JP2010013388A - Method for producing 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医農薬中間体及び機能性材料中間体として有用な３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride useful as an intermediate for medicines and agricultural chemicals and an intermediate for functional materials.
３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドは、医薬、農薬の中間体として有用な化合物である。 3-Chloro-4-fluorobenzotrifluoride is a useful compound as an intermediate for pharmaceuticals and agricultural chemicals.
３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造方法は、これまで数多くの文献で開示されている。従来の方法として、特許文献１及び２に、３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドをジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)溶媒中において、フッ化カリウムを加え、反応系を無水に保ち、目的物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを得る方法が記載されている（スキーム１）。 Processes for the production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride have been disclosed in numerous references so far. As conventional methods, in Patent Documents 1 and 2, 3,4-dichlorobenzotrifluoride is added to potassium fluoride in a dimethyl sulfoxide (DMSO) solvent to keep the reaction system anhydrous, and the target 3-chloro A method for obtaining -4-fluorobenzotrifluoride is described (Scheme 1).
また、特許文献３において、４−ハロゲノ−３−ニトロベンゾトリフルオリドを非プロトン性極性溶媒中で、フッ化カリウムによりフッ素化して４−フルオロ−３−ニトロベンゾトリフルオリドを得、次いでＨＦトラップ剤及び脱水剤存在下でニトロ基を塩素ガスにより塩素置換し、目的物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを得る方法が記載されている。（スキーム２） In Patent Document 3, 4-halogeno-3-nitrobenzotrifluoride is fluorinated with potassium fluoride in an aprotic polar solvent to obtain 4-fluoro-3-nitrobenzotrifluoride, and then an HF trapping agent. And a method of replacing the nitro group with chlorine gas in the presence of a dehydrating agent to obtain 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, which is the target product. (Scheme 2)
特許文献１及び２の方法では、目的物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの異性体である４−クロロ−３−フルオロベンゾトリフルオリドが生成し、選択率が低下してしまう。さらに該異性体の沸点が目的物と近い為、精製操作が難しく純度を上げることが難しい。 In the methods of Patent Documents 1 and 2, 4-chloro-3-fluorobenzotrifluoride, which is an isomer of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, which is the target product, is produced, and the selectivity is lowered. Furthermore, since the boiling point of the isomer is close to the target product, it is difficult to purify and it is difficult to increase the purity.
また、フッ素化剤であるフッ化カリウムや非プロトン性極性溶媒であるジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが用いられているが、例えば、特許文献１では、フッ化カリウムとの反応後に多量の塩化カリウムが副生する為、廃棄物の処理にも手間がかかり、また、目的生成物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを溶媒から分離するために、反応温度を高温（１７０〜２４０℃）に保ち、減圧下で留去する必要がある。また、当該文献の方法では、反応系内を無水条件下にすることが望ましく、原料、溶媒を予めベンゼンやトルエンなどの共弗蒸留により脱水を行い、反応液を実質的に無水にする必要があることからも、工業スケールで製造する際に負荷がかかる。 Further, potassium fluoride which is a fluorinating agent, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide and the like which are aprotic polar solvents are used. For example, in Patent Document 1, a large amount of potassium chloride is present after reaction with potassium fluoride. Since it is a by-product, it takes time to dispose of the waste, and in order to separate the target product 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride from the solvent, the reaction temperature is increased (170 to 240 ° C.). And must be distilled off under reduced pressure. Further, in the method of this document, it is desirable to put the reaction system under anhydrous conditions, and it is necessary to dehydrate the raw materials and solvent in advance by azeotropic distillation such as benzene or toluene to make the reaction solution substantially anhydrous. For some reasons, there is a load when manufacturing on an industrial scale.
上述の様に、３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造に関しては、反応工程において使用する溶媒やフッ素化剤など廃液処理の問題点があり、より簡便な製造方法の確立が望まれていた。 As described above, the production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride has a problem of waste liquid treatment such as solvent and fluorinating agent used in the reaction process, and establishment of a simpler production method is desired. It was.
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、工業的に入手容易な４−フルオロトルエンを出発物質とし、安価である塩素やフッ素水素を用いてそれぞれ塩素化、フッ素化を行うことにより、３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを高選択率かつ高収率で得ることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride was obtained by chlorinating and fluorinating using 4-fluorotoluene, which is easily available industrially, using inexpensive chlorine and fluorine hydrogen, respectively. The present invention was completed by finding that it can be obtained with high selectivity and high yield.
すなわち本発明は、以下の［発明１］−［発明４］に記載する、３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造方法を提供する。
［発明１］
以下の工程を含む、３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造方法。
That is, the present invention provides a method for producing 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride described in [Invention 1]-[Invention 4] below.
[Invention 1]
A method for producing 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, comprising the following steps.
第１工程：式［１］で表される４−フルオロベンゾトリクロリド First step: 4-fluorobenzotrichloride represented by the formula [1]
にフッ化水素（ＨＦ）を反応させ、式［２］で表される４−フルオロベンゾトリフルオリド 4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [2] by reacting with hydrogen fluoride (HF)
を得る工程。
第２工程：第１工程で得られた、４−フルオロベンゾトリフルオリドに塩素（Ｃｌ2）を反応させ、式[３]で表される３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリド
Obtaining.
Second step: 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step is reacted with chlorine (Cl 2 ), and 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [3]
を得る工程。
［発明２］
第１工程で得られた、４−フルオロベンゾトリフルオリドに塩素（Ｃｌ2）を反応させる（第２工程）際に、ヨウ素（Ｉ2）を共存させることにより反応を行うことを特徴とする、発明１に記載の方法。
［発明３］
式[１]で表される４−フルオロベンゾトリクロリドが、式[４]で表される４−フルオロトルエン
Obtaining.
[Invention 2]
When the 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step is reacted with chlorine (Cl 2 ) (second step), the reaction is performed by allowing iodine (I 2 ) to coexist. The method according to invention 1.
[Invention 3]
4-fluorobenzotrichloride represented by the formula [1] is 4-fluorotoluene represented by the formula [4]
に、塩素（Ｃｌ2）を反応させることにより得られることを特徴とする、発明１又は２に記載の方法。
［発明４］
発明３の方法で得られた４−フルオロベンゾトリクロリドを、精製せずにそのまま第１工程に用いることを特徴とする、発明１乃至３の何れかに記載の方法。
The method according to the first or second aspect of the present invention, wherein the method is obtained by reacting chlorine (Cl 2 ).
[Invention 4]
The method according to any one of the inventions 1 to 3, wherein the 4-fluorobenzotrichloride obtained by the method according to the invention 3 is used as it is in the first step without being purified.
本発明者らは、式［１］で表される４−フルオロベンゾトリクロリドにフッ化水素を反応させると、高収率で３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが得られる（第１工程）という知見を得た。 When the present inventors react hydrogen fluoride with 4-fluorobenzotrichloride represented by the formula [1], 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride is obtained in a high yield (first step). ).
第１工程の出発原料である４−フルオロベンゾトリクロリドは、４−フルオロトルエンを塩素化することにより容易に製造することができる。 4-Fluorobenzotrichloride as a starting material in the first step can be easily produced by chlorinating 4-fluorotoluene.
本発明の目的化合物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを製造するためには、４−フルオロベンゾトリクロリドに対し塩素化を行い、次に得られた３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドに対しフッ素化を行うことにより、簡便かつ良好に得られるものと考えられる。 In order to produce 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride which is the target compound of the present invention, 4-fluorobenzotrichloride is chlorinated, and the resulting 3-chloro-4-fluorobenzo It is considered that the trichloride can be easily and satisfactorily obtained by fluorination.
しかしながら、４−フルオロベンゾトリクロリドに対し塩素化反応を行った場合、塩素化の際の目的物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドが生成すると共に、副生成物である３、４−ジクロロベンゾトリクロリドが多量に生成し、続いて３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドにフッ素化を行っても、目的物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの収率や選択率が低下するという問題点があった（以下のスキーム３参照）。 However, when 4-chlorobenzotrichloride is subjected to a chlorination reaction, 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride, which is the target product during chlorination, is produced, and by-products are 3, 4 -Yield and selection of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, which is the target product, even when dichlorobenzotrichloride is produced in large quantities and then fluorinated to 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride There was a problem that the rate decreased (see Scheme 3 below).
そこで、本発明では、スキーム３の工程とは異なる方法として、塩素化とフッ素化の工程を入れ換える、すなわち、式［１］で表される４−フルオロベンゾトリクロリドに対しフッ素化を行い（第１工程）、得られた式［２］で表される４−フルオロベンゾトリフルオリドに対して塩素化を行う（第２工程）ことで、副生成物が殆ど生成せずに、高選択率かつ高収率で目的物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを得るという、優れた知見を見出した（スキーム４）。 Therefore, in the present invention, as a method different from the step of Scheme 3, the chlorination and fluorination steps are interchanged, that is, fluorination is performed on 4-fluorobenzotrichloride represented by the formula [1] (first step). 1 step), by performing chlorination on the obtained 4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [2] (second step), almost no by-products are produced, and high selectivity and An excellent finding was obtained that 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, which is the target product, was obtained in a high yield (Scheme 4).
また、本発明の第２工程は、第１工程で得られた、式［２］で表される４-フルオロベンゾトリフルオリドを塩素化する工程であるが、触媒を好適な条件下で反応させ、さらに反応系内にヨウ素（Ｉ2）を共存させることによって、第２工程の生成物である３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの収率を大幅に向上させることも見出した。 The second step of the present invention is a step of chlorinating 4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [2] obtained in the first step. The catalyst is reacted under suitable conditions. further by the coexistence of iodine (I 2) in the reaction system was also found to significantly improve the yield of the second step is a product 3-chloro-4-fluoro benzotrifluoride.
このように、本発明は３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを工業的規模で効率良く製造する上で非常に優れた方法である。 Thus, the present invention is a very excellent method for efficiently producing 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride on an industrial scale.
本発明は、工業用原料として入手の容易な４−フルオロトルエンから、良好な収率で医農薬中間体として、有用な３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを工業的規模で、高収率で製造するための方法を提供する。また、本発明は無溶媒で行うことができ、経済性、操作性の観点で優れており、従来技術よりも格段に有利に製造できるという効果を奏する。 The present invention provides a useful yield of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride on an industrial scale from 4-fluorotoluene, which is easily available as an industrial raw material, as a pharmaceutical and agrochemical intermediate in good yield. A method for manufacturing in In addition, the present invention can be carried out without a solvent, is excellent from the viewpoints of economy and operability, and has the effect that it can be produced more advantageously than the prior art.
以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。本発明では、式［１］で表される４−フルオロベンゾトリクロリドにフッ化水素を反応させ、式［２］で表される４−フルオロベンゾトリフルオリドを得（第１工程。なお、本明細書において「フッ素化工程」とも言う）、第１工程で得られた式［２］で表される４−フルオロベンゾトリフルオリドを塩素（Ｃｌ2）と反応させ、式［３］で表される３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを得る（第２工程。なお、本明細書において「塩素化工程」とも言う）工程によってなる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the present invention, 4-fluorobenzotrichloride represented by the formula [1] is reacted with hydrogen fluoride to obtain 4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [2] (first step. In the specification, also referred to as “fluorination step”), 4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [2] obtained in the first step is reacted with chlorine (Cl 2 ), and represented by the formula [3]. 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride (second step, also referred to as “chlorination step” in this specification).
本発明は、式［３］で表される３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造方法を必須の要素とし、第１工程の出発原料である４−フルオロベンゾトリクロリドを製造する工程として、式[４]で表される４−フルオロトルエンに、塩素（Ｃｌ2）を反応させる（以下、本明細書にて「Ａ工程」とも言う）工程を加えることによってなる（スキーム５参照）。 The present invention uses the method for producing 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [3] as an essential element, and as a step for producing 4-fluorobenzotrichloride which is a starting material in the first step. , 4-fluorotoluene represented by the formula [4] is added with a step of reacting chlorine (Cl 2 ) (hereinafter also referred to as “step A” in this specification) (see scheme 5).
まず、Ａ工程について説明する。Ａ工程は、４−フルオロトルエンに塩素（Ｃｌ2）を反応させることで、４−フルオロベンゾトリクロリドを得る工程である。 First, A process is demonstrated. Step A is a step of obtaining 4-fluorobenzotrichloride by reacting 4-fluorotoluene with chlorine (Cl 2 ).
本工程における反応器としては、ガラス、又はガラスや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、金属が塩化物に交換され（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ト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、またはフッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いたほうがよい。 As the reactor in this step, glass or a reaction vessel lined with glass or fluororesin is preferably employed. In the case of a reaction vessel with stainless steel, iron, etc. as its inner wall, the reaction itself proceeds, but the metal is exchanged for chloride (FeCl 3 in the case of Fe), which becomes the Lewis acid catalyst and becomes a Friedel-Craft type secondary vessel. Since a reaction may occur and a compound in which Cl is directly bonded to the benzene nucleus may be generated, it is better to use a reaction vessel lined with glass or fluororesin as much as possible.
反応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４−フルオロトルエ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、反応容器から排出させ、水、アルカリ性水溶液などでトラップすることができる。 The reaction method is not particularly limited, and the reaction can be carried out in a flow system, a batch system or a semi-batch system. For example, it is generally carried out by blowing chlorine gas into 4-fluorotoluene previously charged in a reaction vessel, which is preferably employed. Hydrogen chloride gas generated by the reaction can be discharged from the reaction vessel together with unreacted chlorine gas and trapped with water, an alkaline aqueous solution, or the like.
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、光を照射することで行われる。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。 In order to advance this reaction, radical initiators such as 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), (1-phenylethyl) azodiphenylmethane, 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2 ′ -Azo compounds such as azobis (2-methylpropane), 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 4,4'-azobis (4-cyanopentanoic acid), benzoyl peroxide, peroxide Dodecanoyl, dilauroyl peroxide, t-butyl peroxypivalate, di-t-butyl hydroperoxide, t-butyl-cumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis Radical initiators such as peroxides such as (t-butylperoxy) hexyne, isobutyryl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, red phosphorus, phosphorus pentachloride, phosphorus trichloride, triphenylphosphine Phosphorus compounds such as fin and triphenyl phosphite are used, and irradiation is performed by irradiating light. Further, these radical initiation methods may be used in appropriate combination. Even if the radical initiator is not added, by heating to a high temperature (approximately 160 ° C. or higher), radicals are generated in the system, and the same radical reaction can be caused.
触媒は通常、原料１モルに対して０．０００１〜１モル添加するが、０．００１〜０．１モルが好ましく、０．００１〜０．０５モルがより好ましい。触媒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、触媒は必要に応じて、反応の途中で追加することもできる。 The catalyst is usually added in an amount of 0.0001 to 1 mol per mol of the raw material, preferably 0.001 to 0.1 mol, and more preferably 0.001 to 0.05 mol. The catalyst can be added as appropriate by observing the progress of the reaction. If the amount of the radical initiator is less than 0.0001 mol with respect to 1 mol of the raw material, the reaction is likely to stop in the middle, and the yield may be lowered. Moreover, a catalyst can also be added in the middle of reaction as needed.
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。 The light source for light irradiation in carrying out this chlorination reaction is at least one selected from the group consisting of a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, various halogen lamps, a tungsten lamp, and a light-emitting diode. A tungsten lamp is preferred.
本発明の塩素化は、原料基質に１．５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、反応の初期（塩素化度が概ね１．５〜２の範囲の値（例えば１．６）となるまで）は触媒の種類により異なるが、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１４０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃、特に好ましくは１６０〜２３０℃）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。 The chlorination of the present invention has a relatively fast reaction until 1.5 atoms of Cl are introduced into the raw material substrate, and the subsequent chlorination tends to be slow. For this reason, the initial stage of the reaction (until the chlorination degree reaches a value in the range of approximately 1.5 to 2 (for example, 1.6)) depends on the type of catalyst, but is relatively low (usually 30 to 150 ° C., preferably Is carried out at 50 to 130 ° C., particularly preferably 60 to 80 ° C. If the reaction does not proceed easily at this temperature, a higher temperature (usually 140 to 300 ° C., preferably 150 to 250 ° C., particularly preferably 160 to 250 ° C.). 230 ° C.) is effective. Here, “degree of chlorination” means the average value of the number of chlorine atoms introduced per aromatic ring, calculated from the composition of the reaction mixture at that time.
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（絶対圧基準。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。 Since the chlorination reaction is exothermic, the reaction temperature can be adjusted by heating or cooling from the outside and changing the chlorine introduction rate, or diluting the chlorine gas with an inert gas. Since the reaction pressure hardly affects the reaction, it is not necessary to pressurize in particular, and is usually 0.05 to 1 MPa (absolute pressure standard, hereinafter the same in this specification), 0.1 to 0.3 MPa. Can be done.
反応に使用する塩素量は、フルオロトルエン１モルに対し３モル以上であればよいが、おおよそ３〜６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３〜４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。 The amount of chlorine used in the reaction may be 3 mol or more with respect to 1 mol of fluorotoluene, but is about 3 to 6 mol, and about 3 to 4 mol by optimizing the reaction apparatus or reaction operation. be able to. Since optimization sets reaction conditions and the chlorination reaction is a gas-liquid contact reaction, conventional means for increasing contact efficiency, for example, adjustment of gas introduction speed, stirring device, gas blowing device, It is effective to use a method such as a sparger or a method using a multistage chlorination reactor as appropriate.
また、４−フルオロトルエンの塩素化は、溶媒の存在下で行うこともできるが、反応原料の４−フルオロトルエンは液体であり、また、生成物の４−フルオロベンゾトリクロリドも液体であり、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。 The chlorination of 4-fluorotoluene can also be carried out in the presence of a solvent, but the reaction raw material 4-fluorotoluene is liquid, and the product 4-fluorobenzotrichloride is also liquid, In addition, since chlorine and the catalyst are sufficiently dissolved, and also serves as a solvent, it is not necessary to use a separate solvent, which is economically preferable.
塩素化反応で得られる４−フルオロベンゾトリクロリドは、通常、未完全反応体である４−フルオロベンザルクロリドを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、本発明では第１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、４−フルオロトルエンを塩素化し、得た反応混合物は敢えて精製せずに、そのまま第１工程（フッ素化反応）の原料として用いる方が好ましい。 4-Fluorobenzotrichloride obtained by the chlorination reaction is usually accompanied by 4-fluorobenzal chloride, which is an incomplete reactant, as an impurity. These impurities can be separated by a purification process such as column chromatography. However, in the present invention, it is possible to sufficiently separate by distillation after the first step. Therefore, in order to take advantage of the present invention, 4 -Chlorination of fluorotoluene, and the reaction mixture obtained is preferably used as it is as a raw material in the first step (fluorination reaction) without being purified.
以下、第１工程について説明する。第１工程は、Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリドをフッ化水素（ＨＦ）と反応させ、４−フルオロベンゾトリフルオリドを得る工程である。 Hereinafter, the first step will be described. The first step is a step of reacting 4-fluorobenzotrichloride obtained in step A with hydrogen fluoride (HF) to obtain 4-fluorobenzotrifluoride.
本工程は、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、室温以下で行うが必要となることがある等、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０〜２００℃であり、２０〜１２０℃が好ましい。０℃未満では反応が遅く、２００℃を以上では分解も起こることがあり、４−フルオロベンゾトリフルオリドの収率、純度を低下させるので好ましくない。また、フッ化水素の蒸気圧が高くなりすぎるため好ましくない。 In this step, a metal halide commonly used in the fluorination reaction, for example, antimony pentachloride, tin tetrachloride and the like can be used as a catalyst, but may be non-catalyzed. When a catalyst is used, it reacts at a temperature of 0 ° C. or higher, and the reaction becomes faster. For example, it may be necessary to carry out the reaction at room temperature or lower, and it may be undesirable because the reaction operation becomes difficult. In the case of no catalyst, the reaction temperature is usually from 0 to 200 ° C, preferably from 20 to 120 ° C. If it is less than 0 ° C., the reaction is slow, and if it exceeds 200 ° C., decomposition may occur, which is not preferable because the yield and purity of 4-fluorobenzotrifluoride are reduced. Moreover, since the vapor pressure of hydrogen fluoride becomes too high, it is not preferable.
本工程は、４−フルオロベンゾトリクロリド１モルに対しフッ化水素を通常は３〜２０モル、好ましくは３〜１５モルを、さらに好ましくは４〜１０モルを使用する。３モル未満では収率が低下するので好ましくなく、また２０モル以上用いると、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。 In this step, hydrogen fluoride is usually used in an amount of 3 to 20 mol, preferably 3 to 15 mol, more preferably 4 to 10 mol, per 1 mol of 4-fluorobenzotrichloride. If it is less than 3 moles, the yield is lowered, which is not preferable. If it is used in excess of 20 moles, there is no problem in terms of reactivity, but industrial problems such as deterioration of productivity due to an increase in the amount of hydrogen fluoride are caused. Since it occurs, it is not preferable.
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。 The fluorination reaction is performed using a stirrer in a pressure-resistant vessel lined with fluorine resin such as Monel, Hastelloy, nickel or these metals, polytetrafluoroethylene, perfluoropolyether resin, batch reaction, continuous reaction It takes the form of a formula reaction or a semi-continuous reaction.
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以上で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。 The reaction pressure is usually 0.1 MPa to 10 MPa, preferably 0.5 MPa to 10 MPa, particularly preferably 1 MPa to 5 MPa. Even if the reaction pressure is 10 MPa or more, there is no problem in terms of reactivity, but an excessive apparatus is required, which is not preferable. On the other hand, when the pressure is less than 0.1 MPa (normal pressure), hydrogen fluoride is not liquefied at the reaction temperature described above, and the reaction may not proceed.
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２０℃〜１２０℃、１ＭＰａ〜５ＭＰａである。 From the above, a particularly preferable combination of reaction temperature and reaction pressure is 20 ° C. to 120 ° C. and 1 MPa to 5 MPa.
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、ジフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオリド、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。 In carrying out the fluorination reaction, an inert solvent can also be used. Examples of such a solvent include toluene, fluorobenzene, difluorobenzene, benzotrifluoride, 1,4-bistrifluoromethylbenzene, and the like. However, since the raw material and product of this step are both liquid and the reaction proceeds smoothly even if no solvent is present, the absence of solvent is preferred from the viewpoint of economy and operability.
第１工程の反応で得られた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。 The reaction product obtained in the reaction in the first step can be post-treated by a usual method. That is, unreacted hydrogen fluoride is separated and removed, followed by washing with water and washing with an alkaline aqueous solution (sodium carbonate aqueous solution, sodium hydrogen carbonate aqueous solution, etc.) to remove hydrogen fluoride from the system. Thereafter, moisture can be removed with a desiccant or the like.
このようにして得た反応物はそのまま第２工程の原料として用いることもできるが、第１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４−フルオロベンゾトリフルオリドを単離し、第２工程の原料に供することが特に好ましい。 The reactant obtained in this way can be used as it is as a raw material for the second step, but the components in the reaction mixture at the end of the first step are particularly easy to separate from each other. It is particularly preferable that 4-fluorobenzotrifluoride having a high purity is isolated by being subjected to the above step and used as a raw material for the second step.
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。蒸留塔の中には、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、３〜５０段が好ましく、さらに好ましくは５〜３０段である。 In the case of performing distillation, one obtained by removing hydrogen fluoride by the post-treatment is usually used. In this case, the material of the distillation column is not limited, and glass, stainless steel, tetrafluoroethylene resin, chlorotrifluoroethylene resin, vinylidene fluoride resin, PFA resin, glass, etc. are lined inside. Things can be used. The distillation column can be packed with a filler. The number of stages required for this distillation is not limited, but is preferably 3 to 50 stages, more preferably 5 to 30 stages.
以下、第２工程について説明する。第２工程は、４−フルオロベンゾトリフルオリドに塩素（Ｃｌ2）を反応させ、３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを得る工程である。 Hereinafter, the second step will be described. The second step is reacted with chlorine (Cl 2) to 4-fluoro benzotrifluoride, to give compound 3-chloro-4-fluoro benzotrifluoride.
本工程において、用いる反応容器は、ステンレス鋼、鉄、ガラス、又はガラスや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。 In this step, the reaction vessel used is preferably stainless steel, iron, glass, or a reaction vessel lined with glass or fluororesin.
反応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４−フルオロベンゾトリフルオリド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。 The reaction method is not particularly limited, and the reaction can be carried out in a flow system, a batch system or a semi-batch system. For example, it is generally carried out by blowing chlorine gas into 4-fluorobenzotrifluoride previously charged in a reaction vessel, which is preferably employed. Hydrogen chloride gas generated by the reaction can be discharged from the reaction region together with unreacted chlorine gas and trapped with water, an alkaline aqueous solution or the like.
本工程は触媒を使用することができる。使用される触媒としては、ルイス酸として知られる、鉄（Ｆｅ）を含む触媒、アンチモンを含む触媒、アルミニウムを含む触媒等、公知のものが使用できる。例えば入手の容易な塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、塩化アルミニウム、五塩化アンチモン、四塩化スズ等を使用するのが好ましい。 In this step, a catalyst can be used. As the catalyst used, a known catalyst such as a catalyst containing iron (Fe), a catalyst containing antimony, a catalyst containing aluminum, or the like known as a Lewis acid can be used. For example, it is preferable to use easily available ferric chloride (FeCl 3 ), aluminum chloride, antimony pentachloride, tin tetrachloride and the like.
触媒は通常、原料１モルに対して０．００１〜１モル添加するが、０．０１〜０．５モルが好ましく、０．０１〜０．１モルがより好ましい。触媒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。触媒の量が原料１モルに対して０．００１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モル以上では経済的に好ましくない。また、触媒は必要に応じて、反応の途中で追加することもできる。 The catalyst is usually added in an amount of 0.001 to 1 mol per mol of the raw material, preferably 0.01 to 0.5 mol, and more preferably 0.01 to 0.1 mol. The catalyst can be added as appropriate by observing the progress of the reaction. If the amount of the catalyst is less than 0.001 mol with respect to 1 mol of the raw material, the reaction tends to stop in the middle, and the yield may be lowered. Moreover, a catalyst can also be added in the middle of reaction as needed.
反応温度は通常−２０〜１５０℃で行うが、−１０〜１００℃が好ましく、０〜８０℃が特に好ましい。 Although reaction temperature is normally -20-150 degreeC, -10-100 degreeC is preferable and 0-80 degreeC is especially preferable.
また、本工程は、溶媒の存在下で行うこともできる。溶媒を用いる場合、使用される溶媒としては原料および生成物を溶解することができ、塩素化反応で不活性な溶媒であり、さらに生成物と充分な沸点差を有することが好ましく、例えば、四塩化炭素、クロロホルム、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、ｏ−、ｍ−、ｐ−ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、２，３−、２，４−、２，５−、２，６−、３，４−、３，５−ジクロロベンゾトリフルオリド、３，４，５−トリクロロベンゾトリフルオリドまたはビストリフルオロメチルベンゼン、アセトニトリル、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ヘキサメチルリン酸トリアミド（ＨＭＰＡ）等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。 Moreover, this process can also be performed in presence of a solvent. In the case of using a solvent, it is preferable that the raw material and the product are dissolved as the solvent to be used, and the solvent is inert in the chlorination reaction, and further has a sufficient boiling point difference from the product. Carbon chloride, chloroform, tetrachloroethane, monochlorobenzene, o-, m-, p-dichlorobenzene, trichlorobenzene, monobromobenzene, dibromobenzene, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6 -, 3,4-, 3,5-dichlorobenzotrifluoride, 3,4,5-trichlorobenzotrifluoride or bistrifluoromethylbenzene, acetonitrile, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), Examples include aprotic polar solvents such as hexamethylphosphoric triamide (HMPA).
反応溶媒の使用量としては、特に制限はないが、４−フルオロベンゾトリフルオリド１モルに対して０．１Ｌ（リットル）以上を使用すればよく、通常は０．１〜２０Ｌが好ましく、特に０．１〜１０Ｌがより好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular as the usage-amount of a reaction solvent, 0.1 L (liter) or more should just be used with respect to 1 mol of 4-fluoro benzotrifluoride, Usually, 0.1-20 L is preferable, and especially 0 .1 to 10 L is more preferable.
しかし、４−フルオロベンゾトリフルオリドは液体であり、また、生成物の３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドも反応条件下において液体であり、かつ塩素化剤を十分に溶解させることで溶媒の役割を兼ねることから、敢えて別途溶媒を使用する必要はなく、その方が工業的にも負荷がかからず、経済的にも好ましい。 However, 4-fluorobenzotrifluoride is a liquid, and the product 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride is also a liquid under the reaction conditions, and the chlorinating agent is sufficiently dissolved to dissolve the solvent. Since it also serves as a role, it is not necessary to use a separate solvent, which is industrially not burdensome and is economically preferable.
本工程は前述した触媒と共に、助触媒としてヨウ素（Ｉ2）を共存させることで、高い選択率で該目的物を得ることができる。ここで助触媒とは、触媒の活性または選択性を増大させるために少量添加される物質をいう。 In this step, the desired product can be obtained with high selectivity by coexisting iodine (I 2 ) as a co-catalyst with the catalyst described above. Here, the co-catalyst refers to a substance added in a small amount in order to increase the activity or selectivity of the catalyst.
助触媒の添加量は、４−フルオロベンゾトリフルオリド１モルに対し、０．００１〜１モル、好ましくは０．０１〜０．５モル、さらに好ましくは０．０５〜０．３モルである。触媒量が０．００１モルよりも少ないと助触媒の効果が弱くなる為、反応にそれほど影響を与えないことが多く、一方、１モルよりも多いと反応の進行について問題はないが、反応速度、収率の点でメリットはなく、後処理操作が煩雑になるので好ましくない。 The amount of the cocatalyst added is 0.001 to 1 mol, preferably 0.01 to 0.5 mol, more preferably 0.05 to 0.3 mol, with respect to 1 mol of 4-fluorobenzotrifluoride. When the amount of the catalyst is less than 0.001 mol, the effect of the cocatalyst is weakened, so the reaction is not so much affected. On the other hand, when the amount is more than 1 mol, there is no problem with the progress of the reaction, but the reaction rate There is no merit in terms of yield, and the post-treatment operation becomes complicated, which is not preferable.
なお、本工程は前述の触媒、及び助触媒の量を好適な条件下で反応させることで、高選択率かつ高収率で該目的物を得ることが可能である。例えば、実施例に示すように、触媒を４−フルオロベンゾトリフルオリド１モルに対し０．０１〜０．１モル、助触媒を４−フルオロベンゾトリフルオリド１モルに対し０．０５〜０．３モルの条件下で反応を行うことは本工程において好ましい態様の一つである。 In this step, the desired product can be obtained with high selectivity and high yield by reacting the above-mentioned catalyst and the amount of the promoter under suitable conditions. For example, as shown in the Examples, the catalyst is 0.01 to 0.1 mole per mole of 4-fluorobenzotrifluoride, and the co-catalyst is 0.05 to 0.3 mole per mole of 4-fluorobenzotrifluoride. Performing the reaction under molar conditions is one of the preferred embodiments in this step.
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であり、０．１〜０．３ＭＰａで行うことができる。 Since the chlorination reaction is exothermic, the reaction temperature can be adjusted by heating or cooling from the outside and changing the chlorine introduction rate, or diluting the chlorine gas with an inert gas. Since the reaction pressure hardly affects the reaction, it is not particularly necessary to pressurize, and it is usually 0.05 to 1 MPa, and can be carried out at 0.1 to 0.3 MPa.
反応に使用する塩素量は、４−フルオロベンゾトリフルオリド１モルに対し１モル以上であればよいが、おおよそ１〜４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１〜２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。 The amount of chlorine used in the reaction may be 1 mol or more with respect to 1 mol of 4-fluorobenzotrifluoride, but is about 1 to 4 mol, and 1 to 2 by optimizing the reaction apparatus or reaction operation. It can be about a mole. Since optimization sets reaction conditions and the chlorination reaction is a gas-liquid contact reaction, conventional means for increasing contact efficiency, for example, adjustment of gas introduction speed, stirring device, gas blowing device, It is effective to use a method such as a sparger or a method using a multistage chlorination reactor as appropriate.
第２工程の反応で得られた反応物は、通常の方法で後処理できる。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、塩素、塩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。 The reaction product obtained by the reaction in the second step can be post-treated by a usual method. That is, washing with water or alkaline aqueous solution (sodium carbonate aqueous solution, sodium hydrogen carbonate aqueous solution, etc.) is performed to remove chlorine and hydrogen chloride from the system. Thereafter, moisture can be removed with a desiccant or the like.
このようにして得た反応物は蒸留等の精製を行って、純度の高い３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドを単離することができる。 The reaction product thus obtained can be purified by distillation or the like to isolate 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride having a high purity.
蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によって塩素。塩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。蒸留塔の中には、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、５〜１００段が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０段である。 In the case of performing distillation, chlorine is usually obtained by the post-treatment. Use after removing hydrogen chloride. In this case, the material of the distillation column is not limited, and glass, stainless steel, tetrafluoroethylene resin, chlorotrifluoroethylene resin, vinylidene fluoride resin, PFA resin, glass, etc. are lined inside. Things can be used. The distillation column can be packed with a filler. The number of stages required for this distillation is not limited, but is preferably 5 to 100 stages, more preferably 10 to 50 stages.
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されない。ここで、組成分析値の「％」とは、反応混合物を直接ガスクロマトグラフィー（ＧＣ。特に記述のない場合、検出器はＦＩＤ）によって測定して得られた組成の「面積％」を表す。 The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited thereto. Here, “%” of the composition analysis value represents “area%” of the composition obtained by directly measuring the reaction mixture by gas chromatography (GC; unless otherwise specified, the detector is FID).
Ａ工程：４−フルオロベンゾトリクロリドの製造 Step A: Production of 4-fluorobenzotrichloride
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４−フルオロトルエン：２１８．０ｇ（２．０ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．６６ｇ（０．２５ｍｏｌ％）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３時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は１．６４となった。 4-fluorotoluene: 218.0 g (2.0 mol) and 2,2′-azobisbutyronitrile (AIBN): 1.66 g in a 500 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube (0.25 mol%) was added, the internal temperature was raised to 60 ° C. while stirring, and chlorine gas was introduced at a rate of about 1.0 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 65 to 70 ° C., chlorine gas was supplied for 3 hours. As a result, the chlorination degree of the reaction solution was 1.64.
その後、内温を１６０℃に上げ、さらに８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４−フルオロベンゾトリクロリドが９９．０％、未完全塩素化体である４−フルオロベンザルクロリドが０．７％であった。回収した反応液の重量は４１０．０ｇであり、原料の４−フルオロトルエンからの収率は９６．０％であった。この反応液（塩素化混合物）は精製することなく、続くフッ素化工程（第１工程）に使用した。
第１工程：４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
Thereafter, the internal temperature was raised to 160 ° C., and the reaction was continued for another 8 hours. The composition of the reaction liquid after the reaction was continued was 99.0% for the objective 4-fluorobenzotrichloride and 0.7% for the incompletely chlorinated 4-fluorobenzal chloride from the analysis by gas chromatography. Met. The weight of the recovered reaction solution was 410.0 g, and the yield from the raw material 4-fluorotoluene was 96.0%. This reaction solution (chlorination mixture) was used in the subsequent fluorination step (first step) without purification.
First step: production of 4-fluorobenzotrifluoride
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、Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリド４０８．７ｇ（１．９１ｍｏｌ）及び無水フッ化水素３２０．６ｇ（１６．０３ｍｏｌ）を仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を６０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が１．９〜２．０ＭＰａ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２時間反応した。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４−フルオロベンゾトリフルオリドが９９．５％であった。この他に、未完全フッ素化体である４−クロロジフルオロメチルフルオロベンゼンが０．２％であった。 In a metal 1 L autoclave equipped with a stirrer, a cooling reflux pipe equipped with a pressure control valve, a thermocouple, a pressure gauge, and a sampling pipe, 408.7 g (1.91 mol) of 4-fluorobenzotrichloride obtained in step A and Anhydrous hydrogen fluoride (320.6 g, 16.03 mol) was charged and sealed, and the internal temperature was raised to 60 ° C. while stirring to initiate the reaction. The pressure control valve was adjusted so that the internal pressure was 1.9 to 2.0 MPa, and the reaction was performed for 2 hours while releasing hydrogen chloride generated with the progress of the reaction from the system. The composition of the reaction solution (organic phase) at this time was 99.5% of 4-fluorobenzotrifluoride, which was the target product, as analyzed by gas chromatography. In addition to this, 4-chlorodifluoromethylfluorobenzene, which is an incompletely fluorinated product, was 0.2%.
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２９６．２ｇであった。 After completion of the reaction, the recovered reaction solution was washed with water, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and further washed with water. Magnesium sulfate was added to the reaction solution after washing, followed by filtration after stirring. The weight of the reaction solution obtained from the filtrate was 296.2 g.
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting fluorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって温度１０２〜１０３℃の留分を分取したところ、純度９９．９％の目的物が２７７．０ｇ得られた。原料の塩素化物からの総合収率は８７．２％であった。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
When a fraction having a temperature of 102 to 103 ° C. was collected by this distillation, 277.0 g of a target product having a purity of 99.9% was obtained. The overall yield from the chlorinated material was 87.2%.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：８．１ｇ（５．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：０．６４ｇ（０．５ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６０〜６５℃に保ちながら、塩素ガスを９時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが８６．９％、その他、原料である４−フルオロベンゾトリフルオリドが０．９％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが７．２％、その他未確認物質の合計が５．０であった。回収した反応液の重量は１８０．７ｇであった。 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step: 164.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ) in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube : 8.1 g (5.0 mol%) and iodine (I 2 ): 0.64 g (0.5 mol%) were charged, the internal temperature was raised to 60 ° C. while stirring, and chlorine gas was about 0.25 mol / Introduced at a rate of Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 60 to 65 ° C., chlorine gas was supplied for 9 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography, and the target product 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride was 86.9%, and other raw materials 4-fluorobenzotrifluoride were 0.9%, 7.2% of 3,4-dichlorobenzotrifluoride in which the fluorine group of the aromatic ring was substituted with chlorine, and the total of other unidentified substances was 5.0. The weight of the recovered reaction solution was 180.7 g.
得られた核塩素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting nuclear chlorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって７２００〜６２００Ｐａ、温度５８〜６１℃の留分を分取したところ、純度９９．１％の目的物が１３９．９ｇ得られた。原料の４−フルオロベンゾトリフルオリドからの収率は７０．５％であった。 A fraction of 7200 to 6200 Pa and a temperature of 58 to 61 ° C. was collected by this distillation, and 139.9 g of a target product having a purity of 99.1% was obtained. The yield based on the starting 4-fluorobenzotrifluoride was 70.5%.
Ａ工程：４−フルオロベンゾトリクロリドの製造
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４−フルオロトルエン：２１８．０ｇ（２．０ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．６６ｇ（０．２５ｍｏｌ％）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３時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は１．６６となった。
Step A: Production of 4-fluorobenzotrichloride 4-fluorotoluene: 218.0 g (2.0 mol) and 2,2′-azo in a 500 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube Bisbutyronitrile (AIBN): 1.66 g (0.25 mol%) was charged, the internal temperature was raised to 60 ° C. while stirring, chlorine gas was introduced at a rate of about 1.0 mol / Hr, and the reaction was conducted. Started. While maintaining the internal temperature at 65 to 72 ° C., chlorine gas was supplied for 3 hours. As a result, the chlorination degree of the reaction solution was 1.66.
その後、内温を１８０℃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４−フルオロベンゾトリクロリドが９９．３％、未完全塩素化体である４−フルオロベンザルクロリドが０．４％であった。回収した反応液の重量は４０９．４ｇであり、原料の４−フルオロトルエンからの収率は９５．９％であった。この反応液（塩素化混合物）は精製することなく、続くフッ素化（第１工程）に使用した。
第１工程：４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
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、Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリド４０９．１ｇ（１．９２ｍｏｌ）及び無水フッ化水素２４０．１ｇ（１２．００ｍｏｌ）を仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を４０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が１．９〜２．０ＭＰａ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２時間反応した。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４−フルオロベンゾトリフルオリドが９８．９％であった。この他に、未完全フッ素化体である４−クロロジフルオロメチルフルオロベンゼンが０．５％であった。
Thereafter, the internal temperature was raised to 180 ° C., and the reaction was continued for another 7 hours. The composition of the reaction solution after the reaction was continued was 99.3% for the target 4-fluorobenzotrichloride and 0.4% for the incompletely chlorinated 4-fluorobenzal chloride, as analyzed by gas chromatography. Met. The weight of the recovered reaction solution was 409.4 g, and the yield from the raw material 4-fluorotoluene was 95.9%. This reaction solution (chlorination mixture) was used for the subsequent fluorination (first step) without purification.
First step: Production of 4-fluorobenzotrifluoride 4-fluorofluorocarbon obtained in step A was added to a metal 1 L autoclave equipped with a stirrer, a cooling reflux tube equipped with a pressure control valve, a thermocouple, a pressure gauge, and a sampling tube. 409.1 g (1.92 mol) of benzotrichloride and 240.1 g (12.00 mol) of anhydrous hydrogen fluoride were charged and sealed, and the internal temperature was raised to 40 ° C. while stirring to initiate the reaction. The pressure control valve was adjusted so that the internal pressure was 1.9 to 2.0 MPa, and the reaction was performed for 2 hours while releasing hydrogen chloride generated with the progress of the reaction from the system. The composition of the reaction solution (organic phase) at this time was 98.9% of 4-fluorobenzotrifluoride, which was the target product, as analyzed by gas chromatography. In addition, 4-chlorodifluoromethylfluorobenzene, which is an incompletely fluorinated product, was 0.5%.
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２９１．１ｇであった。 After completion of the reaction, the recovered reaction solution was washed with water, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and further washed with water. Magnesium sulfate was added to the reaction solution after washing, followed by filtration after stirring. The weight of the reaction solution obtained from the filtrate was 291.1 g.
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting fluorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって温度１０２〜１０３℃の留分を分取したところ、純度９９．９％の目的物が２６７．５ｇ得られた。原料の塩素化物からの総合収率は８５．１％であった。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第２工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：８．１ｇ（５．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：０．６４ｇ（０．５ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を３８〜４１℃に保ちながら、塩素ガスを８時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが９１．２％、その他、原料である４−フルオロベンゾトリフルオリドが０．６％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが２．４％、その他未確認物質の合計が５．８％であった。回収した反応液の重量は１８５．８ｇであった。
When a fraction having a temperature of 102 to 103 ° C. was collected by this distillation, 267.5 g of a target product having a purity of 99.9% was obtained. The overall yield from the chlorinated product was 85.1%.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride 4-Fluorobenzotrifluoride obtained in the second step in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 164 0.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 8.1 g (5.0 mol%) and iodine (I 2 ): 0.64 g (0.5 mol%) were charged, and the internal temperature was stirred. The temperature was raised to 60 ° C., and chlorine gas was introduced at a rate of about 0.25 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 38 to 41 ° C., chlorine gas was supplied for 8 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography, and the target 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride was 91.2%, and the other raw material 4-fluorobenzotrifluoride was 0.6%, 3,4-dichlorobenzotrifluoride in which the fluorine group of the aromatic ring was substituted with chlorine was 2.4%, and the total of other unidentified substances was 5.8%. The weight of the recovered reaction solution was 185.8 g.
得られた核塩素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting nuclear chlorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって７０００〜６０００Ｐａ、温度５７〜６１℃の留分を分取したところ、純度９９．３％の目的物が１５１．８ｇ得られた。原料の４−フルオロベンゾトリフルオリドからの収率は７６．５％であった。 By fractionating a fraction having a temperature of 57 to 61 ° C. from 7000 to 6000 Pa by this distillation, 151.8 g of a target product having a purity of 99.3% was obtained. The yield based on the starting 4-fluorobenzotrifluoride was 76.5%.
Ａ工程：４−フルオロベンゾトリクロリドの製造
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４−フルオロトルエン：２１８．０ｇ（２．０ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビスブチロニトリル（ＡＩＢＮ）：１．６６ｇ（０．２５ｍｏｌ％）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３時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は１．６９となった。
Step A: Production of 4-fluorobenzotrichloride 4-fluorotoluene: 218.0 g (2.0 mol) and 2,2′-azo in a 500 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube Bisbutyronitrile (AIBN): 1.66 g (0.25 mol%) was charged, the internal temperature was raised to 60 ° C. while stirring, chlorine gas was introduced at a rate of about 1.0 mol / Hr, and the reaction was conducted. Started. While maintaining the internal temperature at 65 to 70 ° C., chlorine gas was supplied for 3 hours. As a result, the chlorination degree of the reaction solution was 1.69.
その後、内温を２００℃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４−フルオロベンゾトリクロリドが９８．８％、未完全塩素化体である４−フルオロベンザルクロリドが０．９％であった。回収した反応液の重量は４０６．３ｇであり、原料の４−フルオロトルエンからの収率は９５．２％であった。この反応液（塩素化混合物）は精製することなく、続く第１工程に使用した。
第１工程：４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
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、Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリド４０７．９ｇ（１．９１ｍｏｌ）及び無水フッ化水素１６１．６ｇ（８．０８ｍｏｌ）を仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を４０℃に昇温し、反応を開始した。内圧が１．９〜２．０ＭＰａ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２時間反応した。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４−フルオロベンゾトリフルオリドが９９．１％であった。この他に、未完全フッ素化体である４−クロロジフルオロメチルフルオロベンゼンが０．３％であった。
Thereafter, the internal temperature was raised to 200 ° C., and the reaction was further continued for 5 hours. The composition of the reaction solution after the reaction was continued was 98.8% for the target 4-fluorobenzotrichloride and 0.9% for the incompletely chlorinated 4-fluorobenzal chloride from the analysis by gas chromatography. Met. The weight of the recovered reaction solution was 406.3 g, and the yield from the raw material 4-fluorotoluene was 95.2%. This reaction solution (chlorination mixture) was used in the subsequent first step without purification.
First step: Production of 4-fluorobenzotrifluoride 4-fluorofluorocarbon obtained in step A was added to a metal 1 L autoclave equipped with a stirrer, a cooling reflux tube equipped with a pressure control valve, a thermocouple, a pressure gauge, and a sampling tube. Benzotrichloride (407.9 g, 1.91 mol) and anhydrous hydrogen fluoride (161.6 g, 8.08 mol) were charged and sealed, and the internal temperature was raised to 40 ° C. while stirring to initiate the reaction. The pressure control valve was adjusted so that the internal pressure was 1.9 to 2.0 MPa, and the reaction was performed for 2 hours while releasing hydrogen chloride generated with the progress of the reaction from the system. The composition of the reaction solution (organic phase) at this time was 99.1% of 4-fluorobenzotrifluoride, which was the target product, as analyzed by gas chromatography. In addition, 4-chlorodifluoromethylfluorobenzene, which is an incompletely fluorinated product, was 0.3%.
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２９０．０ｇであった。 After completion of the reaction, the recovered reaction solution was washed with water, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and further washed with water. Magnesium sulfate was added to the reaction solution after washing, followed by filtration after stirring. The weight of the reaction solution obtained from the filtrate was 290.0 g.
得られたフッ素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting fluorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって温度１０２〜１０３℃の留分を分取したところ、純度９９．９％の目的物が２６９．１ｇ得られた。原料の塩素化物からの総合収率は８５．９％であった。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：８．１ｇ（５．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：０．６４ｇ（０．５ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を１８〜２２℃に保ちながら、塩素ガスを８時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが８８．２％、その他、原料である４−フルオロベンゾトリフルオリドが１．０％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが１．３％、その他未確認物質の合計が９．５％であった。回収した反応液の重量は１８７．６ｇであった。
When a fraction having a temperature of 102 to 103 ° C. was collected by this distillation, 269.1 g of a target product having a purity of 99.9% was obtained. The overall yield from the chlorinated material was 85.9%.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride 4-Fluorobenzotrifluoride obtained in the first step in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 164 0.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 8.1 g (5.0 mol%) and iodine (I 2 ): 0.64 g (0.5 mol%) were charged, and the internal temperature was stirred. The temperature was raised to 60 ° C., and chlorine gas was introduced at a rate of about 0.25 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 18 to 22 ° C., chlorine gas was supplied for 8 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography, and the target product, 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, was 88.2%, and other raw materials, 4-fluorobenzotrifluoride, 1.0%, 3,4-dichlorobenzotrifluoride in which the fluorine group of the aromatic ring was substituted with chlorine was 1.3%, and the total of other unidentified substances was 9.5%. The weight of the recovered reaction solution was 187.6 g.
得られた核塩素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting nuclear chlorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって６９００〜６３００Ｐａ、温度５８〜６０℃の留分を分取したところ、純度９９．３％の目的物が１５１．８ｇ得られた。原料の４−フルオロベンゾトリフルオリドからの収率は７４．４％であった。 By fractionating a fraction having a temperature of 58 to 60 ° C. from 6900 to 6300 Pa by this distillation, 151.8 g of a target product having a purity of 99.3% was obtained. The yield based on the starting 4-fluorobenzotrifluoride was 74.4%.
Ａ工程、及び第１工程については実施例１と同様に行った。第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリドを用い、以下の第２工程を行った。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：８．１ｇ（５．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：１．２８ｇ（１．０ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を４０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を３８〜４０℃に保ちながら、塩素ガスを５時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４フルオロベンゾトリフルオリドが９１．７％、その他、原料である４−フルオロベンゾトリフルオリドが０．４％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが２．４％、その他未確認物質の合計が５．５％であった。回収した反応液の重量は１８７．６ｇであった。
About A process and the 1st process, it carried out similarly to Example 1. FIG. Using the 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step, the following second step was performed.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride 4-Fluorobenzotrifluoride obtained in the first step in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 164 0.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 8.1 g (5.0 mol%) and iodine (I 2 ): 1.28 g (1.0 mol%) were charged, and the internal temperature was stirred. Was heated to 40 ° C., and chlorine gas was introduced at a rate of about 0.25 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 38 to 40 ° C., chlorine gas was supplied for 5 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was determined by gas chromatography analysis to be 91.7% for 3-chloro-4fluorobenzotrifluoride, which was the target product, and 0 for 4-fluorobenzotrifluoride, which was the starting material. .4%, 3,4-dichlorobenzotrifluoride in which the fluorine group of the aromatic ring was substituted with chlorine was 2.4%, and the total of other unidentified substances was 5.5%. The weight of the recovered reaction solution was 187.6 g.
得られた核塩素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting nuclear chlorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって７２００〜６４００Ｐａ、温度５８〜６１℃の留分を分取したところ、純度９９．６％の目的物が１５３．５ｇ得られた。原料の４−フルオロベンゾトリフルオリドからの収率は７７．４％であった。 A fraction having a temperature of 58 to 61 ° C. was separated by 7200 to 6400 Pa by this distillation, and 153.5 g of a target product having a purity of 99.6% was obtained. The yield based on the starting 4-fluorobenzotrifluoride was 77.4%.
Ａ工程、及び第１工程については実施例１と同様に行った。第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリドを用い、以下の第２工程を行った。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：８．１ｇ（５．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：２．５６ｇ（２．０ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を４０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を３６〜４１℃に保ちながら、塩素ガスを４時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが９２．３％、その他、原料である４−フルオロベンゾトリフルオリドが０．１％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが２．４％、その他未確認物質の合計が５．２％であった。回収した反応液の重量は１９０．４ｇであった。
About A process and the 1st process, it carried out similarly to Example 1. FIG. Using the 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step, the following second step was performed.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride 4-Fluorobenzotrifluoride obtained in the first step in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 164 1.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 8.1 g (5.0 mol%) and iodine (I 2 ): 2.56 g (2.0 mol%) were charged, and the internal temperature was stirred. Was heated to 40 ° C., and chlorine gas was introduced at a rate of about 0.25 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 36 to 41 ° C., chlorine gas was supplied for 4 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography, and the target 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride was 92.3%, and other raw materials 4-fluorobenzotrifluoride were 0.1%, 2.4% of 3,4-dichlorobenzotrifluoride in which the fluorine group of the aromatic ring was substituted with chlorine, and the total of other unidentified substances were 5.2%. The weight of the recovered reaction solution was 190.4 g.
得られた核塩素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。 The resulting nuclear chlorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
この蒸留によって６６００〜６４００Ｐａ、温度５６〜６０℃の留分を分取したところ、純度９９．３％の目的物が１５７．９ｇ得られた。原料の４−フルオロベンゾトリフルオリドからの収率は７９．６％であった。 By fractionating a fraction having a temperature of 56 to 60 ° C. from 6600 to 6400 Pa by this distillation, 157.9 g of a target product having a purity of 99.3% was obtained. The yield based on the raw material 4-fluorobenzotrifluoride was 79.6%.
Ａ工程、及び第１工程については実施例１と同様に行った。第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリドを用い、以下の第２工程を行った。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：８．１ｇ（５．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：３．８４ｇ（２．０ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を４０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を３６〜４２℃に保ちながら、塩素ガスを４時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが９２．２％、その他、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが２．５％、その他未確認物質の合計が５．３％であった。回収した反応液の重量は１８８．９ｇであった。
About A process and the 1st process, it carried out similarly to Example 1. FIG. Using the 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step, the following second step was performed.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride 4-Fluorobenzotrifluoride obtained in the first step in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 164 0.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 8.1 g (5.0 mol%) and iodine (I 2 ): 3.84 g (2.0 mol%) were charged, and the internal temperature was stirred. Was heated to 40 ° C., and chlorine gas was introduced at a rate of about 0.25 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 36 to 42 ° C., chlorine gas was supplied for 4 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography. The target product, 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, was 92.2%, and the aromatic fluorine group was substituted with chlorine. 3,4-dichlorobenzotrifluoride was 2.5%, and the total of other unidentified substances was 5.3%. The weight of the recovered reaction solution was 188.9 g.
得られた核塩素化反応液はＤｉｘｓｏｎパッキンを充填した３０ｃｍの蒸留塔で蒸留精製した。
この蒸留によって７０００〜６２００Ｐａ、温度５６〜６０℃の留分を分取したところ、純度９９．６％の目的物が１５５．２ｇ得られた。原料の４−フルオロベンゾトリフルオリドからの収率は７８．２％であった。
The resulting nuclear chlorination reaction solution was purified by distillation in a 30 cm distillation column packed with Dixson packing.
By fractionating a fraction having a temperature of 56 to 60 ° C. from 7000 to 6200 Pa by this distillation, 155.2 g of a target product having a purity of 99.6% was obtained. The yield based on the starting 4-fluorobenzotrifluoride was 78.2%.
Ａ工程、及び第１工程については実施例１と同様に行った。第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリドを用い、以下の第２工程を行った。
第２工程：３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに第１工程で得られた４−フルオロベンゾトリフルオリド：１６４．０ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：３．２ｇ（２．０ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を６０〜６２℃に保ちながら、塩素ガスを６時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリドが３４．７％、その他、原料である４−フルオロベンゾトリフルオリドが６０．７％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリフルオリドが３．６％、その他未確認物質の合計が１．０であった。
［参考例１］
Ａ工程については実施例１と同様に行った。Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリドを用い、以下の塩素化を行った。
３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドの製造
About A process and the 1st process, it carried out similarly to Example 1. FIG. Using the 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step, the following second step was performed.
Second step: Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride 4-Fluorobenzotrifluoride obtained in the first step in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 164 0.0 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 3.2 g (2.0 mol%) were charged, the internal temperature was raised to 60 ° C. while stirring, and chlorine gas was about 0.25 mol / Introduced at a rate of Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 60 to 62 ° C., chlorine gas was supplied for 6 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography, and 34.7% of 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride, which was the target product, and 4-fluorobenzotrifluoride, which was the starting material, were obtained. 60.7%, 3,4-dichlorobenzotrifluoride in which the fluorine group of the aromatic ring was replaced with chlorine was 3.6%, and the total of other unidentified substances was 1.0.
[Reference Example 1]
About A process, it carried out similarly to Example 1. FIG. The following chlorination was performed using 4-fluorobenzotrichloride obtained in Step A.
Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコにＡ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリド：２１３．５ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：３．２ｇ（２．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：０．６４ｇ（０．５ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を６０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を５８〜６０℃に保ちながら、塩素ガスを４時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドが５２．０％、その他、目的物が加水分解後塩素化された３−クロロ−４−フルオロベンゾイルクロライドが６．４％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリクロリドが８．６％、フッ素置換された３，４−ジフルオロベンゾトリクロリドが５．９％、構造未確認のトリフルオロ体が５．０％、過塩素化体の合計が７．５％、その他未確認物質の合計が１４．６であった。
［参考例２］
Ａ工程については実施例１と同様に行った。Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリドを用い、以下の塩素化を行った。
３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコにＡ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリド：２１３．５ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：３．２ｇ（２．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：０．６４ｇ（０．５ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を４０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を３８〜４３℃に保ちながら、塩素ガスを４時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドが４７．６％、その他、目的物が加水分解後塩素化された３−クロロ−４−フルオロベンゾイルクロライドが７．５％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリクロリドが８．０％、フッ素置換された３，４−ジフルオロベンゾトリクロリドが８．１％、構造未確認のトリフルオロ体が３．５％、過塩素化体の合計が７．５％、その他未確認物質の合計が１６．７であった。
［参考例３］
Ａ工程については実施例１と同様に行った。Ａ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリドを用い、以下の塩素化を行った。
３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドの製造
ジムロート冷却管、温度計、塩素吹き込み管を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコにＡ工程で得られた４−フルオロベンゾトリクロリド：２１３．５ｇ（１．０ｍｏｌ）及び塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）：３．２ｇ（２．０ｍｏｌ％）及びヨウ素（Ｉ2）：０．６４ｇ（０．５ｍｏｌ％）を仕込み、攪拌しながら内温を２０℃に昇温し、塩素ガスを約０．２５ｍｏｌ／Ｈｒの速度で導入し、反応を開始した。内温を１９〜２１℃に保ちながら、塩素ガスを４時間供給した。その結果、反応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３−クロロ−４−フルオロベンゾトリクロリドが５１．２％、その他、目的物が加水分解後塩素化された３−クロロ−４−フルオロベンゾイルクロライドが８．８％、芳香環のフッ素基が塩素に置換された３，４−ジクロロベンゾトリクロリドが１２．４％、フッ素置換された３，４−ジフルオロベンゾトリクロリドが７．９％、構造未確認のトリフルオロ体が３．５％、過塩素化体の合計が５．８％、その他未確認物質の合計が１０．４であった。
4-fluorobenzotrichloride obtained in step A in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 213.5 g (1.0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 3.2 g (2.0 mol%) and iodine (I 2): were charged 0.64 g (0.5 mol%), the internal temperature was raised to 60 ° C. with stirring, approximately chlorine gas 0.25 mol / Hr The reaction was started at a rate of While maintaining the internal temperature at 58 to 60 ° C., chlorine gas was supplied for 4 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography, and the target product 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride was 52.0%, and the other target product was chlorinated after hydrolysis. 6.4% of 3-chloro-4-fluorobenzoyl chloride, 8.6% of 3,4-dichlorobenzotrichloride in which the fluorine group of the aromatic ring is substituted with chlorine, 3,4-difluorobenzo in which fluorine is substituted The content of trichloride was 5.9%, the structure-unidentified trifluoro compound was 5.0%, the total of perchlorinated compounds was 7.5%, and the total of other unidentified substances was 14.6.
[Reference Example 2]
About A process, it carried out similarly to Example 1. FIG. The following chlorination was performed using 4-fluorobenzotrichloride obtained in Step A.
Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride 4-fluorobenzotrichloride obtained in step A in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 213.5 g (1. 0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 3.2 g (2.0 mol%) and iodine (I 2 ): 0.64 g (0.5 mol%), and the internal temperature was raised to 40 ° C. while stirring. The reaction was started by introducing chlorine gas at a rate of about 0.25 mol / Hr. While maintaining the internal temperature at 38 to 43 ° C., chlorine gas was supplied for 4 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography. The target product 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride was 47.6%, and the other target product was chlorinated after hydrolysis. 7.5% of 3-chloro-4-fluorobenzoyl chloride, 8.0% of 3,4-dichlorobenzotrichloride substituted with chlorine on the fluorine group of the aromatic ring, 3,4-difluorobenzo substituted with fluorine The content of trichloride was 8.1%, the structure-unidentified trifluoro compound was 3.5%, the total of perchlorinated compounds was 7.5%, and the total of other unidentified substances was 16.7.
[Reference Example 3]
About A process, it carried out similarly to Example 1. FIG. The following chlorination was performed using 4-fluorobenzotrichloride obtained in Step A.
Production of 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride 4-fluorobenzotrichloride obtained in step A in a 300 ml four-necked flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and chlorine blowing tube: 213.5 g (1. 0 mol) and ferric chloride (FeCl 3 ): 3.2 g (2.0 mol%) and iodine (I 2 ): 0.64 g (0.5 mol%), and the internal temperature was raised to 20 ° C. while stirring. Then, chlorine gas was introduced at a rate of about 0.25 mol / Hr to initiate the reaction. While maintaining the internal temperature at 19 to 21 ° C., chlorine gas was supplied for 4 hours. As a result, the composition of the reaction solution after the reaction was analyzed by gas chromatography. The target product 3-chloro-4-fluorobenzotrichloride was 51.2%, and the other target product was chlorinated after hydrolysis. 8.8% of 3-chloro-4-fluorobenzoyl chloride, 12.4% of 3,4-dichlorobenzotrichloride in which the fluorine group of the aromatic ring is substituted with chlorine, 3,4-difluorobenzo in which fluorine is substituted The content of trichloride was 7.9%, the structure-unidentified trifluoro compound was 3.5%, the total of perchlorinated compounds was 5.8%, and the total of other unidentified substances was 10.4.
Claims (4)
第１工程：式［１］で表される４−フルオロベンゾトリクロリド
第２工程：第１工程で得られた、４−フルオロベンゾトリフルオリドに塩素（Ｃｌ2）を反応させ、式[３]で表される３−クロロ−４−フルオロベンゾトリフルオリド
First step: 4-fluorobenzotrichloride represented by the formula [1]
Second step: 4-fluorobenzotrifluoride obtained in the first step is reacted with chlorine (Cl 2 ), and 3-chloro-4-fluorobenzotrifluoride represented by the formula [3]
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