JP2901237B2

JP2901237B2 - ２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオロ安息香酸とその製法及びその誘導体の製法。

Info

Publication number: JP2901237B2
Application number: JP2515798A
Authority: JP
Inventors: 田昌彦吉; 正典佐々木; 夕秀典新
Original assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Current assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: JPH10182563A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医薬、農薬、感光材料
及び液晶材料等の中間原料として有用な、新規化合物で
ある２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオ
ロ安息香酸及びその製法、並びに、テトラフルオロアン
トラニル酸の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テトラフルオロ無水フタル酸（以下、Ｆ
_４ＰＡｈと略称することがある）の合成法としては、英
国特許番号第９８６８９２号公報などに次式に示すよ
うに、テトラフルオロフタル酸（以下、Ｆ_４ＰＡと略称
することがある）を無水トリフルオロ酢酸により脱水す
る方法が提案されている。

【０００３】

【化１】

【０００４】しかしながら上記の無水トリフルオロ酢酸
は高価である上、生成するトリフルオロ酢酸が腐蝕性の
強い物質であるという問題点があり、工業的に実施する
のは困難であった。

【０００５】テトラフルオロアントラニル酸（以下、Ｆ
_４ＡＡと略称することがある）の合成法としては、次式
に示すようにテトラフルオロフタルイミドのホフマン
転位反応による方法が提案されている〔英国特許番号第
９８６８９２号及び”日本化学会誌”１９７２、第２０
２〜２０４頁〕。

【０００６】

【化２】しかし上記の方法では、原料のテトラフルオロフタルイ
ミドの合成に当って、次式に示すようにＦ_４ＰＡｈと
アンモニアとを２８０℃程度の高温に加熱して反応させ
る方法（英国特許番号第９８６８９２号）、又は、次式
に示すようにテトラフルオロフタロニトリルを濃硫酸
中で加水分解反応させる方法［”日本化学会誌”１９７
２、第２０２〜２０４頁］によっており、

【０００７】

【化３】

【０００８】

【化４】式の反応の場合、高温下、原料のＦ_４ＰＡｈを溶融し
反応を行うため、反応終了後固化した反応混合物より生
成物を取り出すのが困難であり、アミノトリフルオロフ
タルイミド等の副生成物の混入を避けるのがむずかし
い。また式の反応の場合、反応終了後濃硫酸性の反応
液を多量の氷水中に注ぐことにより目的とする生成物の
結晶を得ているが、これらを工業的に実施するのは容易
でない。また、２，３，４，５−テトラフルオロアニリ
ン（以下、Ｆ_４Ａｎと略称することがある）の合成法と
しては、英国特許番号第１２３７３６４号公報に次式
及びに示すように、１，２，３，４−テトラフルオロ
ベンゼンをニトロ化して２，３，４，５−テトラフルオ
ロニトロベンゼンを得、次いでこれを濃塩酸中で錫と接
触させて還元してＦ_４Ａｎを得る方法が提案されてい
る。

【０００９】

【化５】

【００１０】

【化６】なお、出発原料の１，２，３，４−テトラフルオロベン
ゼンは、Ｆ_４ＰＡの脱炭酸反応により得られることが知
られている。［”Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．”，１９６
１，第１５７６頁；特開昭６１−４３１３０号公報；
等］。しかし上記の方法では、特にニトロ化工程（式
）において濃硫酸と濃硝酸との混液という極めて酸化
力の強いものを用いる上、原料及び生成物からのフッ素
の脱離及びフッ化水素酸の発生という問題もあって、工
業的実施に当っては、反応装置の材質の選択やフッ化水
素酸の大気中への放散防止など困難な問題がある。

【００１１】

【発明の解決しようとする問題点】本発明者等は、従来
技術が有していた前述の問題点を解消すべく検討を行っ
た結果、Ｆ_４ＰＡを、該Ｆ_４ＰＡ及びＦ_４ＰＡｈに対し
て不活性な有機溶媒の存在下に加熱するだけで容易に脱
水してＦ_４ＰＡｈを得た。

【００１２】このＦ_４ＰＡｈを出発原料として用い、こ
れに水性溶媒中でアンモニアを作用させた後、水酸化ナ
トリウム等のアルカリ性物質と反応させることにより、
２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオロ安
息香酸塩が得られ、次いでこれに次亜ハロゲン酸塩とア
ルカリ性物質とを加えてホフマン転位反応させることに
より容易にテトラフルオロアントラニル酸塩（以下、Ｆ
_４ＡＡ塩と略称することがある）とすることができ、こ
れを酸で遊離化することによりＦ_４ＡＡを単離すること
ができた。

【００１３】また、２−カルバモイル−３，４，５，６
−テトラフルオロ安息香酸塩（以下、Ｆ_４ＣＢＡ塩と略
称することがある）を酸により遊離化させることにより
２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオロ安
息香酸（以下、Ｆ_４ＣＢＡと略称することがある）を生
成させ得ることも見出した。なお、該２−カルバモイル
−３，４，５，６−テトラフルオロ安息香酸及びその塩
については”Ｃｈｅｍ．Ａｂｓｔｒａｃｔ”にも記載が
なく新規物質である。

【００１４】

【問題点を解決するための手段】本発明は、先ず、

【００１５】テトラフルオロフタル酸を、該テトラフル
オロフタル酸可溶性であって且つテトラフルオロフタル
酸及びテトラフルオロ無水フタル酸に対して不活性な有
機溶媒の存在下に加熱してテトラフルオロ無水フタル酸
を得、

【００１６】テトラフルオロ無水フタル酸にアンモニア
を反応させた後、アルカリ性物質と反応させることによ
り２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオロ
安息香酸塩を得、次いでこれに次亜ハロゲン酸塩及びア
ルカリ性物質を反応させてなることを特徴とするテトラ
フルオロアントラニル酸の製法、に関し、さらに、

【００１７】テトラフルオロ無水フタル酸にアンモニア
を反応させた後、アルカリ性物質と反応させてなること
を特徴とする２−カルバモイル−３，４，５，６−テト
ラフルオロ安息香酸の製法、および、新規物質である該
２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオロ安
息香酸、に関するものである。以下、本発明を詳細に説
明する。

【００１８】脱水反応工程（Ａ）本発明方法は先ず、Ｆ_４ＰＡを、該Ｆ_４ＰＡ及び反応生
成物たるＦ_４ＰＡｈに対して不活性な有機溶媒の存在下
に加熱して次式のように脱水反応を起させ、Ｆ_４ＰＡ
ｈを合成する。

【００１９】

【化７】本発明において、「Ｆ_４ＰＡ及びＦ_４ＰＡｈに対して不
活性」とは、溶媒がＦ_４ＰＡ及びＦ_４ＰＡｈに対して付
加反応、縮合反応、エステル交換反応等のＦ_４ＰＡｈ生
成にとって不都合な反応を起こさないことを意味する。

【００２０】このような有機溶媒としては、特に限定さ
れるものではないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、メシチレン、エチルベンゼン、クメン、シメン
等の芳香族炭化水素が好適である。これらのうち、水と
共沸性を有し、且つ、高い脱水反応速度維持性と溶媒除
去性に優れた沸点１００〜１６０℃の芳香族炭化水素
（例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメ
ン）が特に好ましい。

【００２１】これら溶媒の使用量としては必ずしも限定
されるものではないが、好ましくは出発原料であるＦ_４
ＰＡを反応工程（Ａ）の反応温度において溶解し得る量
の上記の如き有機溶媒を用いるのが好ましく、通常、Ｆ
_４ＰＡ１ｇに対して例えば、０．５〜２０ｍｌ、特には
１〜５ｍｌ程度の量を例示することができる。

【００２２】この工程（Ａ）の反応はこれらの溶媒の加
熱還流下で行うのがよく、反応系内より水が留出しなく
なった時点を終点とすればよい。反応条件は、用いる溶
媒によってきまり、一般に反応温度６０〜２００℃、好
ましくは８０〜１５０℃、反応時間１〜１０時間である
が、例えば溶媒としてトルエンを用いた場合には、反応
温度約９０〜１１０℃、反応時間約４時間である。反応
終了後、反応系より溶媒を留去することにより、Ｆ_４Ｐ
Ａｈを得ることができる。また、溶媒としてトルエンを
用いた場合には、Ｆ_４ＰＡｈのトルエンに対する溶解度
が低いため、反応終了後反応系を冷却し、析出した結晶
を濾過し乾燥するだけで高純度のＦ_４ＰＡｈを高収率で
得ることができる。

【００２３】カルバモイル化反応工程（Ｂ）本発明方法は、次いで前記工程（Ａ）で得られたＦ_４Ｐ
Ａｈを出発原料とし、例えば水溶媒中でこれにアンモニ
アを反応させた後、アルカリ性物質を反応させることに
よって次式のごとくＦ_４ＣＢＡ塩を合成する。

【００２４】

【化８】この反応におけるアンモニアの使用量はＦ_４ＰＡｈ１モ
ルに対して、理論的には１モルであるが、通常１〜５モ
ル、好ましくは１〜２モル、特に好ましくは１．０〜
１．１モル用いるのがよい。

【００２５】また前記のアルカリ性物質としては、この
反応工程（Ｂ）の反応を阻害しないものであれば特に制
限されるものではなく、例えば、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；例えば、水
酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属
の水酸化物；例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリ
ウム、リン酸正ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、
リン酸二水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、蓚酸一水素
ナトリウム等の無機酸または有機酸の金属塩であって、
その水溶液がアルカリ性を呈するもの；アンモニア；例
えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタ
ノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエ
タノールアミン等のＮ−Ｈ結合を有しないモノアミン
類；例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルエチレン
ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメ
チレンジアミン等のＮ−Ｈ結合を有しないジアミン類；
例えば、アミジン、グアニジン等のその他のアルカリ性
有機化合物等を例示することができる。

【００２６】これらのアルカリ性物質のうち、入手の容
易性、反応収率の良さ等の観点より、アルカリ金属の水
酸化物またはアンモニアを用いるのが好ましい。なお、
Ｆ_４ＣＢＡを単離することなく得られた反応液をそのま
ゝ用いて引続き次のホフマン転位反応（Ｃ）を行う場合
には、該反応工程（Ｃ）における副反応抑制の観点から
アルカリ金属の水酸化物の使用が特に好ましい。

【００２７】上記アルカリ性物質の使用量は、Ｆ_４ＰＡ
ｈ１モルに対して、理論的には１当量であるが、通常１
〜５当量、好ましくは１〜２当量、特に好ましくは１．
０〜１．２当量である。

【００２８】反応溶媒としては水溶媒の使用が好まし
く、その使用量は、Ｆ_４ＰＡｈ１ｇに対して、例えば２
〜１０ｍｌ程度の量を例示することができる。

【００２９】反応温度としては、通常０〜８０℃、好ま
しくは０〜４０℃、特に好ましくは、０〜２０℃とする
のがよい。反応時間は、アンモニアとの反応及びアルカ
リ性物質との反応共に、それぞれ通常３分〜４時間、好
ましくは１０分〜２時間とするのがよい。

【００３０】反応終了後、反応液はそのまま次のＦ_４Ａ
Ａ生成反応であるホフマン転位反応に用いることができ
る。また、反応液は、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の強
酸を加えてｐＨを約４以下、好ましくは約１〜３程度に
し、析出する結晶を濾別・乾燥することによって文献未
載の新規化合物であるＦ_４ＣＢＡを得ることができる。

【００３１】ホフマン転位反応工程（Ｃ）本発明方法においてはさらに、前記カルバモイル化反応
工程（Ｂ）で得られたＦ_４ＣＢＡまたはその塩を用い、
これに次亜ハロゲン酸塩及びアルカリ性物質を反応させ
ることによりホフマン転位反応を起させ、Ｆ_４ＡＡを生
成させることができる。

【００３２】上記の反応は水溶媒中で行うのがよく、前
記工程（Ｂ）で得られたＦ_４ＣＢＡの水溶液に次亜ハロ
ゲン酸塩水溶液及びアルカリ性物質の水溶液を滴下混合
することにより容易に進行する。なお、Ｆ_４ＣＢＡの水
溶液の代りに前記工程（Ｂ）の終了後の反応液をそのま
ゝ用いることもできる。また、次亜ハロゲン酸塩水溶液
とアルカリ性物質の水溶液とは予め混合しておいてもよ
い。

【００３３】前記の次亜ハロゲン酸塩としては、例え
ば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜
塩素酸カルシウム等の次亜塩素酸塩類；例えば、次亜臭
素酸ナトリウム、次亜臭素酸カリウム等の次亜臭素酸塩
類；等を例示することができる。これらのうち、入手の
容易性などの理由から次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素
酸ナトリウムの使用が好ましい。

【００３４】前記のアルカリ性物質としては、前記工程
（Ｂ）において用いられると同様のものが使用でき、好
適には該工程（Ｂ）におけると同様の理由によりアルカ
リ金属の水酸化物の使用がよい。一例として、前記工程
終了後の、例えば、２−カルバモイル−３，４，５，６
−テトラフルオロ安息香酸ナトリウムを含有する反応液
を用い、これに次亜ハロゲン酸塩として次亜塩素酸ナト
リウム、アルカリ性物質として水酸化ナトリウムを用い
た場合の本反応工程（Ｃ）の反応式を例示すると次の通
りと考えられる。

【００３５】

【化９】本反応工程（Ｃ）における次亜ハロゲン酸塩の使用量
は、上式より明らかなように、Ｆ_４ＣＢＡ１モルまた
はその塩１当量に対して、理論的には１当量であるが、
通常１〜５当量、好ましくは１．０〜１．５当量であ
る。

【００３６】また、アルカリ性物質の使用量は、理論的
にはＦ_４ＣＢＡ１モルに対して３当量、Ｆ_４ＣＢＡ塩１
当量に対して２当量となるが、実際には反応系のｐＨが
約９以下とならないように保っておけばよく、Ｆ_４ＣＢ
Ａ１モルまたはＦ_４ＣＢＡ塩１当量に対して、通常２〜
５当量、好ましくは２．１〜３当量の範囲がよい。

【００３７】反応条件としては、通常、反応温度０〜８
０℃、反応時間１０分〜５時間程度の条件が採用でき、
特に、１０〜４０℃で３０分〜２時間反応させた後５０
〜８０℃で３０分〜２時間反応させるのがよい。反応に
用いる溶媒の使用量は特に限定されるものではなく、Ｆ
_４ＣＢＡ１モルまたはＦ_４ＣＢＡ塩１当量に対して約１
０〜５０ｍｌ程度の量を例示できる。反応終了後、反応
液に硫酸、塩酸、硝酸等の強酸を加えてｐＨ約３〜１程
度にし、析出してくる結晶を濾別・乾燥することにより
Ｆ_４ＡＡを得ることができる。

【実施例】以下、実施例により本発明を一層具体的に説
明する。

【００３８】製造例１水分定量管、冷却還流管と温度計を備えた４口フラスコ
にテトラフルオロフタル酸（Ｆ_４ＰＡ）４７．６ｇ（約
０．２モル）及びキシレン２００ｍｌを加え、水分を除
きながら加熱還流下、約３時間水の留出がなくなるまで
反応させた。反応終了後キシレンを減圧下留去し、得ら
れた結晶を更に６０℃にて減圧下乾燥することにより、
テトラフルオロ無水フタル酸（Ｆ_４ＰＡｈ）の結晶４
３．１ｇ（約０．１９６モル；収率９８％）を得た。得
られたＦ_４ＰＡｈの物性値は次の通りであった。マススペクトル（ＥＩ）：Ｗ／Ｚ＝２２０（Ｍ^＋）、１７６（Ｍ−ＣＯ_２）、１４８（１７６−ＣＯ）融点：９３．０〜９４．５℃

【００３９】実施例１２００ｍｌビーカー中でテトラフルオロ無水フタル酸２
２ｇ（０．１モル）を７０ｍｌの水に懸濁し、氷水で冷
却しほぼ１０℃の内温を保つ様に１１ミリモル／ｇ濃度
のアンモニア水２０ｇ（約０．２２モル）を１０分かけ
て滴下した後、引続き１０分間攪拌を継続した。得られ
た反応液を氷冷しながら攪拌下７０重量％硫酸を加えて
ｐＨをほゞ１とし、さらに約１０分間攪拌を続けた。析
出した結晶を濾別し、これを５０ｍｌの氷水で２回洗浄
し、４０℃で減圧下乾燥することにより２−カルバモイ
ル−３，４，５，６−テトラフルオロ安息香酸（Ｆ_４Ｃ
ＢＡ）１５．９ｇ（約０．０６７モル；収率６７％）を
得ることができた。得られたＦ_４ＣＢＡの物性値は次の
通りであった。マススペクトル（ＥＩ）：Ｗ／Ｚ＝２２１（Ｍ−１６）、２２０（Ｍ−１７）、１９３、１７７、１４９、１４８ＩＲ（ＫＢｒ法による）：３３８０ｃｍ^−１、３３２０ｃｍ^−１、３２５０ｃｍ^−１、１７１５ｃｍ^−１、１６６５ｃｍ^−１、１６３０ｃｍ^−１、融点：１３５〜１３７℃

【００４０】実施例２実施例１において、アンモニア水２０ｇ（約０．２２モ
ル）を１０分かけて滴下する代りに、アンモニア水１０
ｇ（約０．１１モル）を１０分かけて滴下し、次いで
６．３３ミリモル／ｇ濃度の水酸化ナトリウム水溶液１
７．４ｇ（約０．１１モル）を１０分かけて滴下した以
外は同様にして反応及び後処理を行うことによりＦ_４Ｃ
ＢＡ１６．８ｇ（約０．０７１モル；収率７１％）を得
た。

【００４１】実施例３冷却還流及び温度計を備えた２００ｍｌ４口フラスコ中
に水４０ｍｌ及びＦ_４ＣＢＡ１４．２ｇ（約０．０６モ
ル）を入れ懸濁させた。これに６．３３ミリモル／ｇ濃
度の水酸化ナトリウム水溶液３４．１ｇ（約０．２１４
ミリモル）を加えた後、１．４２ミリモル／ｇ濃度の次
亜塩素酸ナトリウム水溶液５０．７ｇ（約０．０７２モ
ル）を１５分かけて滴下し、更に１５℃で３０分、次い
で７０℃で１時間攪拌下反応させた。反応終了後、反応
液に濃塩酸を加え反応液のｐＨをほぼ１とした後、反応
液を約１０℃まで冷却し、析出した結晶を濾別し、これ
を６０℃にて減圧下乾燥を行いテトラフルオロアントラ
ニル酸（Ｆ_４ＡＡ）８．５ｇ（約０．０４モル：収率６
８％）を得た。得られたＦ_４ＡＡの物性値は次の通りで
あった。マススペクトル（ＥＩ）：Ｗ／Ｚ＝２０９（Ｍ^＋）、１９１（Ｍ−Ｈ_２Ｏ）・１６４、１６３融点：１４０．１〜１４３．１℃

【００４２】実施例４実施例３に用いた同様の反応容器中、Ｆ_４ＰＡｈ１３．
２ｇ（約０．０６モル）を氷冷下３０ｍｌの水に懸濁し
た。これに１５．５ミリモル／ｇ濃度のアンモニア水
３．８７ｇ（約０．０６モル）を１０分かけて滴下し、
滴下終了後１０分間攪拌した。更に６．３３ミリモル／
ｇ濃度の水酸化ナトリウム水溶液９．４８ｇ（約０．０
６モル）を１０分かけて滴下し、滴下終了後この液を１
時間攪拌した。この反応液に対し１．４２ミリモル／ｇ
濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液５０．７ｇ（約０．
０７２モル）と６．３３ミリモル／ｇ濃度の水酸化ナト
リウム水溶液２２．７ｇ（約０．１４４モル）を混合し
た液を１５分かけて滴下した後、１５℃で３０分、次い
で７０℃で１時間攪拌下反応させた。反応終了後反応液
に濃塩酸を加え反応液のｐＨをほぼ１とした後、反応液
を約１０℃まで冷却し析出した結晶を濾別、６０℃での
減圧乾燥を行いテトラフルオロアントラニル酸（Ｆ_４Ａ
Ａ）８．４ｇ（約０．０４モル；収率６７％）を得た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２−カルバモイル−３，４，５，６−テ
トラフルオロ安息香酸。
【請求項２】テトラフルオロ無水フタル酸にアンモニ
アを反応させた後、アルカリ性物質と反応させてなるこ
とを特徴とする２−カルバモイル−３，４，５，６−テ
トラフルオロ安息香酸の製法。
【請求項３】テトラフルオロ無水フタル酸にアンモニ
アを反応させた後、アルカリ性物質と反応させることに
より２−カルバモイル−３，４，５，６−テトラフルオ
ロ安息香酸塩を得、次いでこれに次亜ハロゲン酸塩及び
アルカリ性物質を反応させてなることを特徴とするテト
ラフルオロアントラニル酸の製法。