JP2865421B2 - 塩化３―トリフルオロメチルベンジルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、塩化３−トリフルオロメチルベンジル（３
−トリフルオロメチルベンジルクロライド）の製造方法
に関する。本発明は、また、塩化３−トリフルオロメチ
ルベンジルを経て重要な中間体である（３−トリフルオ
ロメチル−フェニル）アセトニトリルの製造方法にも関
する。

〔背景技術〕

化合物（３−トリフルオロメチル−フェニル）アセト
ニトリルは農薬及び医薬にとって重要な中間体であり、
塩化３−トリフルオロメチルベンジルをシアン化ナトリ
ウムで処理することにより直接製造することができる。
例えば、（３−トリフルオロメチル−フェニル）アセト
ニトリルは、米国特許第4,568,376号明細書に記載され
た除草剤を製造するための中間体である。しかし、経済
的に有利なやり方で多量の（３−トリフルオロメチル−
フェニル）アセトニトリルを製造するためには、化学性
（例えば、選択性及び合成工程の収率）、試薬の使用、
及び諸工程を行うのに用いられる装置の両方で経済的に
可能な塩化３−トリフルオロメチルベンジルの合成を考
え出す必要がある。

従って、本発明の一つの目的は、塩化３−トリフルオ
ロメチルベンジル及び（３−トリフルオロメチル−フェ
ニル）アセトニトリルの新しい製造方法を与えることで
ある。

本発明の更に別の目的は、塩化３−（クロロメチル）
ベンザル（ここではCMBC又はα，α，α′−トリクロロ
−ｍ−キシレンとして時々言及する）を選択的にモノク
ロル化して３−（クロロメチル）ベンゾトリクロリド
（ここでは時々CMBTCとして言及する）を形成するため
の改良された方法を与えることであり、その後者ものは
塩化トリフルオロメチルベンジルを形成するための重要
な中間体である。

本発明のこれら及び他の目的は以下の記載、図面、請
求の範囲、及び本発明の実施例から明らかになるであろ
う。

〔発明の開示〕

本発明は、（３−トリフルオロメチル−フェニル）ア
セトニトリル及びその前駆物質である塩化３−トリフル
オロメチルベンジルを製造するための新規な方法を与え
る。この方法は一般にテトラ−、ペンタ−、ヘキサ−ク
ロロ−ｍ−キシレンの形成を最小にしながら、α，α，
α′−トリクロロ−ｍ−キシレン（CMBC）の収率を最大
にする条件でｍ−キシレンを塩素化することを含んでい
る。次にCMBCを、CMBTCの形成を最大にし、エーテルの
如き望ましくない副生成物の形成を最小にする強塩基条
件で塩素化剤により塩素化してCMBTCへ選択的に転化す
る。次にCMBTCをフッ化水素で処理することにより塩化
トリフルオロメチルベンジルへ転化する。続くシアン化
ナトリウムによる処理により（３−トリフルオロメチル
−フェニル）アセトニトリルを生成する。本発明の一層
完全な記述及びその好ましい態様を次の詳細な記述の中
で与える。

〔好ましい態様についての記述〕

本発明は、（３−トリフルオロメチル−フェニル）ア
セトニトリル及びその前駆物質である塩化３−トリフル
オロメチルベンジルを次の工程に従い製造する新規で有
利な方法を与えるものである。

第一工程は、ｍ−キシレンを分子状塩素で、紫外線又
は化学的開始剤により触媒作用を与えた遊離ラジカル条
件で処理することにより塩素化することを含む。ピリジ
ン、トリアルキル−又はトリアリール−ホスフェート、
又は当分野で知られた他のものの如き除去剤（scavenge
r）を添加して、環塩素化副生成物の形成を抑制するよ
うにしてもよい。反応は、キシレン及び低次（三塩素化
よりも低い）塩素化副生成物が、再循環することができ
ない四、五、又は六塩素化ｍ−キシレンよりも主たる副
生成物になるような条件下で行われるのがよい。これは
ｍ−キシレンの温度を大気圧で約100℃〜130℃の間に維
持し、紫外線を照射しながら塩素ガスを液体にゆっくり
通すことにより達成することができる。開始時又はバッ
チ処理の場合には、これはキシレン１モル当たり約３モ
ルの塩素が吸収されるまで継続される。この点で反応混
合物は希望のα，α，α′−トリクロロ−ｍ−キシレン
（CMBC）の約35〜45モル％（好ましくは約40モル％）含
有するであろう。反応が完了した時、混合物を蒸留し、
軽い留分（三塩化より少ないもの）を再循環する。キシ
レンに添加されたこれら再循環された軽い留分の塩素化
中、キシレン１モル当たり約1.9モルの塩素が吸収され
るまで塩素を添加する〔この場合も、反応混合物中約35
〜45モル％（好ましくは約40モル％）のCMBCの形成に相
当する〕。α，α，α′−トリクロロ−ｍ−キシレン
（CMBC）は、蒸留して90％より大きな純度で得ることが
できる。この工程の特に好ましい態様として、α，α，
α′−トリクロロ−ｍ−キシレン（CMBC）を蒸留せず
に、粗製材料（約純度70％）として次の工程へ送る。低
次塩素化物質の再循環（これによって塩素及びキシレン
の消費を最少にし、廃棄物の生成を最少にする）及び入
念な蒸留を回避できることはこの方法の特に有利な点で
ある。

本発明による第二工程では、第一工程の反応混合物か
らの蒸留した純粋な形、又は第一工程の反応混合物のま
まの粗製物の形のα，α，α′−トリクロロ−ｍ−キシ
レン（CMBC）を、水性強塩基の存在下で塩素化剤、好ま
しくはヘキサクロロエタンで処理し、CMBCを選択的にモ
ノクロル化して約85％以上の収率でCMBTCを形成する。
このことは思いがけない利点になっている。なぜなら、
収率が高いのみならず、選択性も得られ、同時に発泡
（この種の反応では、反応中の共沸蒸留により通常除去
することが必要な副生成物として水の形成により普通に
発生する）の消滅の如き他の望ましい工程状態も達成す
ることができる。別法として、塩素化は四塩化炭素又は
四塩化炭素とヘキサクロロエタンとの混合物をヘキサク
ロロエタンの代わりに塩素化剤として用いることにより
行なってもよいが、それ程好ましいものではない。

本発明による選択性及び収率を得るための好ましい条
件は、水性強塩基、好ましくは水酸化ナトリウム又は水
酸化カリウムを、好ましくは50％より大きく、最も好ま
しくは少なくとも75％の水酸化ナトリウム（又は水酸化
カリウム）の濃厚な水溶液として、転化すべきCMBC1当
量当たり約２〜３当量の塩基を与えるのに充分な量で用
いることである。

更に、反応の副生成物として水の生成に伴って水溶液
中高濃度の水を使用することは、通常反応中に共沸蒸留
により水を除去することが必要になり、その方法では通
常還流条件を必要とし、それは望ましくない発泡を惹き
起こす。しかし、固体の水酸化カリウム又は水酸化ナト
リウムは同様に望ましくない。なぜなら、達成される収
率及び選択性が有利ではないからである。

上述の如く、好ましい塩素化剤であるヘキサクロロエ
タンを溶液中高い濃度で約２当量以下で使用することが
特に有利である。ヘキサクロロエタンは常温では固体な
ので、最少量の溶媒を用いて溶液を形成するのが好まし
い。付加的利点は、二つの塩素原子が失われて、ヘキサ
クロロエタンがテトラクロロエタンに転化し、それが今
度は分子状塩素による再塩化の後再循環することができ
ることである。ヘキサン、トルエン等の如き或る適当な
不活性溶媒及びそれらの相容性の混合物を少量用いるこ
とができ、好ましい。特に好ましい溶媒はテトラクロロ
チレンである。なぜなら、それは反応の同時生成物であ
り、ヘキサクロロエタンと共に容易に再循環することが
できるからである。ヘキサクロロエタン及び塩素化され
た反応物及び副生成物は水に不溶性であるので、反応は
二相で行われ、従って相間移動（phase transfer）触媒
を用いるのが好ましい。好ましい触媒は、ハロゲン化ｎ
−ドデシル−トリメチルアンモニウムの如き長鎖トリア
ルキルアンモニウム ハロゲン化物である。テトラブチ
ルアンモニウム塩の如きアルキルアンモニウム塩も用い
ることができる。反応の温度は大気圧で約40〜120℃の
範囲内にあるのが好ましい。反応は約３〜６時間行われ
るのが好ましい。反応の時間・温度変化は重要であるこ
とが見出されている。なぜなら、もし反応が余りにも長
くなり過ぎると、望ましいCMBTC生成物の収率が減少し
始めるからである。

次の表中、ガスクロマトグラフによる粗製物分析及び
最終生成物の分離による実際の収率により測定した希望
のCMBTC生成物の収率が示されている。次の表は、水酸
化物の当量が1.2当量〜４当量に変化し、ヘキサクロロ
エタンの当量が1.1当量〜２当量に変化したことを示し
ている。反応は、水性相中の初期水酸化物濃度から最終
的水性相中の水酸化物濃度まで検出した。ROR％は、望
ましくないエーテル生成物の形成％を示す。最後に反応
時間が与えられている。４当量の水酸化物（50重量％の
初期水酸化物濃度）を用いた表の最初の二つの例は、反
応中水を共沸除去する必要があった。水中75％（重量）
以上の初期濃度の水酸化物濃度では、反応から水を共沸
蒸留する必要はなかった。従って、反応は還流下で行う
必要はなく、発泡は起きなかった。従って、約２当量の
ヘキサクロロエタン及び約２〜３当量の水酸化物を使用
することにより、反応生成物を副生成物により不必要に
汚染することなく、希望の生成物の転化率を最大にする
（約85％以上の収率を得る）ことができることが見出さ
れている。

反応混合物から有機相を分離し、水で洗浄し、蒸留
し、過剰のヘキサクロロエタン及び同時生成物のテトラ
クロロエチレンを再循環することにより、反応混合物か
らCMBTCを取り出し、精製することができる。α，α，
α，α′−テトラクロロ−ｍ−キシレン（CMBTC）を次
に迅速に蒸留してエーテルの如き非揮発性副生成物を除
去してもよい。もしこの第二工程を実質的に純粋なα，
α，α′−トリクロロ−ｍ−キシレン（CMBC）を用いて
行うならば生成物のCMBTCは高純度のものになる。軽質
物質を蒸留して再循環だけした後、CMBCを第二工程に入
れる特に好ましい態様では、生成物CMBTCは約15〜30％
のα，α，α，α′，α′，α′−ヘキサクロロ−ｍ−
キシレン（CMBC中のテトラ−及びペンタ−クロロ−ｍ−
キシレン不純物から誘導される）を含むであろう。この
粗製CMBTCは蒸留して90％より高い純度にすることがで
きるが、付加的精製を行うことなく第三工程へ送るのが
好ましい。

反応の第三工程は、CMBTCをフッ化水素でフッ素化す
ることを含み、それによってトリクロロメチル基が、CM
BTCのクロロメチル基にフッ素化、加水分解、又は他の
望ましくない副反応を起こすことなくトリフルオロメチ
ル基に選択的に転化される。反応条件の典型的な選択に
は、 1.約０〜15℃の温度範囲で大気圧での液体フッ化水素に
よるフッ素化、 2.ほぼ大気圧で、好ましくは約25〜120℃の温度範囲で
液体フッ化水素によるフッ素化、 3.大気圧以上で、好ましくは約50〜120℃の温度範囲で
ガス状フッ化水素によるフッ素化、 が含まれるが、それらに限定されるものではない。

上記場合、アンチモン、燐、タンタル、ニオブ等のフ
ッ化物及び塩化物の如きベンゾトリクロリドからベンゾ
トリフルオリドへの転化のための当分野で知られた触媒
を添加して、フッ素化の速度及び（又は）選択性を向上
させるようにしてもよい。

この反応の希望の生成物は、α，α，α−トリフルオ
ロ−α′−クロロ−ｍ−キシレンである。粗製CMBTCが
供給された合成の第二段階の特に好ましい態様では、不
純物のα，α，α，α′，α′，α′−ヘキサクロロ−
ｍ−キシレンはフッ素化中対応するヘキサフルオロ−ｍ
−キシレンに転化され、それは容易に蒸留除去されて純
粋な状態の生成物を与える。

本発明の方法の特別な利点は、高沸点のトリクロロ
−、テトラ−、ペンタ−、及びヘキサン−クロロキシレ
ンの困難な分別蒸留を行う必要がないことである。なぜ
なら、望ましくない不純物はその工程を通って先へ送ら
れ、最終的には低沸点の容易に除去されるヘキサフルオ
ロ−ｍ−キシレンに転化されるからである。ヘキサクロ
ロ−ｍ−キシレンの存在により生ずるフッ化水素消費量
の僅かな増大によるコストは、得られる工程の簡単化に
より補償されて余りあるものである。

本発明による第四工程は、α，α，α′−トリフルオ
ロ−α′−クロロ−ｍ−キシレンをアルカリ金属シアン
化物で処理して（３−トリフルオロメチル−フェニル）
アセトニトリルを生成させることを含む。これは、トリ
フルオロクロロ−ｍ−キシレンとアルカリ金属シアン化
物、好ましくはシアン化ナトリウムを水中で第四アンモ
ニウム塩、好ましくはアリコット（Aliquat）（商標
名）336（塩化メチルトリカプリルアンモニウム）又は
アリコット４（塩化ドデシルトリメチルアンモニウ
ム）、又はクラウンエーテルの如き相間移動触媒の存在
下で混合することにより達成することができる。共存溶
媒、好ましくはメタノール又は他の低級アルコール、ア
セトニトリル等の如き水と混和できるものを添加しても
よい。約70〜80℃、好ましくは78℃で約６〜９時間、好
ましくは約８時間の反応時間の後、混合物を水で希釈
し、有機相を分離し、そこから（３−トリフルオロメチ
ル−フェニル）アセトニトリルを、例えば蒸留により分
離することができる。この工程の収率は典型的には約90
〜92％であり、98％より高い純度分析値を有する。

（３−トリフルオロメチル−フェニル）アセトニトリ
ルは重要な化学的中間体であり、塩化３−トリフルオロ
メチルベンジルはその薬品を製造するための重要な中間
体である。更に、塩化３−トリフルオロメチルベンジル
は種々のメタ二官能性ベンゼンを製造するための重要な
中間体である。

次の実施例は、一般に本発明を例示し、更に本発明の
種々の態様の幾つかを例示するために与えるものであ
る。これらの実施例は本発明の新規な方法を例示するた
めに与えるものであり、その範囲を限定するものではな
い。

実施例１ α，α，α′−トリクロロ−ｍ−キシレンの製造 ｍ−キシレン（3226g、30モル）を、還流凝縮器及び
ガス導入（分散）管を具えた5l三口フラスコに入れた。
ピリジン（3.0モル）を添加し、混合物を125℃に加熱し
た。フラスコを市販太陽灯（GE）で連続的に照射し、塩
素ガスを溶液に通過させた。塩素の流れを調節すること
により温度を125〜130℃に維持した。合計5298g（74.6
モル）の塩素を19時間に亙って添加した。得られた塩素
化キシレン混合物は次の組成を持っていた： α−クロロキシレン 3.5％ α，α−ジクロロキシレン 4.6％ α，α′−ジクロロキシレン 38.8％ α，α，α′−トリクロロキシレン 36.6％ テトラクロロキシレン 6.2％ 残余他のもの。

混合物を20皿のオルダーショー（Oldershaw）カラム
で分別蒸留し、92％の分析値を持つα，α，α′−トリ
クロロキシレン1393gを与えた。81.4％の分析値を持つ
別の462gが別に得られた。軽質留分は再循環するために
保存された。

実施例２ α，α，α，α′−テトラクロロキシレンの製造 α，α，α（22.5g、分析値93.2％、0.1モル）をテト
ラクロロエチレン18mlの中に溶解した。ヘキサクロロエ
タン（59.2g、0.25モル）、水酸化カリウム（12.8g、8
7.7％、0.2モル）、水（2.13g）、及び塩化ドデシルト
リメチルアンモニウム（0.255g、0.001モル）を添加し
た。混合物をよく撹拌しながら75℃で2.5時間加熱し
た。反応物を30mlの水及び18mlのテトラクロロエチレン
で急冷した。有機相を分離し、水で洗浄した。過剰の溶
媒及びヘキサクロロエタンを蒸留除去し、純度84％の
α，α，α，αの収率85.2％が得られた。

実施例３ α，α，α−トリフルオロ−α′−クロロ−ｍ−キシレ
ンの製造 液体フッ化水素（200g、10モル）を１のハステロイ
（Hastelloy）Ｂオートクレーブ中に導入した。α，
α，α，α′−テトラクロロキシレン（84％、290g、１
モル）を、混合物を激しく撹拌し、０〜10℃に維持（冷
却）しながらゆっくり添加した。塩化水素ガスを還流凝
縮器を通って通気させながら、凝縮したフッ化水素をオ
ートクレーブへ戻した。添加が完了した後（２時間）、
塩化水素の発生が止むまで更に１時間混合物を撹拌し
た。混合物を室温へ暖め、過剰のフッ化水素を蒸発させ
た。残った有機相を水（500ml）及び10％水酸化ナトリ
ウム（500ml）で洗浄した。生成物を減圧下で蒸留し、
生成物（165g、収率85％、分析値93％）を与えた。軽質
留分は主にヘキサフルオロ−ｍ−キシレンを含み、ポッ
ト残留物は幾らかの部分的にフッ素化された物質を含ん
でいた。

実施例４ α，α，α−トリフルオロメチルフェニル−アセトニト
リルの製造 上記実施例３からの生成物（2.0モル）を、水（520m
l）、アセトニトリル（１）、シアン化ナトリウム
（2.2モル）、及び塩化メチルトリカプロイルアンモニ
ウム（アリコット336）（0.04モル）と一緒にした。混
合物を撹拌し、78℃で８時間加熱した。アセトニトリル
を真空中で40℃で除去した。残留物を更に520mlの水で
希釈し、有機相を分離し、MgSO₄上で乾燥した。粗製生
成物（338g）を10枚皿のオルダーショーカラムにより2m
mHgで蒸留した。分析値91％の初期留分（78g）をとり、
次に分析値98％の主要留分273gを得た。ポット残留物は
36gになった。

本発明を特別な態様に関して記述してきたが、その詳
細な点は限定的なものと解釈すべきではなく、本発明の
本質及び範囲から離れることなく種々の態様及び変更を
採用することができることは明らかであり、そのような
同等の態様は本発明の範囲に含まれるものであることは
分かるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C07C 255/50,253/14,22/08,17/14

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】式I: の化合物の製造方法において、 A.m−キシレンを塩素化してα，α，α′−トリクロロ
   −ｍ−キシレンを含む塩素化混合物を形成し、 B.前記α，α，α′−トリクロロ−ｍ−キシレンを、四
   塩化炭素、ヘキサクロロエタン、及びそれらの混合物か
   らなる群から選択された塩素化剤で、50重量％より多い
   水酸化物塩基を含む水溶液及び相間移動触媒の存在下、
   大気圧で40〜120℃の範囲の温度で処理してα，α，
   α，α′−テトラクロロ−ｍ−キシレンを形成し、 C.前記α，α，α，α′−テトラクロロ−ｍ−キシレン
   を、少なくとも化学量論的量のフッ素化剤で処理して
   α，α，α−トリフルオロ−α′−クロロ−ｍ−キシレ
   ンを形成し、 D.前記α，α，α−トリフルオロ−α′−クロロ−ｍ−
   キシレンをアルカリ金属シアン化物で処理して前記式Ｉ
   の化合物を形成させる、 諸工程からなる製造方法。
2. 【請求項２】式II: の化合物の製造方法において、 A.m−キシレンを塩素化してα，α，α′−トリクロロ
   −ｍ−キシレンを含む塩素化混合物を形成し、 B.前記α，α，α′−トリクロロ−ｍ−キシレンを、四
   塩化炭素、ヘキサクロロエタン、及びそれらの混合物か
   らなる群から選択された塩素化剤で、50重量％より多い
   水酸化物塩基を含む水溶液及び相間移動触媒の存在下、
   大気圧で40〜120℃の範囲の温度で処理してα，α，
   α，α′−テトラクロロ−ｍ−キシレンを形成し、 C.前記α，α，α，α′−テトラクロロ−ｍ−キシレン
   を、少なくとも化学量論的量のフッ素化剤で処理して前
   記式IIの化合物を形成させる、 諸工程からなる製造方法。
3. 【請求項３】工程Ａで形成された混合物からモノクロル
   化、ジクロル化、及び未クロル化キシレンを蒸留して取
   り出し、それらキシレンを再循環する工程を更に含む請
   求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】工程Ｂでの塩素化剤が、その工程Ｂにより
   テトラクロロエチレンに転化されるヘキサクロロエタン
   からなり、更に前記テトラクロロエチレンを塩素で処理
   してヘキサクロロエタンを再生し、それを塩素化剤とし
   て前記工程Ｂに再循環する工程を含む請求項１又は２に
   記載の方法。
5. 【請求項５】工程Ｂの塩素化剤がヘキサクロロエタン又
   は分子状塩素からなり、工程Ｃのフッ素化剤がフッ化水
   素からなる請求項１又は２に記載の方法。
6. 【請求項６】工程Ｄのアルカリ金属シアン化物塩がシア
   ン化ナトリウムからなる請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】工程Ｂの塩素が、α，α，α′−トリクロ
   ロ−ｍ−キシレン１当量当たり２〜３当量の塩基の量で
   与えられる請求項１又は２に記載の方法。
8. 【請求項８】相間移動触媒がテトラアルキルアンモニウ
   ム塩からなる請求項１又は２に記載の方法。
9. 【請求項９】工程Ｂが約３〜約６時間の時間行われる請
   求項１又は２に記載の方法。
10. 【請求項１０】工程Ｂで用いられる液体反応混合物が、
    その工程の生成物が溶解するヘキサクロロエタン含有有
    機相からなる請求項１又は２に記載の方法。
11. 【請求項１１】充分な量の分子状塩素が用いられ、その
    結果混合物が約35〜45モル％のα，α，α′−トリクロ
    ロ−ｍ−キシレンを含有する時、塩素化が完了する請求
    項５に記載の方法。