JP2674767B2 - Method for producing polyfluoroaromatic aldehyde - Google Patents

Method for producing polyfluoroaromatic aldehyde

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JP2674767B2
JP2674767B2 JP62273479A JP27347987A JP2674767B2 JP 2674767 B2 JP2674767 B2 JP 2674767B2 JP 62273479 A JP62273479 A JP 62273479A JP 27347987 A JP27347987 A JP 27347987A JP 2674767 B2 JP2674767 B2 JP 2674767B2
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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
ロベンズアルデヒド又は2,3,5,6−テトラフルオロベン
ズアルデヒドなどのポリフルオロ芳香族アルデヒドの新
規な選択的電解還元製造法に関する。 〔従来の技術〕 従来、ペンタフルオロ安息香酸などのポリフルオロ芳
香族カルボン酸類を電解還元し、対応するアルデヒドを
具体的に得たという報告は、本発明者等が知る限り、未
だ、なされていない。ポリフルオロ安息香酸などのポリ
フルオロ芳香族カルボン酸の電解還元は、F.G.Drakesmi
th,J.Chem.Soc.,Perkin1,1972,第184〜189頁に記載され
ており、この中で、ポリフルオロ安息香酸の電解還元に
よるポリフルオロベンジルアルコールの合成過程におい
て、ポリフルオロベンズアルデヒドを経由する可能性に
関して論述させている。しかしながらポリフルオロベン
ズアルデヒドの単離には成功していない。これは、該ア
ルデヒドが仮に生成しても、安定性に乏しいため、引き
続き直ちに、ポリフルオロベンジルアルコールに電解還
元されることによるものと考察されている。 本発明者等はすでに、ポリフルオロ安息香酸を電解還
元して、ポリフルオロベンジルアルコールを製造する方
法に関して研究を行い、その結果を特願昭62−39288号
として提案した。この明細書において本発明者らは、電
解の電極、電位、電解溶液等を選択することにより、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こと
を明らかにした。 本発明者らは、上記の反応について引き続き研究を進
めた結果、更に、電解溶液の温度、電流密度、原料の転
化率等を適宜選択することによって、ポリフロオロ芳香
族カルボン酸を下記の如く還元して、ポリフルオロ芳香
族アルコールとともにポリフルオロ芳香族アルデヒドを
製造し得ることを見出し、本発明を完成した。 〔発明が解決せんとする問題点〕 前記した如く、ポリフルオロ芳香族カルボン酸を電解
還元してポリフルオロ芳香族アルデヒドを安定に製造す
ることは未だ成功していない。 従って、未発明は、従来困難とされていたポリフルオ
ロ芳香族カルボン酸の還元における従来技術の問題点を
解決して所望のリフルオロ芳香族アルデヒドを工業的に
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。 〔課題を解決するための手段〕 本発明に従えば、下記一般式(I)のポリフルオロ芳
香族カルボン酸を電解還元して、下記一般式(II)のポ
リフルオロ芳香族アルデヒドを製造するに当り、 〔上記式(I)及び(II)において、n及びmはそれぞ
れ独立に1〜5の整数を示し、m≦nであり、Xは水
素、C1〜C3のアルキル基またはF以外のハロゲンを示
し、複数個のXが置換基として存在する場合にはそれぞ
れ同一であっても異なっていてもよい〕 陰極として固体金属又は固体合金を用い、電解液とし
て硫酸、塩酸、リン酸又はスルホン酸類の水溶液を用い
て飽和甘コウ電極に対する電位が−0.30〜−1.60Vの電
解電位、3〜30A/dm2の電流密度及び30〜70モル%の原
料転化率で電解還元することを特徴とするポリフルオロ
芳香族アルデヒドの製造方法が提供される。 〔発明の構成及びその作用効果〕 以下、本発明について詳細に説明する。 本発明方法の出発原料である前記一般式(I)のポリ
フルオロ芳香族カルボン酸における置換フッ素原子Fの
数nは1〜5の整数であり、中でも3〜5の整数のもの
が本発明には特に好適に用いられる。また、該芳香族カ
ルボン酸における置換基Xの数は5−nであり、これら
は水素、C1〜C3のアルキル基またはF以外のハロゲンを
示し、Xの数が複数個の場合には個々のXは同一であっ
ても異なっていてもよい。 上記C1〜C3のアルキル基としては、メチル基、エチル
基、n−プロピル基またはiso−プロピル基を挙げるこ
とができる。またF以外のハロゲンとしては、Cl、Brま
たはIを挙げることができる。 本発明の出発原料である、前記一般式(I)のポリフ
ルオロ芳香族カルボン酸としては、例えば、ペンタフル
オロ安息香酸、2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸、2,
3,4,5−テトラフルオロ安息香酸、2,3,5−トリフルオロ
安息香酸、2,4,5−トリフルオロ安息香酸、2,4,6−トリ
フルオロ安息香酸等のポリフルオロ安息香酸;3,5−ジク
ロロ−2,4,6−トリフルオロ安息香酸、4−ブロモ−2,
3,5−トリフルオロ安息香酸、3−ブロモ−2,4,5−トリ
フルオロ安息香酸、3−クロロ−2,4,5−トリフルオロ
安息香酸等のポリフルオロクロロ安息香酸もしくはポリ
フルオロブロモ安息香酸;テトラフルオロ−m−トルイ
ル酸等のポリフルオロトルイル酸;等を例示することが
でき、これらの芳香族カルボン酸のうちでペンタフルオ
ロ安息香酸が本発明方法には特に好適に用いられる。 本発明方法は、前記一般式(I)のポリフルオロ芳香
族カルボン酸を固体金属又は固体合金を陰極として用い
て電解還元するものである。 上記固体金属の例としては、亜鉛、鉛、カドミウム、
銅、アルミニウム、スズなど挙げられ、また、上記固体
合金の例としては、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金属アマルガムを挙
げることができる。該固体金属アマルガム中の水銀量
は、一般には1〜20重量%、好ましくは2〜15重量%で
ある。 本発明において使用する陰極は、出発原料、目的物の
種類により、或いは経済的観点により、上記例示の固体
金属又は固体合金の中から適宜選択して使用することが
できる。例えば、ペンタフルオロ安息香酸からペンタフ
ルオロベンズアルデヒド及びペンタフルオロベンジルア
ルコールを得るように、ポリフルオロ芳香族カルボン酸
から脱フッ素還元なしに対応するポリフルオロ芳香族ア
ルデヒド及びポリフルオロ芳香族アルコールを選択的に
得ようとする場合には、一般に、陰極として、例えば、
亜鉛アマルガム、鉛アマルガム、カドミウムアマルガム
等の固体合金を用いるのが好ましく、逆に、例えば、該
ペンタフルオロ安息香酸から2,3,5,6−テトラフルオロ
ベンズアルデヒド及び2,3,5,6−テトラフルオロベンジ
ルアルコールを得るように、ポリフルオロ芳香族カルボ
ン酸から脱フッ素還元をも伴ってフッ素置換数が少なく
とも一つ少ない対応するポリフルオロ芳香族アルデヒド
及びポリフルオロ芳香族アルコールを選択的に得ようと
する場合には、陰極として、例えば、亜鉛、鉛等の固体
金属を用いるのが好ましい。 本発明方法の電解還元は、電解液として前記した特定
の水性電解液を用いることが必要である。前記した通
り、水性電解液としては、水に硫酸、塩酸、リン酸又は
例えば、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸な
どのスルホン酸類があげられ、また、例えば目的物質の
収率増大などの目的で、これに例えば無機酸類又は有機
酸類のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモ
ニウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム
塩、アルミニウム塩などのうち、水溶性のものを添加し
てもよく、これらは単独であるいは混合して使用でき
る。なお、電解液の調製にあたっては水又は水溶性有機
溶媒の水溶液を用いて前記電解質を溶解することができ
る。 本発明方法に用いる水性電解液としては、無毒性、不
揮発性、安全性、経済性などの理由とともに、陽極から
は酸素以外、いかなる有害物質も発生しないという理由
から、硫酸水溶液を用いるのが特に好ましい。この場合
の該硫酸水溶液の濃度は必ずしも、制限されるものでは
なく、実験により適宜最適濃度をきめることができる
が、例えば、1〜90重量%、好ましくは2〜70重量%程
度を例示できるが、前記の如き脱フッ素還元を伴わない
電解還元を所望する場合には、一般に10〜90重量%、好
ましくは15〜70重量%よく、また、前記の脱フッ素還元
を伴った電解還元を所望する場合には、一般に1〜50重
量%、好ましくは2〜40重量%、更に好ましくは3〜30
重量%がよい。 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の脂肪族一価ーアルコールとのモノまはジエーテル
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外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もメチ
ルアルコールが特に好適に使用できる。 本発明方法に用いる水性電解液には、前記の各種電解
質、水溶性有機溶媒の外に、接触してオニウム塩を添加
することができる。 上記のオニウム塩としては、一般式R4NX,R3SX,R4PX
(但し、Rは炭素数1/8のアルキル基、XはHSO4,BF4, ClO4又はハロゲンを表す)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。これらのオニウム塩は、特に、
前記脱フッ素還元反応を伴う電解還元を所望する場合に
有効であり、該オニウム塩の添加量は、電解溶解に対し
て一般に0.0001〜0.1モル/、好ましくは約0.001〜0.
05モル/程度である。 本発明方法に係る電解還元においては、更に、水性電
解液温度、電解電位あるいは電流密度、原価の転化率、
即ち出発原料の総量に対する電解還元によって消費され
た出発原料の割合などを適宜調製することによって、生
成するポリフルオロ芳香族アルデヒドのポリフルオロ芳
香族アルコールに対する量比(モル比)を高めることが
できる。 該量比を高めるために、本発明では、電解電位を飽和
甘コウ電極に対して、−0.30V〜−0.60V(低電位電解)
にし、電流密度を3〜30A/dm2、好ましくは5〜10A/dm2
(定電流電解、セル電圧3〜6V)にし、更に好ましくは
水性電解液温度を−20℃以上の温度、更に好ましくは0
℃〜25℃にして、原料転化率を30〜70モル%、好ましく
は、40〜60モル%にして、反応させることができる。な
お、原料転化率は通す電気量を調節することにより当業
者であれば適宜調整することができる。 電解終了後、ポリフルオロ芳香族アルデヒド及びポリ
フルオロ芳香族アルコール等の目的物は一般に公知の分
離操作により、単利、収得することができる。例えば、
水と相互に混じり合わない溶媒で電解終了後水性電解液
中の反応生成物を抽出し、炭酸水素ナトリウム水溶液で
抽出液を洗浄後、溶媒を流去、濃縮し、蒸留して目的物
を得ることができる。また、洗浄後の抽出液を亜硫酸ソ
ーダ水溶液で逆抽出し、さらに酸分解して目的物のみを
含む溶液を得て、同様に抽出、濃度、蒸留操作を経て、
目的物を得ることもできる。さらに、洗浄後の抽出液に
ヒドラジン、セミカルバジッド等の試薬を加え、難溶な
化合物の形にしてろ別等の操作で単離してから酸分解し
て目的物を得ることもできる。いずれの方法で、目的物
を得るかは、装置、操作、経済性を考えて適宜選べばよ
い。 上記の分離操作に作用し得る水と相互に混じりあわな
い溶媒(以下、水不溶性溶媒ということもある)として
は、水100gに対して10g未満の溶解性を示す溶媒であれ
ば、特に制限はなく、例えば、n−ペンタン、iso−ペ
ンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサ
ン、iso−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロペ
ンタン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、メチルシクロ
ヘキサン、n−オクタン、iso−オクタン、2,2,4−トリ
メチルペンタン、エチルシクロヘキサン、ノナン、デカ
ン、デカリン、ドデカン、ビシクロヘキシル、石油エー
テル、リグロイン、ガソリン、ミネラルスピリット、軽
油等の脂肪族炭化水素;例えばベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族系炭化水素;例えばエチルエーテル、
イソプロピルエーテル等のエーテル類;例えばメチルイ
ソブチルケトン等のケトン類;例えば酢酸エチル等のエ
ステル類;例えば四塩化炭素、クロロホルム、1,1,2,2
−テトラクロロ−1,2−ジフロオロエタン等のハロゲン
化炭化水素等を例示することができる。 上記の水不溶性溶媒のうち、分離操作のし易さ、経済
性等の理由から、ハロゲン化炭化水素、脂肪族炭化水素
及び芳香族炭化水素が好ましい。また、n−ヘキサン、
iso−オクタン、リグロイン等、出発原料であるポリフ
ルオロ芳香族カルボン酸をほとんど溶解せず、ポリフル
オロ芳香族アルデヒド及びポリフルオロ芳香族アルコー
ルの目的物をよく溶解する溶媒を用いて分離操作を行う
ことにより、目的物の単離を一層容易にすることができ
るとともに、抽出残液をそのまま電解溶液として再使用
することができる。 〔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
のではないことはいうまでもない。 (ポリフルオロベンズアルデヒド実験例) 実施例1 ナフィオン膜(デュポン製Nafion423、フッ素系イオ
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(Electric 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)を用い、陰極
に鉛板(有効電極面積10cm2)を、陽極に白金−チタン
板(有効電極面積10cm2)をとりつけた電解装置を用い
た。陰陽両電解液にそれぞれ1重量%硫酸120mを用い
た。陰極電解液にペンタフルオロ安息香酸1.27g(6.00
ミルモル)とオニウム塩としてテトラエチルアンモニウ
ム、パラトルエンスルホネート0.72g(2.40ミルモル)
を添加した。 次に電解液を0.7/minの流速でそれぞれの電極室に
流して循環させながら、陰極電解液の温度を20〜22℃に
保ち、電流密度4A/dm2で15mFの電気量を通し、電解還元
を行った。 電解終了後の陰極液はエーテル抽出し、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41.6モル
% 生成2,3,5,6−テトラフルオロベンズアルデヒド1.38ミ
ルモル(選択率55モル%、電流効率37%) 生成2,3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコール0.65
ミルモル(選択率26モル%、電流効率26%) 実施例2 実施例1と同一の装置を用い、原料としてペンタフル
オロ安息香酸の代りに2,3,5,6−テトラフルオロ安息香
酸1.165gr(6ミリモル)を用いた以外は実施例1と全
く同じ条件で電解還元を行った。 実施例1と同様にエーテル抽出を行い、ガスクロマト
グラフ分析したところ、以下の結果を得た。 2,3,5,6−テトラフルオロ安息香酸(原料)の転化率44
モル% 生成2,3,5,6−テトラフルオロベンズアルデヒド1.48ミ
ルモル(選択率56モル%、電流効率20%) 生成2,3,5,6−テトラフルオロベンジルアルコール0.84
ミルモル(選択率32モル%、電流効率22%) 実施例3 実施例1と同一の装置を用い、電解液として、陰陽両
極ともそれぞれ、1重量%硫酸120mlを用い、陰極電解
液には更に2,3,5−トリフルオロ安息香酸0.881gr(5ミ
ルモル)を添加した。 次にそれぞれの電解液を0.7/minの流速で循環させ
ながら電解温度を25℃に保ち6A/dm2の電流密度で、20mF
の電気量を通じ、電解還元を行った。 電解終了後、陰極液はエーテル抽出を行った。 得られた抽出液のガスクロマトグラフ分析結果は以下の
通りであった。 2,3,5−トリフルオロ安息香酸(原料)の転化率32.1モ
ル% 生成2,3,5−トリフルオロベンズアルデヒド0.512ミル
モル(選択率32.5モル%、電流効率5.2%) 生成2,3,5−トリフルオロベンジルアルコール1.00ミ
ルモル(選択率62.3モル%、電流効率20.0%)
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to pentafluorobenzaldehyde or 2,3, which is an important intermediate in the production of information recording materials such as medicines, agricultural chemicals and photographic agents. The present invention relates to a novel selective electrolytic reduction production method of polyfluoroaromatic aldehydes such as 5,6-tetrafluorobenzaldehyde. [Prior Art] Conventionally, as far as the present inventors know, no report has been made that the corresponding aldehyde was specifically obtained by electrolytically reducing polyfluoroaromatic carboxylic acids such as pentafluorobenzoic acid. . The electrolytic reduction of polyfluoroaromatic carboxylic acids such as polyfluorobenzoic acid is performed by FGDrakesmi.
th, J. Chem. Soc., Perkin 1, 1972, pp. 184 to 189, in which, in the process of synthesizing polyfluorobenzyl alcohol by electrolytic reduction of polyfluorobenzoic acid, polyfluorobenzaldehyde I am discussing the possibility of doing so. However, the isolation of polyfluorobenzaldehyde has not been successful. It is considered that this is because even if the aldehyde is produced, the stability is poor, and therefore the aldehyde is immediately and electrolytically reduced to polyfluorobenzyl alcohol. The present inventors have already conducted research on a method for producing polyfluorobenzyl alcohol by electrolytically reducing polyfluorobenzoic acid, and proposed the result as Japanese Patent Application No. 62-39288. In this specification, the inventors of the present invention select a reaction electrode when using polyfluorobenzoic acid as a raw material by selecting an electrode for electrolysis, a potential, an electrolytic solution, and the like. It was clarified that the reaction of can be performed effectively and selectively. As a result of continuing research on the above reaction, the present inventors further reduced the polyfluoroaromatic carboxylic acid as described below by appropriately selecting the temperature of the electrolytic solution, the current density, the conversion rate of the raw material, and the like. As a result, they have found that a polyfluoro aromatic aldehyde can be produced together with a polyfluoro aromatic alcohol, and have completed the present invention. [Problems to be Solved by the Invention] As described above, stable production of polyfluoroaromatic aldehydes by electrolytic reduction of polyfluoroaromatic carboxylic acids has not yet been successful. Therefore, the non-invention solves the problems of the prior art in the reduction of polyfluoroaromatic carboxylic acids, which have been considered difficult in the past, and electrolytically produces desired trifluoroaromatic aldehydes with industrially good yield and selectivity. It is an object of the present invention to provide a method that can be manufactured. [Means for Solving the Problems] According to the present invention, a polyfluoroaromatic carboxylic acid of the following general formula (I) is electrolytically reduced to produce a polyfluoroaromatic aldehyde of the following general formula (II). Hit [In the above formulas (I) and (II), n and m each independently represent an integer of 1 to 5, m ≦ n, X is hydrogen, a C 1 to C 3 alkyl group, or a halogen other than F.] And may be the same or different when a plurality of X are present as substituents] A solid metal or solid alloy is used as the cathode, and sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid or sulfonic acids is used as the electrolytic solution. Is characterized by carrying out electrolytic reduction with an electrolytic potential of saturated aqueous solution of -0.30 to -1.60 V using an aqueous solution of 3 at a current density of 3 to 30 A / dm 2 and a raw material conversion rate of 30 to 70 mol%. A method of making a polyfluoroaromatic aldehyde is provided. [Structure of the Invention and Its Effect] The present invention will be described in detail below. The number n of the substituted fluorine atoms F in the polyfluoroaromatic carboxylic acid of the general formula (I), which is the starting material of the method of the present invention, is an integer of 1 to 5, and among them, an integer of 3 to 5 is used in the present invention. Is particularly preferably used. Further, the number of the substituents X in the aromatic carboxylic acid is 5-n, and these represent hydrogen, a C 1 -C 3 alkyl group or a halogen other than F. When the number of X is plural, Each X may be the same or different. Examples of the C 1 to C 3 alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an iso-propyl group. Examples of halogen other than F include Cl, Br or I. Examples of the polyfluoroaromatic carboxylic acid of the general formula (I), which is the starting material of the present invention, include pentafluorobenzoic acid, 2,3,5,6-tetrafluorobenzoic acid, and 2,3,5,6-tetrafluorobenzoic acid.
Polyfluorobenzoic acids such as 3,4,5-tetrafluorobenzoic acid, 2,3,5-trifluorobenzoic acid, 2,4,5-trifluorobenzoic acid and 2,4,6-trifluorobenzoic acid; 3,5-dichloro-2,4,6-trifluorobenzoic acid, 4-bromo-2,
Polyfluorochlorobenzoic acid such as 3,5-trifluorobenzoic acid, 3-bromo-2,4,5-trifluorobenzoic acid, 3-chloro-2,4,5-trifluorobenzoic acid or polyfluorobromobenzoic acid Examples of the acid include polyfluorotoluic acid such as tetrafluoro-m-toluic acid; and among these aromatic carboxylic acids, pentafluorobenzoic acid is particularly preferably used in the method of the present invention. The method of the present invention comprises electrolytically reducing the polyfluoroaromatic carboxylic acid represented by the general formula (I) using a solid metal or a solid alloy as a cathode. Examples of the solid metal include zinc, lead, cadmium,
Examples of the solid alloy include copper, aluminum, tin, and the like, and examples of the solid alloy include solid metal amalgams such as zinc amalgam, lead amalgam, cadmium amalgam, copper amalgam, aluminum amalgam, and tin amalgam. The amount of mercury in the solid metal amalgam is generally 1 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight. The cathode used in the present invention can be appropriately selected and used from the above-exemplified solid metals or solid alloys depending on the types of starting materials and objects, or from an economical viewpoint. For example, one obtains the corresponding polyfluoroaromatic aldehyde and polyfluoroaromatic alcohol selectively without defluorination reduction from polyfluoroaromatic carboxylic acid, such as pentafluorobenzaldehyde and pentafluorobenzyl alcohol from pentafluorobenzoic acid. In general, as the cathode, for example,
Solid alloys such as zinc amalgam, lead amalgam, and cadmium amalgam are preferably used. Conversely, for example, from the pentafluorobenzoic acid, 2,3,5,6-tetrafluorobenzaldehyde and 2,3,5,6-tetra To obtain a fluorobenzyl alcohol, a polyfluoroaromatic carboxylic acid and a corresponding polyfluoroaromatic aldehyde and polyfluoroaromatic alcohol having at least one less fluorine substitution are also obtained from the polyfluoroaromatic carboxylic acid with defluorination reduction. In this case, it is preferable to use a solid metal such as zinc or lead as the cathode. The electrolytic reduction of the method of the present invention requires the use of the specific aqueous electrolytic solution described above as the electrolytic solution. As described above, examples of the aqueous electrolytic solution include sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid or sulfonic acids such as paratoluenesulfonic acid and methanesulfonic acid in water, and for the purpose of increasing the yield of a target substance, for example. Of these, for example, a lithium salt of an inorganic acid or an organic acid, a sodium salt, a potassium salt, an ammonium salt, a calcium salt, a magnesium salt, a barium salt, an aluminum salt, etc., a water-soluble one may be added. They can be used alone or as a mixture. When preparing the electrolytic solution, the electrolyte can be dissolved using water or an aqueous solution of a water-soluble organic solvent. As the aqueous electrolytic solution used in the method of the present invention, it is particularly preferable to use an aqueous sulfuric acid solution because of its nontoxicity, nonvolatility, safety, economical efficiency, and the like, because no harmful substance other than oxygen is generated from the anode. preferable. In this case, the concentration of the sulfuric acid aqueous solution is not necessarily limited, and the optimum concentration can be appropriately determined by experiment, but for example, 1 to 90% by weight, preferably about 2 to 70% by weight can be exemplified. When the electrolytic reduction without defluorination reduction as described above is desired, generally 10 to 90% by weight, preferably 15 to 70% by weight is good, and the electrolytic reduction with defluoridation reduction is desired. In this case, generally 1 to 50% by weight, preferably 2 to 40% by weight, more preferably 3 to 30% by weight.
% By weight is good. Examples of the water-soluble organic solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, and propyl alcohol (n.-,
aliphatic monohydric alcohols having 1 to 3 carbon atoms such as i.-); other monohydric alcohols such as allyl alcohol and furfuryl alcohol; ethylene glycol and propylene glycol (1,2-, 1,3-) , Glycerin, etc. with 1 carbon atom
Aliphatic polyhydric alcohols of 1 to 3; polyethylene glycol liquid at room temperature; ethylene glycol such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol dimethyl ether;
To mono- or di-etherified products with aliphatic monohydric alcohols; diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, etc., and monohydric aliphatic monovalent alcohols having 1 to 4 carbon atoms Mono- or di-ether compound with alcohol; glycerin such as 1-glyceryl monomethyl ether and C 1
~ 3 mono-etherified products with aliphatic monohydric alcohols; tetrahydrofuran, dioxane (1,3-, 1,4-); and acene, acetonitrile, lactonitrile, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfo Other examples include water-soluble organic solvents such as oxides, and methyl alcohol can be particularly preferably used from the viewpoint of easy availability and economical aspects. The onium salt can be added to the aqueous electrolytic solution used in the method of the present invention by contacting with it in addition to the various electrolytes and the water-soluble organic solvent. As the above-mentioned onium salt, general formula R 4 NX, R 3 SX, R 4 PX
(However, R is an alkyl group having 1/8 carbon atoms, X is HSO 4 , BF 4 , ClO 4 or halogen) can be used, eg Et 4 NHS
O 4 , Et 4 NBF 4 , Et 4 ClO 4 , Bu 4 NBF 4 , Bu 4 ClO 4 , Bu 3 SBF 4 , Bu 3 SClO 4 , Bu 4 PBr and the like. These onium salts, in particular,
It is effective when electrolytic reduction accompanied by the defluorination reduction reaction is desired, and the addition amount of the onium salt is generally 0.0001 to 0.1 mol /, preferably about 0.001 to 0.
It is about 05 mol / degree. In the electrolytic reduction according to the method of the present invention, further, aqueous electrolyte temperature, electrolytic potential or current density, conversion rate of cost,
That is, the amount ratio (molar ratio) of the produced polyfluoroaromatic aldehyde to the polyfluoroaromatic alcohol can be increased by appropriately adjusting the ratio of the starting material consumed by the electrolytic reduction to the total amount of the starting materials. In order to increase the amount ratio, in the present invention, the electrolytic potential is set to -0.30V to -0.60V (low potential electrolysis) with respect to the saturated sweet koh electrode.
And the current density is 3 to 30 A / dm 2 , preferably 5 to 10 A / dm 2.
(Constant current electrolysis, cell voltage 3 to 6 V), more preferably the temperature of the aqueous electrolyte is -20 ° C or higher, and further preferably 0.
The reaction can be carried out at a temperature of 25 to 25 ° C. and a raw material conversion of 30 to 70 mol%, preferably 40 to 60 mol%. The raw material conversion rate can be appropriately adjusted by those skilled in the art by adjusting the amount of electricity passed. After the completion of electrolysis, the target product such as polyfluoroaromatic aldehyde and polyfluoroaromatic alcohol can be obtained as a unit by a generally known separation operation. For example,
After completion of electrolysis with a solvent that does not mix with water, extract the reaction product in the aqueous electrolytic solution, wash the extract with an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, then remove the solvent, concentrate and distill to obtain the desired product. be able to. Further, the extract after washing is back-extracted with an aqueous solution of sodium sulfite, and further acid-decomposed to obtain a solution containing only the target substance, similarly, through extraction, concentration, and distillation operation,
You can also obtain the object. Further, a reagent such as hydrazine or semicarbazide may be added to the extract after washing to form a hardly soluble compound, which may be isolated by an operation such as filtration and then acid-decomposed to obtain the desired product. Which method is used to obtain the target product may be appropriately selected in consideration of the apparatus, operation, and economy. As a solvent that does not mix with water that can act on the above separation operation (hereinafter, also referred to as a water-insoluble solvent), there is no particular limitation as long as it is a solvent showing a solubility of less than 10 g in 100 g of water. , For example, n-pentane, iso-pentane, neopentane, cyclopentane, n-hexane, iso-hexane, cyclohexane, methylcyclopentane, n-heptane, iso-heptane, methylcyclohexane, n-octane, iso-octane, Aliphatic hydrocarbons such as 2,2,4-trimethylpentane, ethylcyclohexane, nonane, decane, decalin, dodecane, bicyclohexyl, petroleum ether, ligroin, gasoline, mineral spirits, light oils; aromatics such as benzene, toluene, xylene Group hydrocarbons such as ethyl ether
Ethers such as isopropyl ether; ketones such as methyl isobutyl ketone; esters such as ethyl acetate; carbon tetrachloride, chloroform, 1,1,2,2
Examples thereof include halogenated hydrocarbons such as tetrachloro-1,2-difluoroethane and the like. Among the above water-insoluble solvents, halogenated hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons are preferable for reasons such as ease of separation operation and economy. In addition, n-hexane,
A separation operation should be performed using a solvent that does not dissolve polyfluoroaromatic carboxylic acid, which is a starting material, such as iso-octane and ligroin, and that dissolves polyfluoroaromatic aldehyde and polyfluoroaromatic alcohol target products well. This makes it possible to further facilitate isolation of the target product, and to reuse the extraction residual liquid as it is as an electrolytic solution. [Examples] Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to these Examples. (Experimental example of polyfluorobenzaldehyde) Example 1 A filter press type microcell manufactured by Electro Cell AB Co., Ltd., which is divided into positive and negative electrode chambers via a Nafion membrane (Dafon's Nafion423, fluorine ion exchange membrane). using about 10ml) cathode chamber volume, the lead plate (effective electrode area 10 cm 2) to the cathode, a platinum anode - using the electrolytic apparatus mounted titanium plate (effective electrode area 10 cm 2). 120 m of 1% by weight sulfuric acid was used for both the positive and negative electrolytes. Pentafluorobenzoic acid 1.27 g (6.00
Milmol) and onium salt tetraethylammonium, paratoluenesulfonate 0.72 g (2.40 milmol)
Was added. Next, while circulating the electrolyte solution by flowing it into each electrode chamber at a flow rate of 0.7 / min, keep the temperature of the cathode electrolyte solution at 20 to 22 ° C, pass an electric quantity of 15 mF at a current density of 4 A / dm 2 , and perform electrolysis. The reduction was performed. After the electrolysis was completed, the catholyte was extracted with ether, and the results of gas chromatographic analysis of the extract were as follows. Conversion of pentafluorobenzoic acid (starting material) 41.6 mol% Produced 2,3,5,6-tetrafluorobenzaldehyde 1.38 mmol (selectivity 55 mol%, current efficiency 37%) Produced 2,3,5,6-tetra Fluorobenzyl alcohol 0.65
Milmol (selectivity 26 mol%, current efficiency 26%) Example 2 Using the same apparatus as in Example 1, 2,3,5,6-tetrafluorobenzoic acid 1.165 gr (instead of pentafluorobenzoic acid as a raw material) (6 mmol) was used, and electrolytic reduction was carried out under the same conditions as in Example 1. Ether extraction was carried out in the same manner as in Example 1 and gas chromatographic analysis was carried out. The following results were obtained. Conversion rate of 2,3,5,6-tetrafluorobenzoic acid (raw material) 44
Mol% 2,3,5,6-Tetrafluorobenzaldehyde 1.48 mmol (selectivity 56 mol%, current efficiency 20%) Product 2,3,5,6-tetrafluorobenzyl alcohol 0.84
Milmol (selectivity 32 mol%, current efficiency 22%) Example 3 Using the same apparatus as in Example 1, using 120 ml of 1% by weight sulfuric acid for both the positive and negative electrodes as the electrolytic solution, and further 2 for the cathode electrolytic solution. 0.881 gr (5 mmol) of 3,3,5-trifluorobenzoic acid was added. Next, while maintaining the electrolysis temperature at 25 ° C while circulating each electrolyte at a flow rate of 0.7 / min, at a current density of 6 A / dm 2 , 20 mF
The electrolytic reduction was performed through the amount of electricity. After completion of electrolysis, the catholyte was extracted with ether. The results of gas chromatographic analysis of the obtained extract were as follows. Conversion of 2,3,5-trifluorobenzoic acid (raw material) 32.1 mol% Produced 2,3,5-trifluorobenzaldehyde 0.512 milmol (selectivity 32.5 mol%, current efficiency 5.2%) Produced 2,3,5- Trifluorobenzyl alcohol 1.00 mmol (selectivity 62.3 mol%, current efficiency 20.0%)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 副島 勝正 神奈川県横浜市緑区藤ケ丘1丁目8番11 号の308   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Katsumasa Soejima               1-8-11 Fujigaoka, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Issue 308

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.下記一般式(I)のポリフルオロ芳香族カルボン酸
を電解還元して、下記一般式(II)のポリフルオロ芳香
族アルデヒドを製造するに当たり、 〔上記式(I)及び(II)において、n及びmはそれぞ
れ独立に1〜5の整数を示し、m≦nであり、Xは水
素、C1〜C3のアルキル基またはF以外のハロゲンを示
し、複数個のXが置換基として存在する場合にはそれぞ
れ同一であっても異なっていてもよい〕 陰極として固体金属又は固体合金を用い、電解液として
硫酸、塩酸、リン酸又はスルホン酸類の水溶液を用いて
飽和甘コウ電極に対する電位が−0.30〜−1.60Vの電解
電位、3〜30A/dm2の電流密度及び30〜70モル%の原料
転化率で電解還元することを特徴とするポリフルオロ芳
香族アルデヒドの製造方法。 2.前記陰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.前記電解液が硫酸水溶液である特許請求の範囲第1
項又は第2項に記載の製造方法。 4.前記電解液がオニウム塩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.前記ポリフルオロ芳香族カルボン酸がペンタフルオ
ロ安息香酸である特徴請求の範囲第1項〜第4項のいず
れか1項に記載の製造方法。
(57) [Claims] In producing the polyfluoroaromatic aldehyde of the following general formula (II) by electrolytically reducing the polyfluoroaromatic carboxylic acid of the following general formula (I), [In the above formulas (I) and (II), n and m each independently represent an integer of 1 to 5, m ≦ n, X is hydrogen, a C 1 to C 3 alkyl group, or a halogen other than F.] And may be the same or different when a plurality of X are present as substituents] A solid metal or solid alloy is used as the cathode, and sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid or sulfonic acids is used as the electrolytic solution. Is characterized by carrying out electrolytic reduction with an electrolytic potential of saturated aqueous solution of -0.30 to -1.60 V using an aqueous solution of 3 at a current density of 3 to 30 A / dm 2 and a raw material conversion rate of 30 to 70 mol%. Method for producing polyfluoroaromatic aldehyde. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the cathode is a solid metal amalgam. 3. Claim 1 wherein the electrolytic solution is an aqueous sulfuric acid solution.
Item 3. The production method according to item 2 or 2. 4. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrolytic solution contains an onium salt. 5. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyfluoroaromatic carboxylic acid is pentafluorobenzoic acid.
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