JP5233123B2 - ハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法 - Google Patents

Description

本発明は、ハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法に関する。

ハロゲン置換ベンゼンジメタノールは、医農薬原料、中間体として重要な化合物である。特に２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノールは、家庭用殺虫剤の中間体として有用であることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

かかるハロゲン置換ベンゼンジメタノールの合成方法としては、例えば、２，３，５，６−テトラフルオロテレフタル酸を水素化ホウ素ナトリウムに続いてアルキル化剤または硫酸またはアルキル−もしくはアリールスルホン酸と反応させる方法（例えば、特許文献２参照。）等が知られている。

しかしながら、かかる方法は、収率が十分ではなかったり、毒性の高い反応試剤を用いたりする点で、工業的に満足できるものではなかった。
特許第２６０６８９２号公報 特開２００２−３３２２５１号公報

このような状況の下、本発明者は、さらに工業的に有利なハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法を開発すべく鋭意検討したところ、有機溶媒の存在下にハロゲン置換テレフタル酸と水素化ホウ素化合物とを反応させた後に、さらに塩化水素と特定の温度範囲で反応させることにより、収率よくハロゲン置換ベンゼンジメタノールが製造できることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、有機溶媒の存在下、式（１）

（式中、Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ同一または相異なって、水素原子またはハロゲン原子を表す。ただし、少なくとも一つはハロゲン原子である。）
で示されるハロゲン置換テレフタル酸と水素化ホウ素化合物とを反応させ、得られた反応混合物と塩化水素とを４０〜７０℃の温度範囲で反応させる式（２）

（式中、Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ上記と同じ意味を表す。）
で示されるハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法を提供するものである。

本発明によれば、毒性の高い反応試剤を用いることなく、医農薬中間体等として重要なハロゲン置換ベンゼンジメタノールを収率よく製造することができるため、工業的に有用である。

以下、本発明を詳細に説明する。

上記式（１）で示されるハロゲン置換テレフタル酸（以下、ハロゲン置換テレフタル酸（１）と略記する。）において、Ｘ^１〜Ｘ^４で示されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。Ｘ^１〜Ｘ^４が、全てフッ素原子であることが好ましい。

ハロゲン置換テレフタル酸（１）としては、例えば２−フルオロテレフタル酸、２−クロロテレフタル酸、２，５−ジフルオロテレフタル酸、２，６−ジフルオロテレフタル酸、２，３−ジフルオロテレフタル酸、２，５−ジクロロテレフタル酸、２，６−ジクロロテレフタル酸、２，３−ジクロロテレフタル酸、２，３，５−トリフルオロテレフタル酸、２，３，５−トリクロロテレフタル酸、２，３，５，６−テトラフルオロテレフタル酸、２，３，５，６−テトラクロロテレフタル酸、２，３，５−トリフルオロ−６−クロロテレフタル酸等が挙げられる。

かかるハロゲン置換テレフタル酸（１）は、例えば、対応するハロゲン置換テレフタロニトリルを硫酸により加水分解する（例えば、特表平９−５０９９５４号公報参照。）等の公知の方法により製造することができる。

水素化ホウ素化合物としては、例えば水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素カリウム等の水素化ホウ素アルカリ金属塩、例えば水素化ホウ素カルシウム、水素化ホウ素マグネシウム等の水素化ホウ素アルカリ土類金属塩などが挙げられる。入手性の点から好ましくは水素化ホウ素アルカリ金属塩が用いられ、なかでも水素化ホウ素ナトリウムがより好ましい。

かかる水素化ホウ素化合物は、市販のものを用いてもよいし、調製して用いてもよい。例えば、水素化ホウ素ナトリウムは、ホウ酸エステルと水素化ナトリウムとから容易に調製可能である。また、他の水素化ホウ素化合物は、水素化ホウ素ナトリウムと対応する金属ハロゲン化物との反応により調製可能であり、例えば水素化ホウ素カルシウムは、水素化ホウ素ナトリウムと塩化カルシウムとの反応により得られる。水素化ホウ素化合物を調製して用いる場合には、予め調製したものを反応系中に添加してもよいし、反応系内で調製し、そのまま使用してもよい。

水素化ホウ素化合物の使用量は、通常はハロゲン置換テレフタル酸（１）に対して１モル倍以上であれば本発明の目的を達することができ、その上限は特にないが、経済性の点において、通常５モル倍以下である。好ましくは２〜３モル倍の範囲である。

本反応に用いる有機溶媒としては、例えばジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル溶媒、例えばトルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒などが挙げられる。好ましくはエーテル溶媒であり、より好ましくはジメトキシエタンである。その使用量は特に制限されないが、ハロゲン置換テレフタル酸（１）に対して、通常１〜１００重量倍の範囲である。

反応温度は、通常、−２０〜２００℃、好ましくは０〜１００℃の範囲である。

本反応は、反応温度条件下で、有機溶媒とハロゲン置換テレフタル酸（１）と水素化ホウ素化合物とを混合することにより実施され、その方法は特に限定されず、例えば、有機溶媒と水素化ホウ素化合物との混合物中に、徐々にハロゲン置換テレフタル酸（１）を加えていく方法が挙げられる。

本反応は、通常、常圧条件下で実施されるが、加圧条件下に実施してもよい。反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィー等の通常の分析手段により確認することができる。

ハロゲン置換テレフタル酸（１）と水素化ホウ素化合物との反応で得られた反応混合物と塩化水素とを、４０〜７０℃で接触させることにより、目的とする式（２）で示されるハロゲン置換ベンゼンジメタノール（以下、ハロゲン置換ベンゼンジメタノール（２）と略記する。）を得ることができる。

塩化水素の使用量は、水素化ホウ素化合物に対して１モル倍以上であれば、通常、本発明の目的を達することができる。その上限は特にないが、経済面や容積効率等を考慮して、実用的には１０モル以下である。塩化水素としては、塩化水素ガスおよびその有機溶媒溶液ならびに塩酸が使用可能であり、操作性や入手性等の点から、塩酸を用いることが好ましい。上記の塩化水素は、市販のものをそのまま用いることもできるし、反応に不活性なガス、有機溶媒または水等と混合して用いることもできる。塩酸を用いる場合は、濃度がより高い方が好ましく、市販の濃塩酸をそのまま用いることがさらに好ましい。塩化水素の有機溶媒溶液としては、塩化水素／ジオキサン溶液、塩化水素／テトラヒドロフラン溶液、塩化水素／ジメトキシエタン溶液等が挙げられる。

本反応は、通常、ハロゲン置換テレフタル酸（１）と水素化ホウ素化合物との反応により得られた反応混合物をそのまま用い、該反応混合物と塩化水素とを混合することにより実施される。混合方法は特に限定されず、例えば、４０〜７０℃で前記反応混合物中に塩化水素を徐々に加えていく方法が挙げられる。塩化水素ガスを用いる場合は、前記反応混合物中に塩化水素ガスをバブリングすればよい。

本反応は、通常、常圧条件下で実施されるが、加圧条件下に実施してもよい。反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィー等の通常の分析手段により確認することができる。

反応終了後は、得られた反応混合物に、必要に応じて水等を加えた後、例えば中和、抽出、濃縮等の処理を施すことにより、ハロゲン置換ベンゼンジメタノール（２）を単離することができる。得られたハロゲン置換ベンゼンジメタノール（２）は、例えば晶析、カラムクロマトグラフィー等の通常の精製手段によりさらに精製してもよい。

かくして得られるハロゲン置換ベンゼンジメタノール（２）としては、例えば２−フルオロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２−クロロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，５−ジフルオロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，６−ジフルオロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，３−ジフルオロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，５−ジクロロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，６−ジクロロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，３−ジクロロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，３，５−トリフルオロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，３，５−トリクロロ−１，４−ベンゼンジメタノール、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノール、２，３，５，６−テトラクロロベンゼンジメタノール、２，３，５−トリフルオロ−６−クロロベンゼンジメタノール等が挙げられる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

実施例１
２００ｍｌフラスコに、室温で水素化ホウ素ナトリウム２．５８ｇとジメトキシエタン２５ｇを仕込み、５０℃に昇温した。該混合物を攪拌しながら、その中に、２，３，５，６−テトラフルオロテレフタル酸６．１ｇとジメトキシエタン２０ｇとの混合溶液を１時間かけて滴下した。滴下終了後、６０℃に昇温し、同温度で７時間保温・攪拌した。反応終了後の混合物にトルエンを２０ｇ加え、５０℃に冷却し、３５重量％塩酸８．５ｇを１時間かけて滴下した後、６０℃に昇温し、同温度で６時間保温・攪拌した。得られた混合物に水３０ｇを加え、分液処理にて有機層を分取した後、酢酸エチル３０ｇを用いて水相を２回抽出処理した。上記各処理により得られた全ての有機層を合一し、飽和炭酸カリウム水溶液１０ｇ、次いで水１０ｇを用いて、順次洗浄した後、得られた有機層から溶媒を留去した。トルエンとヘキサンを用いて、得られた固体を再結晶処理することにより、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノールを含む白色粉末状結晶５．３５ｇを得た。液体クロマトグラフィー絶対検量線法により分析したところ、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノールの純度は９５．１％であった。収率９５％。

実施例２
２００ｍｌフラスコに、室温で水素化ホウ素ナトリウム２．３ｇとジメトキシエタン ２５ｇを仕込み、５０℃に昇温した。該混合物を攪拌しながら、その中に、２，３，５，６−テトラフルオロテレフタル酸６．１ｇとジメトキシエタン３０ｇとの混合溶液を１時間かけて滴下した。滴下終了後、６０℃に昇温し、同温度で２時間保温・攪拌した。この反応混合物に、１４重量％塩化水素ジオキサン溶液１５．５ｇを３時間かけて滴下した後、６０℃で５時間保温・攪拌した。得られた混合物を２５℃まで冷却したのちに５重量％塩酸３０ｇを加え、分液処理にて有機層を分取した後、トルエン３０ｇを用いて水相を２回抽出処理した。上記各処理により得られた全ての有機層を合一し、水１０ｇを用いて、洗浄した後、得られた有機層から溶媒を留去した。トルエンとヘキサンを用いて、得られた固体を再結晶処理することにより、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノールを含む白色粉末状結晶５．６ｇを得た。液体クロマトグラフィー絶対検量線法により分析したところ、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノールの純度は８７．０％であった。収率９０％。

比較例
２００ｍｌフラスコに、室温で水素化ホウ素ナトリウム２．５８ｇとジメトキシエタン２５ｇを仕込み、５０℃に昇温した。該混合物を攪拌しながら、その中に、２，３，５，６−テトラフルオロテレフタル酸６．１ｇとジメトキシエタン２０ｇとの混合溶液を１時間かけて滴下した。滴下終了後、６０℃に昇温し、同温度で７時間保温・攪拌した。反応終了後の混合物にトルエンを２０ｇ加え、２５℃に冷却し、２５〜３０℃で３５重量％塩酸８．５ｇを１時間かけて滴下した後、２５〜３０℃で６時間保温・攪拌した。得られた混合物に水３０ｇを加え、分液処理にて有機層を分取した後、酢酸エチル３０ｇを用いて水相を２回抽出処理した。上記各処理により得られた全ての有機層を合一し、飽和炭酸カリウム水溶液１０ｇ、次いで水１０ｇを用いて、順次洗浄した後、得られた有機層から溶媒を留去した。得られた残渣を、液体クロマトグラフィー絶対検量線法により分析したところ、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンジメタノールの収率は３３％であった。また、４−カルボキシー２，３，５，６−テトラフルオロベンジルアルコールが２９％副生し、原料２，３，５，６−テトラフルオロテレフタル酸が３８％残存していた。

Claims (7)

1. 有機溶媒の存在下、式（１）
   

   

   （式中、Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ同一または相異なって、水素原子またはハロゲン原子を表す。ただし、少なくとも一つはハロゲン原子である。）
   で示されるハロゲン置換テレフタル酸と水素化ホウ素化合物とを反応させ、得られた反応混合物と塩化水素とを４０〜７０℃の温度範囲で反応させる式（２）
   

   

   （式中、Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ上記と同じ意味を表す。）
   で示されるハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。
2. Ｘ^１〜Ｘ^４が、全てフッ素原子である請求項１に記載のハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。
3. 水素化ホウ素化合物が、水素化ホウ素アルカリ金属塩である請求項１または２に記載のハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。
4. 水素化ホウ素アルカリ金属塩が、水素化ホウ素ナトリウムである請求項３に記載のハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。
5. 反応溶媒が、エーテル溶媒である請求項１〜４のいずれかに記載のハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。
6. エーテル溶媒が、ジメトキシエタンである請求項５に記載のハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。
7. 塩化水素として、塩酸を用いる請求項１〜６のいずれかに記載のハロゲン置換ベンゼンジメタノールの製法。