半連続式反応の形式が採られる。
反応圧力は通常０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａであり、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａが好ましく、１ＭＰａ〜５ＭＰａが特に好ましい。反応圧力は１０ＭＰａを超えても反応性の上では問題ないが、過大な装置が必要となり好ましくない。また、０．１ＭＰａ（常圧）未満では、上述した反応温度でフッ化水素が液化せず反応が進まないことがあり好ましくない。
以上のことから、特に好ましい反応温度と反応圧力の組み合わせは６０℃〜１５０℃、１ＭＰａ〜５ＭＰａである。
フッ素化反応を行う際には、不活性な溶媒を使用することもできる。その様な溶媒としては、例えば、トルエン、フルオロベンゼン、ジフオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド、１，４−ビストリフルオロメチルベンゼンなどが挙げられる。しかし、本工程の原料、生成物ともに液体であり、溶媒が存在しなくとも反応は円滑に進むので、経済性、操作性の観点から、無溶媒の方が好ましい。
フッ素化反応に要する時間は、温度、圧力、溶媒の有無等に依存する。しかし、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドおよび２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドの生成を増大させないために、本工程で必要以上に長時間反応させないことが好ましい。具体的には第２工程における反応中間体の２−クロロジフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが完全に消費されるよりも前か、完全に消費された後、２時間以内に反応を終了させることが望ましい。
こうしたことから第２工程の反応時間は、反応液の組成をガスクロマトグラフィー等の手段で観測しつつ、当業者により最適化することが望ましい。上述の「特に好ましい反応温度と反応圧力の組み合わせ」の条件では、概ね５時間〜１０時間の反応時間が好ましく採用される。
第２工程の反応物は通常の方法で後処理できる。すなわち、未反応のフッ化水素を分離除去した後、水洗、アルカリ性水溶液（炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など）での洗浄を行い、フッ化水素を系内から除去する。その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
このようにして得た反応物はそのまま第３工程の原料として用いることもできるが、第２工程終了時の反応混合物中の各成分は、お互いの分離が特に容易であるので、蒸留等の精製を行って、純度の高い２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを単離し、第３工程の原料に供することが特に好ましい。この精製操作としては蒸留が特に好ましい。
蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によってフッ化水素を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ＰＦＡ樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留等中には、充填剤を詰めることもできる。蒸留は、減圧条件下で行うと、比較的低い温度で達成できるため、簡便であり、好ましい。この蒸留に要求される蒸留搭の段数に制限はないが、５〜１００段が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０段である。
以下、第３工程（２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの還元）について説明する。第３工程は、第２工程（フッ素化）で得られた２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させ、本発明の目的化合物である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを得る工程である。本工程の反応は、気相法、液相法のいずれによっても行うことができる。
本工程の反応は、反応に伴って塩化水素ガスが発生し、この塩化水素ガスが遷移金属触媒を失活させることがある。この塩化水素は反応系外にパージさせることが可能であり、それが好ましい。しかし塩化水素が短時間であっても系内に残留すると、触媒活性に影響を及ぼし得る。このため、気相法、液相法の別に関わらず、発生する塩化水素ガスを吸収、希釈するために水の共存下で反応を行うことが好ましい。液相法で行う場合には、塩化水素を中和できる塩基性物質（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、燐酸ナトリウム、燐酸カリウム等、水に溶解したときにｐＨが８以上を示す化合物が挙げられ、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムが挙げられる。）の存在下行うと特に好ましい。塩基性物質は、反応により発生するＨＣｌを中和するのに必要な量（２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド１当量に対して２当量以上）を用いるのが好ましい。
当反応に用いる遷移金属触媒の遷移金属としては、パラジウム、白金、ルテニウム、イリジウムまたはロジウムが反応条件下で腐食を受けにくく、触媒活性が高く、反応条件下で腐食を受けにくいので、好ましい。この中でパラジウムは取扱いやすく、活性も高いため特に好ましい。複数種類の金属を同時に使用してもよい。遷移金属触媒は、担体に担持させて用いることが好ましく、担体としては活性炭、シリカ、アルミナが使用でき、活性炭が好ましい。担持方法は特に限定されないが、上記金属の金属化合物の溶液に担体を浸漬したり、溶液を担体に噴霧した後、乾燥させ、おおむね１５０℃〜３５０℃に加熱しながら水素ガスで還元処理することによって得られる。得られた触媒はそのまま使用しても良いが、適当量の水と混合した「水を含有する触媒（ｗｅｔ品）」として使用すると、取扱いやすく好ましい。またこのようにして調製できる遷移金属触媒としては、市販のもの（例えばパラジウム／活性炭触媒）を用いてもよい。
本発明の方法において担体に担持させる遷移金属の量（金属原子に換算した量）の合計値は特に制限はないが、担体１００ｇに対し０．１ｇ〜１０ｇが好ましく、０．２ｇ〜５ｇが特に好ましい。０．１ｇに満たないと反応速度が遅くなり、１０ｇを超えると経済的に好ましくない。このようにして調製した遷移金属触媒を、還元工程の原料化合物に対し０．１〜３０重量％（水分を除いた重量）用いることが好ましく、１〜１０重量％（水分を除いた重量）用いることがさらに好ましい。なお、これらの遷移金属触媒は固相触媒であるから、反応に使用した後、ろ過等の操作によって分離し、再利用することもできる。
なお還元工程においては、次式に表される「二量化体」（Ｈ原子数とＣｌ原子数の異なる複数の化合物）が通常副生する。
@0006
この「二量化体」の副生は、添加剤を添加することによって大幅に抑制でき、目的とする３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの選択率を向上できる。添加剤としては、ヨウ素（Ｉ2）の他、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ3）、ヨウ素酸カリウム（ＫＩＯ3）など、ヨウ素化合物が挙げられ、他にも、ＮａＣｌＯ3、ＫＣｌＯ3、ＮａＢｒＯ3、ＫＢｒＯ3など好適に用いることができる。これらの中で、ヨウ素（Ｉ2）が特に好ましい。添加剤の量は、原料の２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド１モルに対し、好ましくは０．０００１〜０．００５モル、より好ましくは０．０００２５〜０．００２モルである。添加剤の量に特別な制限はないが、あまりに少ないと二量化の抑制効果が低く、多すぎると目的反応の速度を低下させることがあるので好ましくない。
この「二量化体」の副生は、添加剤を添加することによって大幅に抑制でき、目的とする３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの選択率を向上できる。添加剤としては、ヨウ素（Ｉ2）の他、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ3）、ヨウ素酸カリウム（ＫＩＯ3）など、ヨウ素化合物が挙げられ、他にも、ＮａＣｌＯ3、ＫＣｌＯ3、ＮａＢｒＯ3、ＫＢｒＯ3など好適に用いることができる。これらの中で、ヨウ素（Ｉ2）が特に好ましい。添加剤の量は、原料の２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド１モルに対し、好ましくは０．０００１〜０．００５モル、より好ましくは０．０００２５〜０．００２モルである。添加剤の量に特別な制限はないが、あまりに少ないと二量化の抑制効果が低く、多すぎると目的反応の速度を低下させることがあるので好ましくない。
還元工程の具体的な操作手順に特に制限はないが、例えば次の手順で実施することができる。加圧条件に耐えられるオートクレーブ中に２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを含む原料混合物と水を投入する。オートクレーブ内部の材質はポリテトラフルオロエチレン、ガラスなど、酸性条件下で腐食されにくいものが好ましい。ただし、上述の「塩基性物質」を必要量添加すればステンレス鋼の反応器を用いても反応を行うことが可能である。続いて所定量の遷移金属触媒を加え、容器を密閉し、容器内の撹拌を開始する。水素ガスのボンベに接続して加圧し、加熱する。その後は、系内が所定の圧力に維持される様、水素ガスを連続的もしくは断続的に供給すればよい。反応中は適宜、サンプリングを行って、ＮＭＲ、ガスクロマトグラフィー等の分析法で反応の進行状況を測定しながら反応を実施することが好ましい。そして原料が十分に目的物に変換されたか、水素ガスがもはや吸収されなくなるまで反応を続ける。
反応温度は５０〜１５０℃が好ましく、６０〜１００℃が特に好ましい。系内における水素の圧力は常圧（０．１ＭＰａ）以上、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、０．５〜２．０ＭＰａが特に好ましい。あまり高い圧力で実施することは、反応性の上では問題ないが、反応器に過大な強度が要求されるなど、工業的な問題が生じるので好ましくない。例えば反応器としてガラス製容器を用いる場合には、圧力の上限は通常２ＭＰａ程度であるから、反応器の強度にも注意して圧力の設定を行う必要がある。
還元工程が終了した後の反応混合物の精製処理は、通常の有機合成の処理法に基づいて行えばよく、特に制限されない。すなわち、水洗、アルカリ性水溶液（炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など）での洗浄を行い、酸分を系内から除去する。その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
本工程の蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましく、蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によって酸分を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ＰＦＡ樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留等中には、充填剤を詰めることもできる。この蒸留に要求される段数に制限はないが、３〜１００段が好ましく、さらに好ましくは３〜５０段である。
蒸留によって、無色透明の液体３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを留分として単離される。
次に実施例を示すが、本発明はこれらの実施例により、限定されない。
［実施例１］
（実施例１−１）塩素化（第１工程）
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２，３−ジメチルフルオロベンゼン：２４８．０ｇ及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．８４ｇ（０．５６ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約１．０ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６５〜７２℃に保ちながら、塩素ガスを７時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は３．６５となった。
（実施例１−１）塩素化（第１工程）
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２，３−ジメチルフルオロベンゼン：２４８．０ｇ及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．８４ｇ（０．５６ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約１．０ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６５〜７２℃に保ちながら、塩素ガスを７時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は３．６５となった。
その後、内温を１９０℃に上げ、さらに１２時間反応を継続した。反応継続後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが７４．７％、未完全塩素化体である２，３−ビス（ジクロロメチル）フルオロベンゼンが１．５％、過塩素化体である２−クロロ−６−フルオロベンザルクロリドが１．０％、２−クロロ−６−フルオロベンゾトリクロリドの１７．３％であった。回収した反応液の重量は５６２．９ｇであった。異性体である２−トリクロロメチル３−フルオロベンザルクロリドは検出されなかった。この反応液（塩素化混合物）は精製することなく、続く実施例１−ｂ（フッ素化）に使用した。
［２−トリクロルメチル−６−フルオロベンザルクロリドの物性データ］
1Ｈ−ＮＭＲ（基準物質：ＴＭＳ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：７．３０（ｍｌｕｔ、１．２Ｈｚ、８．３Ｈｚ、１０．６Ｈｚ、１Ｈ），７．４２（ｍｌｕｔ、５．４Ｈｚ、８．３Ｈｚ、８．３Ｈｚ、１Ｈ），７．７６（ｄ、３．６Ｈｚ、１Ｈ），７．８５（ｄｄ、１．２Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１Ｈ）
19Ｆ−ＮＭＲ（基準物質：ＣＣｌ3Ｆ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：−１０２．３１（１Ｆ）
ＧＬＣ−ＭＳ
ｍ／ｚ（ｒｅｌ．ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：２９４（Ｍ＋、６．６）、２６５（９．９）、２６３（４７．０）、２６１（１００）、２５９（７９．１）、２２６（２３．８）、２２４（２５．０）、１９１（２３．３）、１８９（３７．９）、１５６（１５．８）、１５４（４９．９）、１１９（１３．３）、１１８（１５．８）、１１３（１４．４）、１１２（１６．６）、９９（１３．１）、９４（２０．７）、７７（１５．９）
形状：白固体（精製物）
（実施例１−２）フッ素化（第２工程）および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製１Ｌオ−トクレ−ブに、実施例１−ａで得られた塩素化混合物５５６．７ｇ及び無水フッ化水素３０２．６ｇを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を１１０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が２．９〜３．０ＭＰａになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら６時間反応を行った。この時の反応液（有機相）の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが７０．７％であった。この他に、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが０．９％、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが８．９％、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドが１６．６％であった。
［２−トリクロルメチル−６−フルオロベンザルクロリドの物性データ］
1Ｈ−ＮＭＲ（基準物質：ＴＭＳ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：７．３０（ｍｌｕｔ、１．２Ｈｚ、８．３Ｈｚ、１０．６Ｈｚ、１Ｈ），７．４２（ｍｌｕｔ、５．４Ｈｚ、８．３Ｈｚ、８．３Ｈｚ、１Ｈ），７．７６（ｄ、３．６Ｈｚ、１Ｈ），７．８５（ｄｄ、１．２Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１Ｈ）
19Ｆ−ＮＭＲ（基準物質：ＣＣｌ3Ｆ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：−１０２．３１（１Ｆ）
ＧＬＣ−ＭＳ
ｍ／ｚ（ｒｅｌ．ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：２９４（Ｍ＋、６．６）、２６５（９．９）、２６３（４７．０）、２６１（１００）、２５９（７９．１）、２２６（２３．８）、２２４（２５．０）、１９１（２３．３）、１８９（３７．９）、１５６（１５．８）、１５４（４９．９）、１１９（１３．３）、１１８（１５．８）、１１３（１４．４）、１１２（１６．６）、９９（１３．１）、９４（２０．７）、７７（１５．９）
形状：白固体（精製物）
（実施例１−２）フッ素化（第２工程）および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製１Ｌオ−トクレ−ブに、実施例１−ａで得られた塩素化混合物５５６．７ｇ及び無水フッ化水素３０２．６ｇを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を１１０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が２．９〜３．０ＭＰａになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら６時間反応を行った。この時の反応液（有機相）の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが７０．７％であった。この他に、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが０．９％、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが８．９％、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドが１６．６％であった。
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は４１７．２ｇであった。
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｏｎパッキンを充填した４５ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。
この蒸留によって１４００〜１５００Ｐａ、温度７６〜７７℃の留分を分取したところ、純度９９．５％の目的物が２４７．９ｇ得られた。塩素化原料の２，３−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は５０．３％であった。
［２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの物性データ］
1Ｈ−ＮＭＲ（基準物質：ＴＭＳ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：７．０３（ｄ，３．１Ｈｚ、１Ｈ），７．３９（ｍｌｕｔ、１．５Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１０．７Ｈｚ、１Ｈ），７．４４（ｄｄ、１．５Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１Ｈ），７．５０（ｍｌｕｔ、４．８Ｈｚ、８．０Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１Ｈ）
19Ｆ−ＮＭＲ（基準物質：ＣＣｌ3Ｆ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：−５８．３５（３Ｆ）、−１０４．２１（１Ｆ）
ＧＬＣ−ＭＳ
ｍ／ｚ（ｒｅｌ．ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：２４６（Ｍ＋、７．５）、２１３（３２．９）２１１（１００）、１７６（４３．１）、１６１（８．１）、１２５（１２．０）、１０７（１６．５）、８８（１３．１）
形状：無色透明液体
［実施例２］
（実施例２−１）塩素化（第１工程）
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２，３−ジメチルフルオロベンゼン：２４８．０ｇ及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．８４ｇ（０．５６ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約１．０ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６５〜７０℃に保ちながら、塩素ガスを７時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は３．７１となった。
［２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの物性データ］
1Ｈ−ＮＭＲ（基準物質：ＴＭＳ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：７．０３（ｄ，３．１Ｈｚ、１Ｈ），７．３９（ｍｌｕｔ、１．５Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１０．７Ｈｚ、１Ｈ），７．４４（ｄｄ、１．５Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１Ｈ），７．５０（ｍｌｕｔ、４．８Ｈｚ、８．０Ｈｚ、８．０Ｈｚ、１Ｈ）
19Ｆ−ＮＭＲ（基準物質：ＣＣｌ3Ｆ，溶媒：ＣＤＣｌ3）
δ ｐｐｍ：−５８．３５（３Ｆ）、−１０４．２１（１Ｆ）
ＧＬＣ−ＭＳ
ｍ／ｚ（ｒｅｌ．ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：２４６（Ｍ＋、７．５）、２１３（３２．９）２１１（１００）、１７６（４３．１）、１６１（８．１）、１２５（１２．０）、１０７（１６．５）、８８（１３．１）
形状：無色透明液体
［実施例２］
（実施例２−１）塩素化（第１工程）
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２，３−ジメチルフルオロベンゼン：２４８．０ｇ及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．８４ｇ（０．５６ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約１．０ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６５〜７０℃に保ちながら、塩素ガスを７時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は３．７１となった。
その後、内温を２００℃に上げ、さらに７時間反応を継続した。反応継続後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが７９．６％、未完全塩素化体である２，３−ビス（ジクロロメチル）フルオロベンゼンが０．９％、過塩素化体である２−クロロ−６−フルオロベンザルクロリドが０．５％、２−クロロ−６−フルオロベンゾトリクロリドの１３．２％であった。異性体である２−トリクロロメチル３−フルオロベンザルクロリドは検出されなかった。反応液の重量は５６２．２ｇであった。この反応液（塩素化混合物）は精製することなく、続く実施例３−ｂ（フッ素化）に使用した。
（実施例２−２）フッ素化（第２工程）および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製１Ｌオートクレーブに、実施例３−ａで得られた塩素化混合物５５０．０ｇ及び無水フッ化水素３０３．４ｇを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を１１０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が２．９〜３．０ＭＰａになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら５時間反応を行った。この時の反応液（有機相）の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが７６．５％であった。この他に、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが０．１％、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが４．０％、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドが１４．３％であった。
（実施例２−２）フッ素化（第２工程）および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製１Ｌオートクレーブに、実施例３−ａで得られた塩素化混合物５５０．０ｇ及び無水フッ化水素３０３．４ｇを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を１１０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が２．９〜３．０ＭＰａになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら５時間反応を行った。この時の反応液（有機相）の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが７６．５％であった。この他に、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが０．１％、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが４．０％、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドが１４．３％であった。
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は４３４．０ｇであった。
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｏｎパッキンを充填した４５ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。この蒸留によって２０００〜２１５０Ｐａ、温度８１〜８４℃の留分を分取したところ、純度９９．２％の目的物が２７１．７ｇ得られた。塩素化原料の２，３−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は５５．２％であった。
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｏｎパッキンを充填した４５ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。この蒸留によって２０００〜２１５０Ｐａ、温度８１〜８４℃の留分を分取したところ、純度９９．２％の目的物が２７１．７ｇ得られた。塩素化原料の２，３−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は５５．２％であった。
［実施例−３］
（実施例３−１）塩素化（第１工程）
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２，３−ジメチルフルオロベンゼン：２４８．０ｇ及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．８４ｇ（０．５６ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約１．０ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６５〜７０℃に保ちながら、塩素ガスを７時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は３．６８となった。
（実施例３−１）塩素化（第１工程）
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２，３−ジメチルフルオロベンゼン：２４８．０ｇ及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．８４ｇ（０．５６ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約１．０ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６５〜７０℃に保ちながら、塩素ガスを７時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は３．６８となった。
その後、内温を２２０℃に上げ、さらに５時間反応を継続した。反応継続後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが８３．５％、未完全塩素化体である２，３−ビス（ジクロロメチル）フルオロベンゼンが１．０％、過塩素化体である２−クロロ−６−フルオロベンザルクロリドが０．５％、２−クロロ−６−フルオロベンゾトリクロリドの８．６％であった。異性体である２−トリクロロメチル３−フルオロベンザルクロリドは検出されなかった。反応液の重量は５７４．１ｇであった。この反応液（塩素化混合物）は精製することなく、続く実施例５−ｂ（フッ素化）に使用した。
（実施例３−２）フッ素化（第２工程）および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製１Ｌオートクレーブに、実施例５−ａで得られた塩素化混合物５７２．８ｇ及び無水フッ化水素３８０．４ｇを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を１００℃に昇温し、反応を開始した。内圧が２．９〜３．０ＭＰａになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら１０時間反応を行った。この時の反応液（有機相）の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが８４．３％であった。この他に、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが０．６％、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが２．４％、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドが８．８％であった。
（実施例３−２）フッ素化（第２工程）および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製１Ｌオートクレーブに、実施例５−ａで得られた塩素化混合物５７２．８ｇ及び無水フッ化水素３８０．４ｇを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を１００℃に昇温し、反応を開始した。内圧が２．９〜３．０ＭＰａになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら１０時間反応を行った。この時の反応液（有機相）の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドが８４．３％であった。この他に、過フッ素化体である２−クロロフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが０．６％、同じく過フッ素化体である２−ジフルオロメチル−３−フルオロベンゾトリフルオリドが２．４％、過塩素化体のフッ素化物である２−クロロ−６−フルオロベンゾトリフルオリドが８．８％であった。
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は４３９．６ｇであった。
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｏｎパッキンを充填した４５ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。この蒸留によって１５５０〜１６５０Ｐａ、温度７０〜７２℃の留分を分取したところ、純度９９．０％の目的物が２９４．５ｇ得られた。塩素化原料の２，３−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は５９．９％であった。
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｏｎパッキンを充填した４５ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。この蒸留によって１５５０〜１６５０Ｐａ、温度７０〜７２℃の留分を分取したところ、純度９９．０％の目的物が２９４．５ｇ得られた。塩素化原料の２，３−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は５９．９％であった。
［実施例４］還元（第３工程）および蒸留精製
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えた金属製１Ｌオ−トクレ−ブに、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド（純度９９．５％品）２４７．０ｇ、５％−Ｐｄ／Ｃ（５０％含水品）２．４７ｇ、３０％酢酸ナトリウム水溶液５７４．０ｇ、二量化防止剤としてヨウ素０．００６ｇ（２５ｐｐｍ）を仕込み、撹拌を開始し窒素及び水素置換後水素を導入し圧力０．５ＭＰａすると共に内温８０℃とし、４時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から目的物である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン９７．８％、中間体である３−トリフルオロメチル−２−クロロメチルフルオロベンゼン０．１％、二量化体１．９％（複数の化学種の合計値）であった。
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えた金属製１Ｌオ−トクレ−ブに、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド（純度９９．５％品）２４７．０ｇ、５％−Ｐｄ／Ｃ（５０％含水品）２．４７ｇ、３０％酢酸ナトリウム水溶液５７４．０ｇ、二量化防止剤としてヨウ素０．００６ｇ（２５ｐｐｍ）を仕込み、撹拌を開始し窒素及び水素置換後水素を導入し圧力０．５ＭＰａすると共に内温８０℃とし、４時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から目的物である３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン９７．８％、中間体である３−トリフルオロメチル−２−クロロメチルフルオロベンゼン０．１％、二量化体１．９％（複数の化学種の合計値）であった。
反応終了後、回収した反応液を、濾過して触媒を取り除き、二層分離した濾液の有機物を水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後、濾過をした。回収した粗３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの重量は１５４．８ｇであった。この粗３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンを蒸留精製し、１２８００〜１３０００Ｐａ、６４〜６８℃の留分を分取したところ、純度９９．８％の目的物が１４１．７ｇ得られた。還元工程の収率は８０．５％であった。
［３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの物性データ］
1Ｈ−ＮＭＲ（基準物質：ＴＭＳ、溶媒：ＣＤＣｌ3）
σ（ｐｐｍ）：２．３８（ｓ、３Ｈ）、７．２１（ｄ、１Ｈ，Ｊ＝９．８Ｈｚ）、７．２２（ｍｌｕｔ、１Ｈ）、７．４１（ｄ、１Ｈ、７．６Ｈｚ）。
19Ｆ−ＮＭＲ（基準物質：ＣＣｌ3Ｆ、溶媒：ＣＤＣｌ3）
σ（ｐｐｍ）：−６１．６（ｓ、３Ｆ）、−１１５．１（ｓ、１Ｆ）。
ＧＬＣ−ＭＳ
ｍ／ｚ（ｒｅｌ．ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：１７８（Ｍ＋、４４．４）、１７７（１２．８）、１５９（１０．４）、１５８（１４．０）、１２７（１４．１）、１１０（７．９）、１０９（１００）、１０８（６．５）、８３（８．８）、６３（６．２）、５７（７．５）
形状：無色透明液体
［３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの物性データ］
1Ｈ−ＮＭＲ（基準物質：ＴＭＳ、溶媒：ＣＤＣｌ3）
σ（ｐｐｍ）：２．３８（ｓ、３Ｈ）、７．２１（ｄ、１Ｈ，Ｊ＝９．８Ｈｚ）、７．２２（ｍｌｕｔ、１Ｈ）、７．４１（ｄ、１Ｈ、７．６Ｈｚ）。
19Ｆ−ＮＭＲ（基準物質：ＣＣｌ3Ｆ、溶媒：ＣＤＣｌ3）
σ（ｐｐｍ）：−６１．６（ｓ、３Ｆ）、−１１５．１（ｓ、１Ｆ）。
ＧＬＣ−ＭＳ
ｍ／ｚ（ｒｅｌ．ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：１７８（Ｍ＋、４４．４）、１７７（１２．８）、１５９（１０．４）、１５８（１４．０）、１２７（１４．１）、１１０（７．９）、１０９（１００）、１０８（６．５）、８３（８．８）、６３（６．２）、５７（７．５）
形状：無色透明液体
Claims (7)
- 次の２工程を含む、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドの製造方法。
第１工程：２，３−ジメチルフルオロベンゼンを塩素（Ｃｌ2）と反応させ、２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。
第２工程：前記２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを、液相でフッ化水素（ＨＦ）と反応させ、２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドを得る工程。 - 請求項１の方法により得られた２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリドをさらに、遷移金属触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させる（第３工程）ことを特徴とする、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法。
- 第１工程の２，３−ジメチルフルオロベンゼンと塩素（Ｃｌ2）との反応が、ラジカル開始剤の存在下、または光照射下で、行われることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
- 第２工程の２−トリクロロメチル−６−フルオロベンザルクロリドとフッ化水素（ＨＦ）との反応が、無溶媒で行われることを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の方法。
- 第３工程における遷移金属触媒が、パラジウムであることを特徴とする、請求項２乃至請求項４の何れかに記載の、３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼンの製造方法。
- ２−トリフルオロメチル−６−フルオロベンザルクロリド。
- ３−トリフルオロメチル−２−メチルフルオロベンゼン。
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