JP3523115B2 - 1,1,1−トリフルオロアセトンの製造方法 - Google Patents

1,1,1−トリフルオロアセトンの製造方法

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/61Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
    • C07C45/65Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by splitting-off hydrogen atoms or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医薬・農薬の中間
体として、また含フッ素基導入試薬として有用な1,
1,1−トリフルオロアセトンの製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】1,1,1−トリフルオロアセトンは種々
の方法で得られることが知られている。例えば、J.C
hem.Soc.(Lond.)1956,835には
トリフルオロ酢酸とヨウ化メチルマグネシウムによるグ
リニヤー反応により合成されることが、また、Tetr
ahedron,20,2163(1964)にはトリ
フルオロアセト酢酸エチルを硫酸中で脱炭酸反応して合
成できることが記載されている。
【0003】一方、CF2ClC(=O)R(Rはハロ
ゲン不含有基)で表されるクロロジフルオロケトン類が
テトラヒドロフラン中で亜鉛とメタノールにより還元さ
れてかなりの収率でジフルオロメチルケトン類が得られ
たと文献(Tetrahedoron lett.Vol.24(No.5),507-510,1
983)に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術に従うと、グ
リニヤー反応では反応系を無水状態で行わなければなら
ず、また他の方法では原料としてトリフルオロアセト酢
酸エチルを入手しなければならない。
【0005】そこで、本発明ではフッ素化反応の中間体
として得られる塩素化フッ素化アセトンなどから簡便に
得ることのできる1,1,1−トリフルオロアセトンの
製造法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための具体的手段】本発明者らは前記
課題に検討を加えたところ、一般式(1)、
【0007】
【化4】
【0008】で表されるハロゲン化アセトンのハロゲン
原子を水などの存在下亜鉛で還元することで1,1,1
−トリフルオロアセトンが得られることを見いだし、本
発明に到達した。
【0009】すなわち、本発明は一般式(1)、
【0010】
【化5】
【0011】(式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨ
ウ素原子を表し、nは〜3の整数を表す)で表される
ハロゲン化アセトンをプロトン供与性物質の存在下亜鉛
と反応させることからなる1,1,1−トリフルオロア
セトンの製造方法である。
【0012】一般式(1)で表されるハロゲン化アセト
ンのX(ハロゲン原子)は塩素、臭素またはヨウ素であ
り、この順序で反応は容易に進むが、経済的な理由から
実用上は一般式(2)
【0013】
【化6】
【0014】(式中、nは〜3の整数)で表される化
合物がもっとも好ましい。具体的には、3−クロロ−
1,1,1−トリフルオロアセトン、3,3−ジクロロ
−1,1,1−トリフルオロアセトンまたは3,3,3
−トリクロロ−1,1,1−トリフルオロアセトンであ
る。当然本発明の方法においてはこれらの塩素が臭素で
置換された化合物であっても差し支えない。
【0015】また、本発明の方法において出発原料とな
るハロゲン化アセトンは、一般式(1)で表されるハロ
ゲン化アセトンの、次式に示す水和物、アルコール付加
物、gem−ジオール、アセタール、ヘミアセタール、
またはこれらの水溶液もしくはアルコール溶液であって
もよく、水溶液が取り扱いやすく好ましい。
【0016】
【化7】
【0017】(各式中、X、nは一般式(1)と同じ、
mは整数、R1はアルキル基、R2はそれぞれ独立に水素
原子またはアルキル基を表す) 一般式(1)で表されるハロゲン化アセトンはどのよう
な方法で製造されたものであってもよいが、例えば、ペ
ンタクロロアセトンをアンチモンなどの触媒の存在下フ
ッ化水素によりフッ素化して3,3−ジクロロ−1,
1,1−トリフルオロアセトンが得られ、同様に1,
1,1,3−テトラクロロアセトンまたはヘキサクロロ
アセトンからはそれぞれ3−クロロ−1,1,1−トリ
フルオロアセトンまたは3,3,3−トリクロロ−1,
1,1−トリフルオロアセトンがえられる。また、これ
らの製造の際に副生するハロゲン化アセトンを使用する
こともできる。
【0018】本発明の方法に使用する亜鉛は特に高純度
のものは必要とせず、通常の純度のものであれば支障な
く使用できる。亜鉛はどの様な形状であってもよく、粉
末、粒状、線状、棒状、小塊状、小板状などが例示でき
る。通常は工業的に使用され、市販されている亜鉛末が
好ましく使用できる。
【0019】亜鉛は、一般式(1)で表されるハロゲン
化アセトン(フッ素以外のハロゲン原子数はn)1モル
に対し0.5nモル以上、好ましくはnモル以上、例え
ばn〜10nモル程度を使用する。0.5nモル以下で
は反応は完結しない。一方、過剰量を使用することは反
応の点では問題はないが不必要である。
【0020】本発明に使用するプロトン供与性物質は水
や水に混和するアルコール類、エーテル類であり、例え
ばアルコール類としてはメチルアルコール、エチルアル
コール、i−プロピルアルコール、n−プロピルアルコ
ールなど、エーテル類としてはジn−ブチルエーテル、
ジオキサンが挙げられる。これらは併せて使用すること
ができる。プロトン供与性物質は、その本来の反応試剤
としての役割以外に反応を容易に進めるための溶媒とし
ての役割をも有するので一般に過剰量使用は問題となら
ず通常は溶媒としての観点から使用量は決定される。し
たがって、プロトン供与性物質は、一般式(1)で表さ
れるハロゲン化アセトン(フッ素以外のハロゲン原子数
はn)1モルに対し0.5nモル以上、好ましくはnモ
ル以上を使用する。
【0021】また、これらのプロトン供与性物質および
亜鉛は、鉱酸、例えば塩酸、硫酸、または塩化亜鉛、硫
酸亜鉛などと共に使用することができる。
【0022】本発明の方法は、反応温度を0℃から反応
液の還流条件までとして行うが、常圧で行う場合0〜1
00℃で実施でき、好ましくは特に加熱または冷却を行
わない室温から100℃程度、さらに好ましくは50〜
100℃程度の範囲である。0℃未満では反応速度が遅
く反応に時間がかかるので好ましくない。また、生成物
の沸点以上で反応を行うのが生成物の回収の点からは好
ましい。反応圧力は1〜20kg/cm2(0.1〜
2.0MPa)である。反応圧力を高めると反応温度を
高くすることができるので処理時間を短縮することがで
きる。
【0023】本発明の方法は、密閉できる反応容器にそ
れぞれ所定量の一般式(1)で表されるハロゲン化アセ
トンと亜鉛とプロトン供与性物質を仕込み所定の温度に
加熱することでおこなうことができ、また、密閉できる
反応容器にそれぞれ所定量の亜鉛とプロトン供与性物質
を仕込み所定の温度に加熱し、そこへ一般式(1)で表
されるハロゲン化アセトンを連続的にまたは断続的に添
加することでおこなうことができる。生成物の回収は、
反応の停止後反応液から1,1,1−トリフルオロアセ
トンを流出させることにより、また、反応の進行と共に
生成する低沸点の1,1,1−トリフルオロアセトンを
反応器から流出させることで行える。回収された粗1,
1,1−トリフルオロアセトンは、プロトン供与性物質
および副生成物を含むことが多いが、これらは蒸留によ
り分離除去でき、高純度の1,1,1−トリフルオロア
セトンとすることができる。
【0024】
【実施例】[実施例1]滴下ロート、温度計、充填塔を
備えたガラス反応器に亜鉛末30g(0.46モル)を
入れた。これに水60gを加え、撹拌して亜鉛末を懸濁
させた。この亜鉛懸濁液を85℃まで加熱し、3−クロ
ロ−1,1,1−トリフルオロアセトン48%水溶液1
00g(0.33モル)を滴下ロートから1.5時間に
わたって滴下した。発生した1,1,1−トリフルオロ
アセトンは充填塔塔頂から留出させ−78℃に冷却した
トラップに凝縮させた。凝縮した液は31.0gであ
り、ガスクロマトグラフ分析による組成は1,1,1−
トリフルオロアセトン82.1%、1,1−ジフルオロ
アセトン15.5%、モノフルオロアセトン0.9%で
あった。1,1,1−トリフルオロアセトンの収率は7
2%であった。この液を蒸留精製して純度97%の1,
1,1−トリフルオロアセトン17.8gを得た。
【0025】[実施例2]滴下ロート、温度計、充填塔
を備えたガラス反応器に亜鉛末50gを入れた。これに
水70gを加え、撹拌して亜鉛末を懸濁させた。この亜
鉛懸濁液を85℃まで加熱し、3,3−ジクロロ−1,
1,1−トリフルオロアセトン75%水溶液70.5g
を滴下ロートから1.5時間にわたって滴下した。発生
した1,1,1−トリフルオロアセトンは充填塔塔頂か
ら留出させ−78℃に冷却したトラップに凝縮させた。
凝縮した液は28.1gであり、ガスクロマトグラフ分
析による組成は1,1,1−トリフルオロアセトン8
0.9%、1,1−ジフルオロアセトン14.7%、モ
ノフルオロアセトン1.7%であった。1,1,1−ト
リフルオロアセトンの収率は68%であった。この液を
蒸留精製して純度97%の1,1,1−トリフルオロア
セトン15.9gを得た。
【0026】[実施例3]滴下ロート、温度計、充填塔
を備えたガラス反応器に亜鉛末76.5gを入れた。こ
れに水110gを加え、撹拌して亜鉛末を懸濁させた。
この亜鉛懸濁液を85℃まで加熱し、3,3,3−ジク
ロロ−1,1,1−トリフルオロアセトン80%水溶液
80.8gを滴下ロートから2時間にわたって滴下し
た。発生した1,1,1−トリフルオロアセトンは充填
塔塔頂から留出させ−78℃に冷却したトラップに凝縮
させた。凝縮した液は31.5gであり、ガスクロマト
グラフ分析による組成は1,1,1−トリフルオロアセ
トン64.7%、1,1−ジフルオロアセトン15.4
%、モノフルオロアセトン4.9%であった。1,1,
1−トリフルオロアセトンの収率は61%であった。こ
の液を蒸留精製して純度95%の1,1,1−トリフル
オロアセトン14.3gを得た。
【0027】[実施例4]滴下ロート、温度計、充填塔
を備えたガラス反応器に亜鉛末55gを入れた。これに
水200gを加え、撹拌して亜鉛末を懸濁させた。この
亜鉛懸濁液を85℃まで加熱し、塩素化1,1,1−ト
リフルオロアセトン混合物(3−クロロ−1,1,1−
トリフルオロアセトン10.5%、3,3−ジクロロ−
1,1,1−トリフルオロアセトン78.3%、3,
3,3−トリクロロ−1,1,1−トリフルオロアセト
ン10.1%混合物)75%水溶液80gを滴下ロート
から1.5時間にわたって滴下した。発生した1,1,
1−トリフルオロアセトンは充填塔塔頂から留出させ−
78℃に冷却したトラップに凝縮させた。凝縮した液は
29.5gであり、ガスクロマトグラフ分析による組成
は1,1,1−トリフルオロアセトン77.0%、1,
1−ジフルオロアセトン16.6%、モノフルオロアセ
トン1.2%であった。1,1,1−トリフルオロアセ
トンの収率は61%であった。この液を蒸留精製して純
度94%の1,1,1−トリフルオロアセトン16.2
gを得た。
【0028】
【発明の効果】本発明の1,1,1−トリフルオロアセ
トンの製造方法は、工業的に入手しやすいハロゲン化ア
セトン類からの簡単な操作で目的物が得られるという効
果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−321842(JP,A) 特開 平10−287609(JP,A) JURSIC,B. et al., THE HYDROGENOLYSIS OF ORGANIC HALIDE S WITH ZINC DUST I N MICELLE,SYNTHETI C COMMUNICATIONS, 1989年,Vol.19, No.9−10, p.1649−1653 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 45/61 C07C 45/65 C07C 49/167 CASREACT(STN)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1)、 【化1】 (式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表
    し、nは1〜3の整数を表す)で表されるハロゲン化ア
    セトンをプロトン供与性物質の存在下亜鉛と反応させる
    ことからなる1,1,1−トリフルオロアセトンの製造
    方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、亜鉛の使用量が、一般
    式(1)で表されるハロゲン化アセトン1モルに対し
    て、0.5nモル以上、10nモル以下(nは一般式
    (1)で表される化合物中の整数nを意味する。)であ
    ることを特徴とする、請求項1に記載の1,1,1−ト
    リフルオロアセトンの製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2において、プロト
    ン供与性物質が、水、メチルアルコール、エチルアルコ
    ール、i−プロピルアルコール、n−プロピルアルコー
    ル、ジ−nブチルエーテル、ジオキサンから選ばれる少
    なくとも1種であることを特徴とする、請求項1または
    請求項2に記載の1,1,1−トリフルオロアセトンの
    製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1乃至請求項3の何れかにおいて、
    反応を室温〜100℃の温度範囲で行うことを特徴とす
    る、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の、1,1,
    1−トリフルオロアセトンの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1乃至請求項4の何れかにおいて、
    一般式(1)で表されるハロゲン化アセトンが、 一般
    式(2)、 【化2】 (式中、nは1〜3の整数を表す)で表されるハロゲン
    化アセトンであることを特徴とする、請求項1乃至請求
    項4の何れかに記載の、1,1,1−トリフルオロアセ
    トンの製造方法。
  6. 【請求項6】水と亜鉛粉末とからなる亜鉛懸濁液を50
    ℃以上且つ亜鉛懸濁液の沸点以下に保ち、そこへ一般式
    (2)、 【化3】 (式中、nは1〜3の整数を表す)で表されるハロゲン
    化アセトンを連続的または断続的に添加し、反応により
    生成した生成物を連続的に反応器の外部に取りだすこと
    からなる1,1,1−トリフルオロアセトンの製造方
    法。
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