JP4536224B2

JP4536224B2 - 高純度安息香酸誘導体の製造方法

Info

Publication number: JP4536224B2
Application number: JP2000192356A
Authority: JP
Inventors: 幸基小林; 宗弘比嘉; 昌太郎松岡
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: JP2002003437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高純度安息香酸誘導体の製造方法に係り、特に、安息香酸クロライド類を加水分解して結晶性に優れた安息香酸類を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安息香酸誘導体は、医薬や農薬等の製造原料として極めて重要な化合物であり、例えばモノクロロ安息香酸については、従来より多用されているオルソ体及びパラ体のみならず、近年ではメタ体も利用されている。
【０００３】
このような安息香酸誘導体の製造方法については多くの方法が知られており、例えば、ベンゾトリクロライド類を出発原料とする方法や、精製した安息香酸クロライド類を出発原料とする方法等について、以下の方法が知られている。
【０００４】
すなわち、ベンゾトリクロライド類を出発原料とする方法については、例えば、モノクロロベンゾトリクロライドを塩化第二鉄触媒の存在下に加水分解してモノクロロ安息香酸クロライドを合成し、得られたモノクロロ安息香酸クロライドを蒸留により生成した後、過剰の熱水中で加水分解してモノクロロ安息香酸を製造する方法である（米国特許第 1,878,463号明細書）。
【０００５】
しかしながら、この方法においては、モノクロロ安息香酸の熱水への溶解度が低いため、加水分解反応と同時に生成したモノクロロ安息香酸の析出が起こり、このモノクロロ安息香酸の析出の際に未反応のモノクロロ安息香酸クロライドを取り込んでしまい、結果として得られたモノクロロ安息香酸の純度が不可避的に低下する。しかも、析出したモノクロロ安息香酸は均一な流動性のある状態に結晶化せずに塊状になり、その流動性が悪くて取り扱いが難しいほか、９９重量％を超える高純度のモノクロロ安息香酸を得るためには分別再結晶による精製が必須になり、それだけ収率が低下するという問題がある。加えて、未反応のモノクロロ安息香酸クロライドを取り込んだモノクロロ安息香酸の生成物は、その保管中に、未反応のモノクロロ安息香酸クロライドが空気中の水分と徐々に反応して塩酸を生成し、更に結晶の取り扱い性が悪化するほか、金属容器を腐蝕する等の問題がある。
【０００６】
また、モノクロロベンゾトリクロライドを加水分解してモノクロロ安息香酸クロライドの蒸留精製を行うことなくモノクロロ安息香酸を製造する方法として、苛性ソーダや苛性カリ等のアルカリの存在下にモノクロロベンゾトリクロライドを過剰の熱水で加水分解する方法（ドイツ特許第 2,510,139号明細書）や、モノクロロベンゾトリクロライドをテトラクロロエタン中に溶解し、塩化第二鉄触媒と過剰の水の存在下に加水分解する方法（ドイツ特許 2,513,952号明細書）等が知られている。
【０００７】
しかしながら、これらの方法においても、モノクロロ安息香酸の熱水への溶解度が低いために上記の方法と同様の問題が生じるほか、加水分解により発生する塩化水素によりアルカリで中和されて多量のアルカリを必要とし、工業的には経済的に不利であるという問題があったり、あるいは、塩化第二鉄等のルイス酸触媒由来の鉄等の金属がモノクロロ安息香酸の結晶中に不可避的に残存するという問題がある。
【０００８】
また、精製した安息香酸クロライド類を出発原料とする方法については、モノクロロ安息香酸クロライド類を１〜２％のベンゼン、トルエン、テトラクロロメタン等の有機溶剤を含む過剰の熱水中で無触媒で加水分解する方法（チェコ特許第 209,032号明細書）が提案されている。
【０００９】
この方法においては、加水分解反応の際にルイス酸触媒を使用しないため、製造されたモノクロロ安息香酸の結晶中にルイス酸触媒由来の金属分が混入しないという利点があるが、過剰の熱水中で加水分解を行うことによる問題はこの方法においても解決されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、安息香酸クロライド類を用いて高純度の安息香酸誘導体を工業的に有利に製造することができる方法について鋭意検討した結果、安息香酸クロライド類を加水分解する際に、安息香酸クロライド類を水不溶性の有機溶剤中で加水分解し、得られた有機相から安息香酸類を晶析することにより、ハンドリング性に優れて工業的に有利に安息香酸誘導体を製造できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
従って、本発明の目的は、安息香酸クロライド類を用いて高純度の安息香酸誘導体を工業的に有利に製造することができる高純度安息香酸誘導体の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、下記一般式（１）
【化３】

（但し、式中Ｒは炭素数１〜６の低級アルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はニトロ基を示し、Ｘはハロゲン原子を示し、ｌは０≦ｌ≦５の整数であって、ｍは０≦ｍ≦５の整数であって、ｎは１≦ｎ≦３の整数であり、上記ｌ、ｍ及びｎの合計が１≦ｌ＋ｍ＋ｎ≦６である）で表される安息香酸クロライド類をこの安息香酸クロライド類に対して重量比１〜５倍量の水不溶性有機溶剤中で加水分解し、得られた反応混合物から水相を分離除去して有機相を回収するか、あるいは、反応混合物を水洗して有機相を回収し、この回収された有機相中に下記一般式（２）
【００１３】
【化４】

〔但し、式中のＲ、Ｘ、ｌ、ｍ、及びｎは一般式（１）の場合と同じである〕で表される安息香酸類の結晶を析出させ、次いで固液分離して前記安息香酸類の結晶を得る安息香酸誘導体の製造方法である。
【００１４】
本発明において、原料の一般式（１）で表される安息香酸クロライド類は、どのような方法で製造されたものでもよいが、好ましくは、下記一般式（３）
【化５】

〔但し、式中のＲ、Ｘ、ｌ、ｍ、及びｎは一般式（１）の場合と同じである〕で表されるベンゾトリクロライド類を硫酸、リン酸等の鉱酸触媒の存在下に加水分解して製造される。
【００１５】
本発明において、原料として用いる安息香酸クロライド類は、側鎖にクロロカルボニル基を有するベンゼン誘導体であり、このクロロカルボニル基(-COCl) に対してオルソ位、パラ位、又はメタ位に炭素数１〜６、好ましくは１〜３の低級アルキル基、炭素数１〜６、好ましくは１〜３のハロアルキル基、又はニトロ基、更にはハロゲン原子を有する化合物である。
【００１６】
この安息香酸クロライド類としては、具体的には、安息香酸クロライド、クロロ安息香酸クロライド類、ジクロロ安息香酸クロライド類、トリクロロ安息香酸クロライド類、テトラクロロ安息香酸クロライド類、ペンタクロロ安息香酸クロライド、フタル酸クロライド、イソフタル酸クロライド、テレフタル酸クロライド、クロロフタル酸クロライド類、ジクロロフタル酸クロライド類、トリクロロフタル酸クロライド類、テトラクロロフタル酸クロライド、クロロイソフタル酸クロライド類、ジクロロイソフタル酸クロライド類、トリクロロイソフタル酸クロライド類、テトラクロロイソフタル酸クロライド、クロロテレフタル酸クロライド類、ジクロロテレフタル酸クロライド類、トリクロロテレフタル酸クロライド類、テトラクロロテレフタル酸クロライド、ニトロ安息香酸クロライド類、ジニトロ安息香酸クロライド類、トリニトロ安息香酸クロライド類、テトラニトロ安息香酸クロライド類、ペンタニトロ安息香酸クロライド、ニトロフタル酸クロライド類、ジニトロフタル酸クロライド類、トリニトロフタル酸クロライド類、テトラニトロフタル酸クロライド、ニトロイソフタル酸クロライド類、ジニトロイソフタル酸クロライド類、トリニトロイソフタル酸クロライド類、テトラニトロイソフタル酸クロライド、ニトロテレフタル酸クロライド類、ジニトロテレフタル酸クロライド類、トリニトロテレフタル酸クロライド類、テトラニトロテレフタル酸クロライド等を挙げることができるほか、クロロカルボニル基以外に低級アルキル基、特に好ましくはメチル基を有するトルイル酸クロライド類、メチル−ビス（クロロホルミル）ベンゼン類、メチル−トリ（クロロホルミル）ベンゼン類等や、クロロカルボニル基以外にハロアルキル基、特にクロロメチル基を有するクロロメチル安息香酸クロライド類、クロロメチル−ビス（クロロホルミル）ベンゼン類、クロロメチル−トリ（クロロホルミル）ベンゼン類等や、又はクロロカルボニル基以外に塩素原子等のハロゲン原子、ニトロ基、及びメチル基等の低級アルキル基を２種以上有するクロロトルイル酸クロライド類、ジクロロトルイル酸クロライド類、クロロ−ニトロ安息香酸クロライド類等を挙げることができる。
【００１７】
本発明においては、上記安息香酸クロライド類を水不溶性の有機溶剤中で、好ましくは水不溶性の有機溶剤に溶解して加水分解を行う。
この加水分解反応においては、蒸留等の手段で精製された安息香酸クロライド類にその全てのクロロカルボニル基(-COCl) をカルボキシル基(-COOH) まで加水分解するのに要する水の量（反応当量の水）以上の水と有機溶剤とを添加して加水分解してもよく、また、同様に精製された安息香酸クロライド類に反応当量以上の水と有機溶剤とを加え、好ましくは硫酸、リン酸等の鉱酸触媒を添加して加水分解してもよく、更には、ベンゾトリクロライド類を硫酸、リン酸等の鉱酸触媒の存在下に加水分解し、得られた反応混合物から安息香酸クロライド類を分離することなく、そのままこの反応混合物に反応当量以上の水と有機溶剤とを加えて加水分解し、安息香酸類を合成してもよい。
【００１８】
そして、この加水分解反応で用いる水の量については、反応系に少なくとも反応当量以上の水が存在すればよいが、好ましくは加水分解反応後に用いた有機溶剤の有機相から水相が分離し、この水相から有機相を分離回収できる程度の量で存在するのがよく、通常、原料の安息香酸クロライド類のクロロカルボニル基に対して当量比で１〜４０倍当量、好ましくは２〜２０倍当量である。水の使用量が１倍当量未満では、反応の進行が遅く、また反応が完結しないため好ましくない。また、４０倍当量以上では、容積効率が低下して経済的でない。
【００１９】
また、ここで使用される有機溶剤としては、水に対して不溶性であり、加水分解反応に不活性であって、安息香酸クロライド類及び安息香酸類が溶解する有機溶剤であればよく、具体的には、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、クロルベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン化芳香族炭化水素類や、ジクロロエタン、トリクロロエタン等の多塩素化エタン類等の有機溶剤を例示することができる。これらの有機溶剤のうち工業的に用いる上で好ましいのは芳香族炭化水素類であり、沸点や融点等の物性面から特に好ましいのはオルソキシレンである。
【００２０】
この加水分解反応での有機溶剤の使用量は、原料の安息香酸クロライド類に対して重量比で１〜５倍量、好ましくは１〜３倍量であるのがよい。有機溶剤の使用量が１倍量より少ないと、生成する安息香酸類の結晶の晶析制御が難しくなり、また、５倍量より多くなると、容積効率が低下して経済的でない。
【００２１】
また、この加水分解反応は、その反応温度が通常８０℃以上還流温度以下であり、好ましくは還流温度、すなわち還流条件下で行われる。この反応温度が８０℃より低いと反応の進行が遅くて好ましくない。
なお、この加水分解反応において、その終点は、例えば、反応系から反応混合物を連続的に、あるいは、定期的にサンプリングし、ガスクロマトグラフィー分析で原料の安息香酸クロライド類を測定し、この安息香酸クロライド類の検出ピークが消失した時点を終点とする、等の方法により求められる。
【００２２】
更に、本発明においては、加水分解反応終了後、得られた有機相から安息香酸類の結晶を晶析せしめる。この加水分解反応で得られた反応混合物が有機相と水相とに分離している場合には、デカンターや遠心分離機等の一般的な液々分離装置を用い、例えば８０〜１００℃の加熱下に、そのまま液々分離して有機相を回収すればよい。また、加水分解反応の反応混合物中に水相が形成されていない場合には、必要により有機相を水洗するのがよい。このように水相を分離除去し、あるいは、有機相を水洗することにより、加水分解反応で鉱酸触媒が使用された場合、この鉱酸触媒を効果的に除去することができる。
【００２３】
この加水分解反応で生成した安息香酸類は、その反応温度８０℃以上では、有機相中に溶解した状態で存在しており、飽和溶解度以下にまで冷却されて結晶として析出する。
【００２４】
また、このようにして回収された有機相は、通常５〜３５℃程度まで冷却してから安息香酸類の結晶を生成せしめ、この生成した結晶を重力式、加圧式、真空式、遠心式等の一般的な固液分離装置を用いて固液分離し、更に必要により、得られた結晶を水、アルコール、芳香族炭化水素等の溶剤を用いて分別再結晶により精製する。
更に、この晶析操作の固液分離で回収される濾液（有機溶剤）については、その一部又は全部を第２加水分解工程で用いる水不溶性の有機溶剤として繰り返し使用してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
〔メタクロロベンゾトリクロライドの加水分解〕
還流コンデンサー及び排ガス水洗浄装置を付設した５００ｍｌ反応フラスコ中に、ガスクロ百分率９９．７％のメタクロロベンゾトリクロライド２３０．０ｇ(1.00 mol)と６０重量％硫酸２．０ｇ（対メタクロロベンゾトリクロライド０．５重量％）とを仕込み、反応温度１３０〜１３５℃で攪拌下に水１７．２ｇ（硫酸中水分との合計で１８．０ｇ(1.00 mol)）を３．４ｇ／時の速度で約５時間かけて滴下し、滴下終了後０．５時間熟成させた。
【００２７】
得られた反応混合物の収量は１７６．０ｇであり、その組成は、ガスクロ百分率で目的のメタクロロ安息香酸クロライドが９９．５％であり、メタクロロ安息香酸が０．５％であった。
また、排ガス水洗浄装置において回収された塩化水素の量は７２．９ｇ(2.00 mol)であった。
【００２８】
〔メタクロロ安息香酸クロライドの加水分解〕
上記第１加水分解工程で得られた反応混合物８８．０ｇを反応容器に仕込み、これにオルソキシレン（特級試薬）２３０ｇ（対メタクロロ安息香酸クロライド重量比２．６倍量）と水３６．０ｇ（2.00 mol; 対メタクロロ安息香酸クロライド４倍当量）とを加え、還流条件（反応温度１０３〜１０５℃）で攪拌下に４時間加水分解反応を行った。
【００２９】
〔晶析操作〕
反応終了後、得られた反応混合物３４１．５ｇを保温しながら液々分離し、有機相３１３．５ｇを得た。
この有機相は、オルソキシレン中に目的のメタクロロ安息香酸と中間原料のメタクロロ安息香酸クロライドとが溶解した溶液であり、メタクロロ安息香酸とメタクロロ安息香酸クロライドとの割合はガスクロ百分率で前者が９９．７％であり、後者が０．３％であった。
【００３０】
このようにして得られた有機相３１３．５ｇを、攪拌下に、８３℃までは４０℃／時の速度で冷却し、この段階でメタクロロ安息香酸の結晶０．２ｇを種子として添加し、その後更に１０℃／時の速度で２５℃まで冷却し、メタクロロ安息香酸の結晶のスラリー溶液を得た。
【００３１】
このスラリー溶液を遠心濾過装置により固液分離し、オルソキシレン濾液２１８ｇを回収すると共に、得られた結晶を常圧下６０℃で３時間乾燥し、白色のメタクロロ安息香酸の乾燥結晶７１．５ｇ(0.457 mol；対メタクロロベンゾトリクロライド収率９１．６重量％) を得た。
得られたメタクロロ安息香酸はガスクロ百分率で１００％であった。
【００３２】
実施例２
上記実施例１において、メタクロロベンゾトリクロライドの加水分解で得られた反応混合物８８．０ｇを用い、また、実施例１で得られたオルソキシレン濾液２１８ｇにオルソキシレン（特級試薬）１２ｇを補給して有機溶剤とした以外は、上記実施例１と全く同様の操作を行い、メタクロロ安息香酸クロライドの加水分解を行った。
【００３３】
得られた反応混合物３４２．０ｇを保温しながら液々分離し、有機相３１４．０ｇを得た。
この有機相におけるメタクロロ安息香酸とメタクロロ安息香酸クロライドとの割合はガスクロ百分率で前者が９９．７％であり、後者が０．３％であった。
【００３４】
このようにして得られた有機相３１４．０ｇを、上記実施例１と全く同様に晶析処理して乾燥し、メタクロロ安息香酸の乾燥結晶７３．５ｇ(0.469 mol；対メタクロロベンゾトリクロライド収率９３．８重量％) を得た。
得られたメタクロロ安息香酸はガスクロ百分率で１００％であった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明方法によれば、安息香酸クロライド類を用いて高純度の安息香酸誘導体を工業的に有利に製造することができる。

Claims

下記一般式（１）

（但し、式中Ｒは炭素数１〜６の低級アルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はニトロ基を示し、Ｘはハロゲン原子を示し、ｌは０≦ｌ≦５の整数であって、ｍは０≦ｍ≦５の整数であって、ｎは１≦ｎ≦３の整数であり、上記ｌ、ｍ及びｎの合計が１≦ｌ＋ｍ＋ｎ≦６である）で表される安息香酸クロライド類をこの安息香酸クロライド類に対して重量比１〜５倍量の水不溶性有機溶剤中で加水分解し、得られた反応混合物から水相を分離除去して有機相を回収するか、あるいは、反応混合物を水洗して有機相を回収し、この回収された有機相中に下記一般式（２）

〔但し、式中のＲ、Ｘ、ｌ、ｍ、及びｎは一般式（１）の場合と同じである〕で表される安息香酸類の結晶を析出させ、次いで固液分離して前記安息香酸類の結晶を得ることを特徴とする高純度安息香酸誘導体の製造方法。
加水分解反応で用いる水の使用量が、安息香酸クロライド類の反応当量に対して２〜２０倍当量の範囲である請求項２に記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
加水分解反応で用いる有機溶剤の使用量が、安息香酸クロライド類に対して重量比１〜５倍量の範囲である請求項１又は２に記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
鉱酸触媒の存在下に加水分解反応を行う請求項１〜３のいずれかに記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
鉱酸触媒が硫酸触媒である請求項４に記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
有機溶剤が芳香族炭化水素類である請求項１〜５のいずれかに記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
芳香族炭化水素がオルソキシレンである請求項６に記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
生成した安息香酸類を加水分解反応時に用いたと同じ有機溶剤で晶析して精製する請求項１〜８のいずれかに記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
晶析操作の際に固液分離して回収される有機溶剤濾液の一部又は全部を加水分解反応での有機溶剤の一部又は全部として繰り返し使用する請求項８に記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
安息香酸クロライド類がモノクロロ安息香酸クロライドである請求項１〜９のいずれかに記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。
モノクロロ安息香酸クロライドがメタクロロ安息香酸クロライドである請求項１０に記載の高純度安息香酸誘導体の製造方法。