JP2632832B2 - ポリフルオロベンジルアルコールの製造方法 - Google Patents

ポリフルオロベンジルアルコールの製造方法

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、医薬、農薬、写真薬剤をはじめとする情報
記録材料等の製造上重要な中間体である、ペンタフルオ
ロベンジルアルコール(以下PFBALと略す)又は2,3,5,6
−テトラフルオロベンジルアルコール(以下2,3,5,6−T
FBALと略す)などのポリフルオロベンジルアルコールの
新規な選択的電解還元製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、ベンジルアルコール類は、一般に、安息香酸類
を試薬を用いて以下の通り還元することにより製造され
ている。
しかしながら、ベンゼン核にフッ素原子が多く置換し
たポリフルオロベンジルアルコールについてはこのよう
な化学的還元法は工業的に成功していない。
即ち、例えばポリフルオロ安息香酸をリチウムアルミ
ニウムヒドリド(LAH)で化学的に還元することも考え
られるが、この方法には1)LAHが工業的に使用するの
には高価であり、また2)無水の極性溶媒(例えばテト
ラヒドロフラン、ジオキサン)を使用しないとLAHが水
によって失活するという問題があり、更に3)原料とし
て、例えばペンタフルオロ安息香酸を使用した場合、PF
BALと2,3,5,6−TFBALとの混合物(ほゞ1:1)が得られる
のみで、いずれか一方を選択的に製造することがむずか
しいという問題がある。
一方、ポリフルオロベンジルアルコールを電解還元法
により合成する方法も、例えばF.G.Drakesmith,J.Chem.
Soc.,Perkin Trans.1,1972,P184に記載されているよう
に研究されているが、この方法でPFBALを選択的に製造
するためには、爆発、火災等の危険がある30%以上の高
濃度過塩素酸水溶液を使用する必要があり、更に水銀を
陰電極に使用するため、公害規制の面で工業化はむずか
しいという問題がある。更に例えば2,3,5,6−TFBALを選
択的に製造するためには、高価な支持電解質(Et4NB
F4)水溶液を高濃度(0.2モル/)使用しなければな
らないという問題がある。
〔発明が解決せんとする問題点〕
従って、本発明は前記した従来技術の問題点を解決し
て所望のポリフルオロベンジルアルコールを工業的に良
好な収率及び選択率で電解的に製造することができる方
法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に従えば、ペンタフルオロ安息香酸を電解還元
して、ペンタフルオロベンジルアルコールを製造するに
当り、 陰電極として固体金属又は固体合金を用い、電解溶液
として15〜90重量%の硫酸水性液を用いることを特徴と
するペンタフルオロベンジルアルコールの製造方法が提
供される。
本発明に従えば、また、ペンタフルオロ安息香酸を電
解還元して2,3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコー
ルを製造するに当り、 陰電極として固体金属又は固体合金を用い、電解溶液
としてオニウム塩触媒を含む硫酸水性液を用いることを
特徴とする2,3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコー
ルの製造方法が提供される。
(実施態様の説明) 本発明者らも、PFBALあるいは2,3,5,6−TFBALなどの
ポリフルオロベンジルアルコールを製造する目的でペン
タフルオロ安息香酸をLAHで化学的に還元することを試
みたが、この還元法ではPFBALと2,3,5,6−TFBALの混合
物(ほぼ1:1)が得られるので、いずれか一方を選択的
に製造することはできなかった。また、テトラフルオロ
ベンジルアルコールも目的とするパラ位に水素のついた
2,3,5,6−TFBAL以外にオルト位が水素置換された2,3,4,
5−TFBALも副生し、両者の分離精製も困難であった。
然るに本発明に従った電解法では電解の電極、電位、
電解溶液等を選択することにより、特に、好適には前記
一般式(I)におけるnの値いが3以上のポリフルオロ
安息香酸を原料として用いる場合の反応、例えば の反応を効果的にかつ、選択的に行うことができる。
即ち本発明に従えば、工業的に安価で危険の少ない硫
酸水性液を電解溶液として用いるため、従来技術の如く
高濃度の過塩素酸水溶液を使用する必要がなく、また従
来法では電極に水銀(液体)を用いるため、前記したよ
うな問題があるばかりでなく、PFBALと2,3,5,6−TFBAL
の生成に選択性が乏しくPFBAL/2,3,5,6−TFBAL(モル
比)は0.8〜1.2程度である。
これに対して本発明に従えば、例えば亜鉛アマルガム
電極、鉛アマルガム電極などの固体合金を陰電極に使用
するので電解槽の設計製作上の利便が極めて大きく、ま
た硫酸濃度を約10〜90重量%、特にPFBALを製造する場
合には硫酸濃度を15〜90重量%にすることにより、PFBA
L/2,3,5,6−TFBAL(モル比)を6以上にすることがで
き、更に硫酸濃度を下げ、極く少量のオニウム塩を触媒
として加えることにより、例えば、PFBAL/2,3,5,6−TFB
AL(モル比)を0.1以下にすることができる。
すなわち、本発明によれば同一装置用いて条件を変え
ることにより生成物の組成を、任意に調整することがで
き、工業的にも大きな装置が組めるため、工業的に非常
に有利な製法である。
本発明に従えば、陰電極として、亜鉛、鉛、カドミウ
ム、銅、アルミニウム、スズなどの固体金属又は亜鉛ア
マルガム、鉛アマルガム、カドミウムアマルガム、銅ア
マルガム、アルミニウムアマルガム、スズアマルガムな
どの固体合金を用い、電解溶液に硫酸水性液、例えば硫
酸濃度1〜90重量%、好ましくは2〜70重量%の硫酸水
性液を用い、更にオニウム塩を微量の触媒として添加す
ることにより所望の2,3,5,6−テトラフルオロベンジル
アルコールを選択的に製造することができる。
ここで使用するオニウム塩としては、一般式R4NX,R3S
X,R4PX(但し、Rは炭素数1〜8のアルキル基、XはHS
O4,BF4, ClO4又はハロゲンを表わす)が使用でき、例えばEt4NHS
O4,Et4NBF4, Et4ClO4,Bu4NBF4,Bu4ClO4,Bu3SBF4,Bu3SClO4,Bu4PBr等
をあげることができる。
例えば原料としてPFBAを用いる場合、2,3,5,6−TFBAL
を選択的かつ経済的に製造するためには、オニウム塩触
媒の添加量は、電解溶液に対して一般に0.0001〜0.1モ
ル/、好ましくは約0.001〜0.05モル/である。
また、陰電極には亜鉛、鉛などの固体金属を使用し、
電解溶液中の硫酸濃度は通常1〜50重量%程度、好まし
くは2〜40重量%、さらに好ましくは3〜30重量%が使
用される。
一方、PFBALを選択的に製造するためには亜鉛、鉛、
カドミニウム等の金属アマルガム合金(水銀量1〜20重
量%、好ましくは2〜15重量%)を陰電極に用い硫酸濃
度10〜90重量%、好ましくは15〜70重量%がよく、この
場合はオニウム塩を添加しない方がよい。いずれの場合
も得られるポリフルオロベンジルアルコールの選択制は
極めて高く、PFBAL/2,3,5,6−TFBALのモル比を6以上ま
たは0.1以下にすることが可能である。
次に原料として2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸又
は2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸を用いる場合に
は、オニウム塩の添加は必ずしも必要ではなく、また陰
電極も前記の固体金属、固体アマルガムの合金のいずれ
でもよい。また、電解溶液としての硫酸濃度も得に制限
されるものではなく、1〜90重量%、好ましくは20〜70
重量%がよい。但し、電流効率を高めるためには、陰電
極として亜鉛、鉛等のアマルガム合金を用い、電解溶液
としての硫酸濃度を20〜50重量%として、オニウム塩を
約0.001〜0.05モル/用いることができる。
更に、本発明の電解溶液には、水溶性有機溶媒を含有
させるのが、得られるポリフルオロベンジルアルコール
の収率及び電流効率等の観点から好ましい。上記水溶性
有機溶媒の電解溶液中の濃度としては一般に5〜50重量
%程度が好適に使用される。
前記の水溶性有機溶媒としては、例えばメチルアルコ
ール、エチルアルコール、プロピルアルコール(n.−,
i.−)等の炭素数1〜3の脂肪族一価アルコール類;ア
リルアルコール、フルフリルアルコール等のその他の一
価アルコール類;エチレングリコール、プロピレングリ
コール(1,2−,1,3−)、グリセリン等の炭素原子数1
〜3の脂肪族多価アルコール類;室温で液状のポリエチ
レングリコール;エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジ
メチルエーテル等のエチレングリコールと炭素原子数1
〜4の脂肪族一価アルコールとのモノまたはジエーテル
化物;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエ
チレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル
等のジエチレングリコールと炭素原子数1〜4の脂肪族
一価アルコールとのモノまたはジエーテル化物;1−グリ
セリンモノメチルエーテル等のグリセリンと炭素原子数
1〜3の脂肪族一価アルコールとのモノエーテル化物;
テトラヒドロフラン、ジオキサン(1,3−,1,4−);並
びにアセトン、アセトニトリル、ラクトニトリル、N,N
−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホオキシド、ジ
エチルスルホオキシド等のその他の水溶性有機溶媒など
を挙げることができ、入手の容易性や経済的観点よりメ
チルアルコールが特に好適に使用できる。
電解還元の浴温、電位(あるいは、電流密度)などは
操作条件、電流効率、電極費等を考え適切に選べばよい
が、電位は飽和甘コウ電極(以下、SCEと略す)に対し
て、−1.30V〜−1.60V程度(定電位電解)或いは電流密
度0.2〜20A/dm2(定電流電解)、浴温−10℃〜100℃、
好ましくは0℃〜50℃である。
〔実施例〕
以下、実施例に従って本発明を更に具体的に説明する
が、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するも
のでないことはいうまでもない。
実施例1 ガラスフィルターの隔膜を有し、陽電極に鉛板を陰電
極に亜鉛アマルガム板(面積6.3cm2)を備えたH型ガラ
スセルの陰極室及び陽極室にそれぞれ35重量%の硫酸50
mlを電解溶液として加え、ペンタフルオロ安息香酸0.53
g(2.5ミリモル)を陰極液中に添加した。次に陰極電位
を−1.5V(対SCE)に設定し、室温(23℃)で25mFの電
気量を流してペンタフルオロ安息香酸を電解還元した。
電解後の陰極液をエーテル抽出し、抽出液をガスクロ
マトグラフ分析した結果は以下の通りであった。
ペンタフルオロ安息香酸(出発原料)の転化率:35.6% PFBLの収量:0.604ミリモル(選択率67.9%電流効率10
%) 2,3,5,6−TFBALの収量:0.09ミリモル PFBAL/2,3,5,6−TFBAL:6.7 実施例2 実施例1において、陰電極を、鉛アマルガム電極に替
えた以外は、実施例1と同様にして、ペンタフルオロ安
息香酸を電解還元した。
結果は以下の通りであった。
ペンタフルオロ安息香酸の転化率:40% PFBALの収量:0.781ミリモル(選択率78.1%電流効率12
%) 2,3,5,6−TFBALの収量:0.08ミリモル PFBAL/2,3,5,6−TFBAL:10 実施例3 実施例1で用いたと同様のH型ガラスセルを用い、そ
の陰極室に1ミリモルのテトラエチルアンモニウムパラ
トルエンスルホネートを含む5重量%硫酸50ml、陽極室
に5重量%硫酸50mlを電解液として加え、ペンタフルオ
ロ安息香酸0.53g(2.5ミリモルを陰極液中に添加した。
次に陰極電位を−1.5V(対SEC)に設定し、室温(23
℃)で11.25mFの電気量を流して、ペンタフルオロ安息
香酸を電解還元した。
電解後の陰極液をエーテル抽出し、抽出液をガスクロ
マトグラフ分析した結果は以下の通りであった。
ペンタフルオロ安息香酸(出発原料)の転化率:90.8% 2,3,5,6−TFBALの収量:1.161ミリモル(選択率51.1%
電流効率41.1%) PFBALの収量:0.031ミリモル PFBAL/2,3,5,6−TFBAL:0.027 なお、他に、2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸が0.8
14ミリモル生成した(選択率35.9%電流効率14.4%)。
実施例4 実施例3において電流密度2.4A/dm2(定電流電解)に
設定し、16.25mFの電気量を流した以外は実施例3と同
様に電解還元した。
結果は以下の通りであった。
ペンタフルオロ安息香酸の転化率:87.7% 2,3,5,6−TFBALの収量:0.975ミリモル(選択率44.5%
電流効率36%) PFBALの収量:0.036ミリモル PFBAL/2,3,5,6−TFBAL:0.037 なお他に2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸が0.215ミ
リモル(選択率9.8% 電流効率2.6%)生成していた。
実施例5 実施例3において、陰極室液を、1ミリモルのテトラ
アンモニウムパラトルエンスルホネートを含む6.25重量
%硫酸40mlとメタノール10mlよりなる電解溶液に替え1
6.25mFの電気量を流した以外は実施例3と同様にして、
ペンタフルオロ安息香酸を電解還元した。
結果は以下の通りであった。
ペンタフルオロ安息香酸の転化率:97.2% 2,3,5,6−TFBALの収量:2.031ミリモル(選択率83.6%
電流効率50%) PFBALの収量:0.04ミリモル PFBAL/2,3,5,6−TFBAL:0.02 なお他に2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸が0.081ミ
リモル生成していた。
実施例6 ナフィオン膜(デュポン製Nafion423,フッ素イオン交
換膜)を介して陰陽両極室に分かれたエレクトロセルエ
ービー(Electro Cell AB)社製のフィルタープレス型
マイクロセル(陰極室容量約10ml)に陰極に亜鉛板(有
効電極面積10cm2)を、陽極には白金−チタン板(有効
電極面積10cm2)をつけ、陰陽電解液にそれぞれ5重量
%硫酸水溶液200mlを用い、陰極電解液にペンタフルオ
ロ安息香酸2.12gr(10ミリモル)を添加した。
次に電解液をそれぞれの陰陽両極室に、0.7/minの
流速で循環させ、4.8A/dm2の電流密度に設定した。室温
(23℃)で250mFの電気量を流して、ペンタフルオロ安
息香酸を電解還元した。
電解後の陰極室をエーテルで抽出し、抽出液をガスク
ロマトグラフ分析したところ、以下の結果を得た。
ペンタフルオロ安息香酸(出発原料)の転化率98.1% 生成2,3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコール(2,
3,5,6−TFBAL)の収量5.214ミリモル(選択率53.4%、
電流効率10.5%) 生成ペンタフルオロベンジルアルコール(PFBAL)の収
量0.41ミリモル PFBAL/2,3,5,6−TFBAL:0.08 実施例7 実施例6において、陰極を鉛板(有効電極面積10c
m2)に替えた以外は実施例6と同一の装置を用い、陰極
液にテトラエチルアンモニウム・パラトルエンスルホネ
ート4ミリモルを添加し、2.9A/dm2の電流流度で100mF
の電気量を流した以外は、実施例6と同一の条件で電解
還元を行った。
実施例6と同様の操作で生成物を分析したところ、ペ
ンタフルオロ安息香酸(出発原料)の転化率は84%、生
成2,3,5,6TFBALの収量4.62ミリモル(選択率55%、電流
効率43%)及びPFBALの収量0.336ミリモルでPFBAL/2,3,
5,6−TFBAL比は0.07であった。

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ペンタフルオロ安息香酸を電解還元して、
    ペンタフルオロベンジルアルコールを製造するに当り、 陰電極として固体金属又は固体合金を用い、電解溶液と
    して15〜90重量%の硫酸水性液を用いることを特徴とす
    るペンタフルオロベンジルアルコールの製造方法。
  2. 【請求項2】前記陰電極が固体金属アマルガムである特
    許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. 【請求項3】前記固体金属アマルガム中の水銀量が1〜
    20重量%である特許請求の範囲第2項記載の製造方法。
  4. 【請求項4】前記電解溶液が水溶性有機溶媒を含有して
    いる特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1項に記
    載の製造方法。
  5. 【請求項5】前記電解溶液中の水溶性有機溶媒の濃度が
    5〜50重量%である特許請求の範囲第4項記載の製造方
    法。
  6. 【請求項6】前記水溶性有機溶媒がメタノールである特
    許請求の範囲第4項又は第5項に記載の製造方法。
  7. 【請求項7】ペンタフルオロ安息香酸を電解還元して2,
    3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコールを製造する
    に当り、 陰電極として固体金属又は固体合金を用い、電解溶液と
    してオニウム塩触媒を含む硫酸水性液を用いることを特
    徴とする2,3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコール
    の製造方法。
  8. 【請求項8】前記オニウム塩触媒の添加量が、電解溶液
    に対して約0.0001〜0.1モル/である特許請求の範囲
    第7項に記載の製造方法。
  9. 【請求項9】前記電解溶液が水溶性有機溶媒を含有して
    いる特許請求の範囲第7項又は第8項に記載の製造方
    法。
  10. 【請求項10】前記電解溶液中の水溶性有機溶媒の濃度
    が5〜50重量%である特許請求の範囲第9項記載の製造
    方法。
  11. 【請求項11】前記水溶性有機溶媒がメタノールである
    特許請求の範囲第9項又は第10項に記載の製造方法。
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