JP3625028B2 - Method for producing fluoroacetone - Google Patents

Description

【０００５】
（式中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、置換または無置換の飽和または不飽和のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表し、同一でも異なっていても良い。また、Ｒ^１とＲ^２、Ｒ^３とＲ^４が窒素原子、または窒素原子以外のヘテロ原子含む環を構成してもよい。また、Ｒ^１とＲ^３が窒素原子、または窒素原子以外のヘテロ原子含む環を構成してもよい。）で示される新規フッ素化剤の提起を行った。その後、フルオロアセトンを容易に製造する方法について鋭意検討の結果、一般式（１）で表されるフッ素化剤とグリセリンを反応させることで、極めて安全、かつ容易にフルオロアセトンを合成できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、グリセリンに、一般式（１）
【化３】

（式中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、前記と同じ意味を示す。）で表されるフッ素化剤を反応させることを特徴とするフルオロアセトンの製造方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用するフッ素化剤は、一般式（１）
【化４】

（式中、Ｒ^１〜Ｒ^４は前記と同じ意味を示す。）で表される化合物である。
【０００８】
これらの一般式において、Ｒ^１〜Ｒ^４は同一又は異なっていてもよい、置換または無置換の飽和または不飽和のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表す。好ましくは炭素数１〜６のアルキル基又はアリール基であり、アルキル基は直鎖状または分岐状であってもよい。具体例として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、アリル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ブテニル基、ｎ−ヘキシル基、フェニル基等が挙げられ、これらは同一でも異なっていてもよい。
【０００９】
また、Ｒ^１とＲ^２、Ｒ^３とＲ^４が窒素原子、または窒素原子以外のヘテロ原子含む環を構成してもよい。また、Ｒ^１とＲ^３が窒素原子、または窒素原子以外のヘテロ原子含む環を構成してもよい。
具体的には、Ｒ^１とＲ^２、Ｒ^３とＲ^４がそれぞれ結合して、窒素原子を含む炭素数３〜５のヘテロ環を構成していてもよい。このような環の例としては、ピロリジン環、ピぺリジン環が挙げられる。
【００１０】
更には、Ｒ^１とＲ^３が結合して、２個の窒素原子を含んでなるヘテロ５員環または６員環を構成してもよい。このような環の例としては、イミダソリジン環、イミダソリジノン環、ピリミジン環、ピリミジノン環が挙げられる。
【００１１】
一般式（１）で表される化合物として、好ましい具体例として以下の化合物を挙げることができるが、本発明はここに示した例に制限されるものではない。
【００１２】
ビス−ジメチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジエチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｎ−プロピルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジイソプロピルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−アリルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｎ−ブチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｎ−ヘキシルアミノ−ジフルオロメタン、ビス（１−ピロリジル）−ジフルオロメタン、ビス（１−ピペリジル）ジフルオロメタン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジメチル−イミダゾリジン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジエチル−イミダゾリジン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジ（ｎ−プロピル）イミダゾリジン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジイソプロピル−イミダゾリジン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジアリル−イミダゾリジン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジ（ｎ−ブチル）イミダゾリジン、ビス（Ｎ，Ｎ’−メチルフェニル）ジフルオロメタン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジメチル−イミダゾリジン−４，５−ジオン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジ（ｎ−ブチル）イミダゾリジン−４，５−ジオン、２，２−ジフルオロ−１，３−ジメチルピリミジン等が挙げられる。
【００１３】
本発明方法で使用するフッ素化剤は次の方法で製造できる。すなわち、一般式（２）
【化５】

【００１４】
（式中、Ｘ^１及びＸ^２は塩素又は臭素原子を示し、同一でも異なっていてもよく、式中、Ｒ^１〜Ｒ^４は、前記と同じ意味を示す。）で表される化合物とフッ素のアルカリ金属塩を無反応性の溶媒中でハロゲン交換反応を行わせることによって安全に、かつ容易に得ることができる。
【００１５】
フッ素のアルカリ金属塩として、フッ化セシウム、フッ化ルビジウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム等が使用可能であり、好ましくは経済的、反応効率的にも有利なフッ素化反応用のスプレードライ品のフッ化カリウムが良い。
【００１６】
一般式（２）で表される化合物は、通常、Ｘ^１及びＸ^２が塩素原子である化合物を使用するが、臭素原子である化合物を使用してもよい。
尚、無反応性の溶媒とは、反応に影響を与えない、即ち原料の一般式（２）で表される化合物、生成物の一般式（１）で表される化合物と反応しないものを示す。
【００１７】
一般式（１）で表される化合物を製造する原料として用いられる一般式（２）で表される化合物は、例えば、テトラアルキル尿素、テトラアルキルチオ尿素、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルイミダゾリチノン等をホスゲンまたは、チオニルクロライド、チオニルブロマイド、三塩化燐、三臭化燐等のハロゲン化剤でハロゲン化することによって製造することができる。
例えば、２−クロロ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム＝クロリドの製造は、特開昭５９−２５３７５号公報に記載されている方法で容易に製造することができる。
【００１８】
本発明の一般式（１）で表される化合物の製造において、ハロゲン交換反応で使用するフッ素のアルカリ金属塩の使用量はテトラアルキル−ハロホルムアミジニウム＝ハライドに対して、好ましくは２当量以上、更に好ましくは２〜５当量である。２当量未満では未交換のハライドが残存し不十分である場合があり、５当量を超えて用いても反応成績はあまり大きくは向上しない。
【００１９】
ハロゲン交換反応の反応溶媒はテトラアルキル−ハロホルムアミジニウム＝ハライド、及び生成する化合物と反応しない溶媒であれば特に制限はなく、好ましい例としてアセトニトリル、ジメチルホルムアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジクロロメタン、エチレンジクロリド等が挙げられる。
【００２０】
一般式（１）で表される化合物の製造の際に使用する反応溶媒量は特に限定されるものではないが、反応効率及び操作性から、好ましくは反応基質に対して通常１から１０重量倍である。反応温度は反応速度と生成物の安定性の面から、通常−２０℃〜１５０℃、好ましくは０℃〜１００℃の範囲である。
【００２１】
ハロゲン交換反応は四級アルキルアンモニウム塩や四級アルキルホスホニウム塩等の相間移動触媒を共存させて行うことも可能である。得られた一般式（１）で表される化合物はハロゲン交換反応液のまま次のフッ素化反応に使用することもできるし、あるいは無機塩を濾別して反応溶媒を留去した後、次のフッ素化反応に使用することもできるし、または蒸留によって単離して使用することもできる。
【００２２】
本発明方法において使用する一般式（１）で表されるフッ素化剤はグリセリンに対して通常３〜１０倍ｍｏｌ以上が好ましい。より好ましくは３〜５倍ｍｏｌである。
【００２３】
本発明方法において反応溶媒は使用するグリセリンやフルオロアセトン、一般式（１）で表されるフッ素化剤と反応しないものであれば特に制限はないが、例えばアセトニトリル、ジクロロメタン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、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メチルエーテル、ジエチルエーテル等が挙げられる。
【００２４】
反応によってフッ化水素が発生するので、三級アミン等を添加してフッ化水素の捕捉をおこなう方が良い。
捕捉剤として使用可能な三級アミンとしては、ピリジン、トリエチルアミン等が挙げられる。
【００２５】
本発明方法の反応温度は通常−２０〜１００℃が好ましく、より好ましくは−１０〜５０℃である。反応時間はグリセリンの滴下終了後、１０〜３０分あれば良い。
【００２６】
反応生成物は過剰のフッ素化試剤を重曹水等で分解した後、抽出または分液して、これより蒸留によって容易に分離可能である。
反応に使用する容器は特に制限はないが、通常のガラス製容器、またはＳＵＳ製容器が使用可能である。
【００２７】
本発明方法の具体的な操作の一例を挙げると、反応容器に反応溶媒とフッ素化剤及び、三級アミンを入れておき、これを攪拌しながら−２０〜５℃に冷却し、この中にグリセリンをゆっくりと滴下していく方法を挙げることができる。滴下時に発熱するので冷却しながら行う必要がある。滴下終了後通常１０〜３０分で反応は終了する。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により具体的に本発明を説明する。
実施例
反応容器に１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン３ｇと２，２−ジフルオロ−１，３−ジメチルイミダゾリジン０．６８ｇ及び、攪拌子を入れて、２℃まで冷却した。攪拌しながら、これにグリセリン０．１５４ｇを１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン２ｇに溶解した液をシリンジを用いてゆっくりと滴下した。滴下終了後１０分間したあと反応を終了した。反応液のＧＣ−ＭＳ及び、ＧＣ分析よりフルオロアセトンの生成を確認した。ＧＣ分析値から求めた反応収率は９０％であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明方法により、色材、香料、医農薬等の中間体として有用な化合物であるフルオロアセトンを特別な容器を用いず、一段階で、収率良く、容易に工業的に製造することが可能となった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing fluoroacetone.
[0002]
[Prior art]
Fluoroacetone is a useful compound as an intermediate for coloring materials, perfumes, medicines and agricultural chemicals. As a conventional synthesis method of fluoroacetone, for example, a method of producing by reacting chloroacetone and potassium fluoride at a high temperature of 170 to 190 ° C. disclosed in Industrial Chemical Journal 59 <1956> 395, J. Org. Mol. Struct. , 159 <1987> as described in ethan-1,2-diol, Fluorine Chem. 15 <1980>, 423-434, and a method of synthesizing bromoacetone with a 3HF salt of triethylamine is known. Chloroacetone, which is the raw material for these methods, according to the Dictionary of Chemistry, it is shown that cold acetone can be obtained by passing chlorine in the presence of calcium chloride or by allowing chlorine to act on diketene and then boiling with water. ing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, in the conventional method for producing fluoroacetone, first, chlorine or bromine is reacted with acetone to synthesize chloroacetone or bromoacetone, and then this is combined with KF or Et ₃ N · 3HF as a fluorination reagent. Is synthesized at high temperatures.
These methods require a two-step reaction, and in the production of the raw material chloroacetone or bromoacetone, highly corrosive hydrogen halide is generated. Therefore, a special reaction vessel is required for implementation on an industrial scale. Necessary and had technical or economic problems such as having to equip equipment such as an alkali cleaning tower.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have previously described general formula (1).
[Chemical formula 2]

[0005]
(Wherein R ^{1 to} R ⁴ represent a substituted or unsubstituted saturated or unsaturated alkyl group or a substituted or unsubstituted aryl group, and may be the same or different. R ¹ and R ² , R ³ and R ⁴ may constitute a ring containing a nitrogen atom or a hetero atom other than a nitrogen atom, or R ¹ and R ³ may constitute a ring containing a nitrogen atom or a hetero atom other than a nitrogen atom. A new fluorinating agent as shown in FIG. Thereafter, as a result of intensive studies on a method for easily producing fluoroacetone, it was found that fluoroacetone can be synthesized extremely safely and easily by reacting the fluorinating agent represented by the general formula (1) with glycerin, The present invention has been completed.
[0006]
That is, the present invention provides glycerin with a general formula (1)
[Chemical 3]

(Wherein R ^{1 to} R ⁴ have the same meaning as described above) is provided to react with a fluorinating agent represented by the method.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The fluorinating agent used in the present invention has the general formula (1)
[Formula 4]

(Wherein R ^{1 to} R ⁴ have the same meaning as described above).
[0008]
In these general formulas, R ^{1 to} R ⁴ represent a substituted or unsubstituted saturated or unsaturated alkyl group or a substituted or unsubstituted aryl group, which may be the same or different. Preferably it is a C1-C6 alkyl group or an aryl group, and an alkyl group may be linear or branched. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an allyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a butenyl group, an n-hexyl group, and a phenyl group, which may be the same or different. .
[0009]
In addition, R ¹ and R ² , R ³ and R ⁴ may constitute a ring containing a nitrogen atom or a hetero atom other than the nitrogen atom. R ¹ and R ³ may constitute a ring containing a nitrogen atom or a hetero atom other than a nitrogen atom.
Specifically, R ¹ and R ² , R ³ and R ⁴ may be bonded to each other to form a C 3-5 heterocycle containing a nitrogen atom. Examples of such a ring include a pyrrolidine ring and a piperidine ring.
[0010]
Furthermore, R ¹ and R ³ may combine to form a hetero 5-membered ring or 6-membered ring containing two nitrogen atoms. Examples of such a ring include an imidazolidine ring, an imidazolidinone ring, a pyrimidine ring, and a pyrimidinone ring.
[0011]
Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include the following compounds, but the present invention is not limited to the examples shown here.
[0012]
Bis-dimethylamino-difluoromethane, bis-diethylamino-difluoromethane, bis-di-n-propylamino-difluoromethane, bis-diisopropylamino-difluoromethane, bis-di-allylamino-difluoromethane, bis-di-n- Butylamino-difluoromethane, bis-di-n-hexylamino-difluoromethane, bis (1-pyrrolidyl) -difluoromethane, bis (1-piperidyl) difluoromethane, 2,2-difluoro-1,3-dimethyl-imidazo Lysine, 2,2-difluoro-1,3-diethyl-imidazolidine, 2,2-difluoro-1,3-di (n-propyl) imidazolidine, 2,2-difluoro-1,3-diisopropyl-imidazolidine 2,2-difluoro-1,3-diallyl-imida Lysine, 2,2-difluoro-1,3-di (n-butyl) imidazolidine, bis (N, N'-methylphenyl) difluoromethane, 2,2-difluoro-1,3-dimethyl-imidazolidine-4 , 5-dione, 2,2-difluoro-1,3-di (n-butyl) imidazolidine-4,5-dione, 2,2-difluoro-1,3-dimethylpyrimidine and the like.
[0013]
The fluorinating agent used in the method of the present invention can be produced by the following method. That is, the general formula (2)
[Chemical formula 5]

[0014]
(Wherein, X ¹ and X ² represent chlorine or bromine atoms, which may be the same or different, and in the formula, R ^{1 to} R ⁴ have the same meaning as described above) and fluorine The alkali metal salt can be obtained safely and easily by performing a halogen exchange reaction in a non-reactive solvent.
[0015]
As the alkali metal salt of fluorine, cesium fluoride, rubidium fluoride, potassium fluoride, sodium fluoride, etc. can be used, preferably a spray-dried product for fluorination reaction that is advantageous in terms of economy and reaction efficiency. Potassium fluoride is good.
[0016]
As the compound represented by the general formula (2), a compound in which X ¹ and X ² are chlorine atoms is usually used, but a compound in which a bromine atom is used may be used.
The non-reactive solvent does not affect the reaction, that is, a compound that does not react with the compound represented by the general formula (2) of the raw material and the compound represented by the general formula (1) of the product. .
[0017]
Examples of the compound represented by the general formula (2) used as a raw material for producing the compound represented by the general formula (1) include tetraalkylurea, tetraalkylthiourea, N, N′-dialkylimidazolidinone, N , N′-dialkylimidazolinone and the like can be produced by halogenating with phosgene or a halogenating agent such as thionyl chloride, thionyl bromide, phosphorus trichloride, phosphorus tribromide or the like.
For example, 2-chloro-1,3-dimethylimidazolinium chloride can be easily produced by the method described in JP-A-59-25375.
[0018]
In the production of the compound represented by the general formula (1) of the present invention, the amount of the alkali metal salt of fluorine used in the halogen exchange reaction is preferably 2 equivalents or more with respect to tetraalkyl-haloformamidinium = halide. More preferably, it is 2 to 5 equivalents. If it is less than 2 equivalents, unexchanged halide may remain and may be insufficient, and even if it is used in excess of 5 equivalents, the reaction results do not improve much.
[0019]
The reaction solvent for the halogen exchange reaction is not particularly limited as long as it is a solvent that does not react with tetraalkyl-haloformamidinium halide and a compound to be formed. Preferred examples include acetonitrile, dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazo. Examples include ridinone, dichloromethane, ethylene dichloride and the like.
[0020]
The amount of the reaction solvent used in the production of the compound represented by the general formula (1) is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 times by weight with respect to the reaction substrate, preferably from the reaction efficiency and operability. It is. The reaction temperature is usually in the range of −20 ° C. to 150 ° C., preferably 0 ° C. to 100 ° C., from the viewpoint of reaction rate and product stability.
[0021]
The halogen exchange reaction can also be carried out in the presence of a phase transfer catalyst such as a quaternary alkyl ammonium salt or a quaternary alkyl phosphonium salt. The obtained compound represented by the general formula (1) can be used in the next fluorination reaction as it is in the halogen exchange reaction solution, or the inorganic solvent is removed by filtration and the reaction solvent is distilled off. It can also be used for the conversion reaction or can be isolated and used by distillation.
[0022]
The fluorinating agent represented by the general formula (1) used in the method of the present invention is usually preferably 3 to 10 times mol or more with respect to glycerin. More preferably, it is 3 to 5 times mol.
[0023]
In the method of the present invention, the reaction solvent is not particularly limited as long as it does not react with glycerin, fluoroacetone, or the fluorinating agent represented by the general formula (1). For example, acetonitrile, dichloromethane, 1,3-dimethyl- Examples include 2-imidazolidinone, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethyl ether.
[0024]
Since hydrogen fluoride is generated by the reaction, it is better to add tertiary amine or the like to capture hydrogen fluoride.
Examples of the tertiary amine that can be used as the scavenger include pyridine and triethylamine.
[0025]
The reaction temperature of the method of the present invention is usually preferably -20 to 100 ° C, more preferably -10 to 50 ° C. The reaction time may be 10 to 30 minutes after completion of the dropwise addition of glycerin.
[0026]
The reaction product can be easily separated by distillation after the excess fluorinated reagent is decomposed with sodium bicarbonate water and then extracted or separated.
Although there is no restriction | limiting in particular in the container used for reaction, A normal glass container or a SUS container can be used.
[0027]
An example of the specific operation of the method of the present invention is as follows. A reaction solvent, a fluorinating agent and a tertiary amine are placed in a reaction vessel, and cooled to -20 to 5 ° C. while stirring, A method of slowly dropping glycerin can be mentioned. Since it generates heat when dripping, it is necessary to carry out cooling. The reaction is usually completed in 10 to 30 minutes after the completion of the dropping.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
Into a reaction vessel, 3 g of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 0.68 g of 2,2-difluoro-1,3-dimethylimidazolidine and a stirrer were placed and cooled to 2 ° C. While stirring, a solution prepared by dissolving 0.154 g of glycerin in 2 g of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone was slowly added dropwise thereto using a syringe. The reaction was terminated after 10 minutes from the end of the dropping. Formation of fluoroacetone was confirmed by GC-MS and GC analysis of the reaction solution. The reaction yield determined from the GC analysis value was 90%.
[0029]
【The invention's effect】
By the method of the present invention, fluoroacetone, which is a compound useful as an intermediate for coloring materials, fragrances, medicines and agricultural chemicals, etc., can be easily and industrially produced in a single step with a high yield without using a special container. It became.

Claims (1)

In glycerin, general formula (1)

(Wherein R ^{1 to} R ⁴ represent a substituted or unsubstituted saturated or unsaturated alkyl group or a substituted or unsubstituted aryl group, and may be the same or different. R ¹ and R ² , R ³ and R ⁴ may constitute a ring containing a nitrogen atom or a hetero atom other than a nitrogen atom, or R ¹ and R ³ may constitute a ring containing a nitrogen atom or a hetero atom other than a nitrogen atom. A method for producing fluoroacetone, which comprises reacting a fluorinating agent represented by the formula: