JP7353011B2 - フッ素化ベンゼン、フッ素化ベンゾフェノン、およびその誘導体の新しい製造方法 - Google Patents

フッ素化ベンゼン、フッ素化ベンゾフェノン、およびその誘導体の新しい製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、フッ素化ベンゼン、フッ素化ベンゾフェノン、およびその誘導体（特にフッ素化ベンゼンおよびその誘導体）を合成および製造する新しい方法に関する。
ベンゾフェノンは、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）を製造するための出発材料である。
ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）は、高温安定性および高機械的強度を有する半結晶性熱可塑性プラスチックであり、その分子主鎖にケトン基（ＲＬ－ＣＯ－ＲＬ）とエーテル基（ＲＬ－Ｏ－ＲＬ）を交互に含む。官能基の間の接続基ＲＬは、１，４－置換アリール基（例えば、１，４－置換フェニル基）からなる。
有機分子の文脈では、アリールは芳香環、通常はフェニルやナフチルなどの芳香炭化水素に由来する任意の官能基または置換基である。「アリール」という用語は、省略または一般化のために使用され、「Ａｒ」は、化学構造図におけるアリール基のプレースホルダーとして使用される。
ＰＡＥＫの特性に関して、ＰＡＥＫの連続動作温度は２５０°Ｃ（４８２°Ｆ）であり、短期間の負荷では最大３５０°Ｃ（６６２°Ｆ）まで機能する。燃焼するときに、その毒性および腐食性が最も小さい。燃焼時の熱出力が低いため、室内の航空用途での使用に適している。また、全体的な耐薬品性にも優れている。引張強度は８５ＭＰａ（１２，３００ｐｓｉ）、ヤング率は４，１００ＭＰａ（５９０，０００ｐｓｉ）である。その降伏強度は、２３°Ｃ（７３°Ｆ）で１０４ＭＰａ（１５，１００ｐｓｉ）、１６０°Ｃ（３２０°Ｆ）で３７ＭＰａ（５，４００ｐｓｉ）である。
ＰＡＥＫプラスチックは、酸素ブリッジ（エーテルおよびカルボニル基（ケトン））を介して連結されたフェニレン環を特徴としている。エーテルとケトンの比率と順序は、主にガラス転移温度とポリマーの融点に影響し、耐熱性と加工温度にも影響する。ケトンの比率が高いほど、ポリマー鎖が硬くなり、ガラス転移温度と融点が高くなる。処理温度は３５０～４３０°Ｃの範囲である。
このファミリに含まれるプラスチックには、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、ＰＥＥＫＫ（ポリエーテルエーテルケトンケトン）、ＰＥＫＥＫＫ（ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン）が含まれる。
ＰＡＲＫは、２つの方法で生成できる。１つは求核経路と呼ばれ、もう１つは求電子経路と呼ばれる。求核経路は、重合工程でエーテル結合を形成する。求電子経路は、重合工程でカルボニルブリッジが形成される。射出成形、押出成形、圧縮成形、トランスファー成形など、一般的な熱可塑性プロセスをすべて使用して処理できる。
ＰＡＥＫは以下の用途に適用できる。主要なエンジニアリング用途の１つは、シール、コンプレッサーリング、バルブパーツ、ギア、ベアリング、ワイヤーコーティングなどのオイルドリルコンポーネントである。また、温度や応力に耐え、耐食性を備えているため、ケミカルポンプ業界でも使用されている。自動車業界では、トランスミッションのギアやスラストベアリングの製造に使用されている。耐加水分解性に優れており、滅菌時に分解しないため医療機器に使用されている。ＰＥＫＥＫＫは人工股関節などの外科用インプラントの製造に使用されている。
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）は、エンジニアリングア用途で使用されるポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）ファミリーの無色の有機熱可塑性ポリマーである。もともとはＶｉｃｔｒｅｘＰＬＣによって導入され、１９８０年代初頭にＩｍｐｅｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（ＩＣＩ）によって導入された。
例えば、ＰＥＥＫの合成は以下の通りである。ＰＥＥＫポリマーは、ビスフェノラート塩のジアルキル化による段階的成長重合によって得られる。典型的なのは、４，４’－ジフルオロベンゾフェノンとハイドロキノンの二ナトリウム塩との反応であり、これは炭酸ナトリウムによる脱プロトン化によってその場で生成される。反応は、ジフェニルスルホンなどの極性非プロトン性溶媒中で約３００°Ｃで行われる。
ＰＥＥＫの特性に関して、ＰＥＥＫは、高温に保持される優れた機械的および化学的耐性を備えた半結晶性熱可塑性樹脂である。ＰＥＥＫの成形に使用される処理条件は、結晶性、機械的特性に影響を与える可能性がある。そのヤング率は３．６ＧＰａであり、その引張強度は９０～１００Ｍｐａである。ＰＥＥＫのガラス転移温度は約１４３°Ｃ（２８９°Ｆ）で、約溶融温度は３４３°Ｃ（６６２°Ｆ）である。特定のグレードの有効動作温度は最大２５０°Ｃ（４８２°Ｆ）である。熱伝導率は、室温と固相線温度の間の温度とともにほぼ直線的に増加する。それは、熱劣化、ならびに有機環境と水性環境の両方による攻撃に対して非常に耐性がある。高温では、ハロゲン、強力なブレンステッド酸、ルイス酸、および一部のハロゲン化化合物や脂肪族炭化水素に攻撃される。室温で濃硫酸に溶解しますが、微粉末や薄膜など、表面積と体積の比率が高い形態でない限り、溶解に非常に長い時間がかかる場合がある。生分解に対して高い耐性がある。
ＰＥＥＫは以下の用途に適用できる。ＰＥＥＫは、その堅牢性により、ベアリング、ピストンパーツ、ポンプ、高性能液体クロマトグラフィーカラム、コンプレッサープレートバルブ、電気ケーブル絶縁など、要求の厳しい用途で使用されるアイテムの製造に使用される。ＰＥＥＫは、超高真空用途と互換性のある数少ないプラスチックの１つである。ＰＥＥＫは、医療用インプラント（膝など）で使用される高度な生体材料と見なされており、神経外科用途で部分的な置換頭蓋骨を作成するために、高解像度磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）でも使用される。
ＰＥＥＫは、脊椎固定装置および補強棒での使用が増加していることを発見した。航空宇宙、自動車、化学プロセス業界で広く使用されている。ＰＥＥＫシールとマニホールドは、流体用途で一般的に使用される。ＰＥＥＫは、連続的な高温（最大５００°Ｆ／２６０°Ｃ）が一般的である用途でも良好に機能する。これとその低い熱伝導率のために、ＦＦＦ印刷でも使用され、ホットエンドとコールドエンドを熱的に分離する。ＰＥＥＫは、特にＲＤＡ、ＲＤＴＡ、ＲＴＡなどの再構築可能なアトマイザーで、アトマイザー内の絶縁体としても広く使用されている。ＰＥＥＫのアトマイザー内の主な機能は、アトマイザーの底部内側の負極ポストから正極ポストを分離することである。
ベンゾフェノンに関して、好ましいＩＵＰＡＣ名はジフェニルメタノンである。他の名前には、ベンゾフェノン、フェニルケトン、ジフェニルケトン、ベンゾイルベンゼン、ベンゾイルフェニル、ベンゾイルフェニル、ジフェニルメタノンが含まれる。ＣＡＳ番号は１１９－６１－９である。
ベンゾフェノンは、式（Ｃ６Ｈ５）２ＣＯを有する有機化合物であり、通常Ｐｈ２ＣＯと略する。白色固体であり、有機溶媒に可溶である。ベンゾフェノンは有機化学では幅広く使用されている構造単位であり、その母体はジアリールケトンである。ベンゾフェノンは、印刷業界のインク、イメージング、クリアコーティングなどのＵＶ硬化用途で光開始剤として使用できる。ベンゾフェノンは、紫外線（ＵＶ）が香水や石鹸などの製品の香りや色を損なうのを防止する。ベンゾフェノンは、包装用ポリマーまたはその内容物の光分解を防ぐために、ＵＶブロッカーとしてプラスチック包装に追加することもできる。その使用により、メーカーは製品を透明なガラスまたはプラスチック（ＰＥＴＥウォーターボトルなど）にパッケージ化できる。それがないと、不透明または暗いパッケージが必要になる。生物学的用途では、ベンゾフェノンは、ペプチド－タンパク質相互作用を特定およびマッピングするための光物理プローブとして広く使用されている。ベンゾフェノンは、「スイートウッディジェラニウムのようなノート」の香料や香水の添加物として使用される。
従来技術では、ベンゾフェノンは、空気によるジフェニルメタンの銅触媒酸化によって生成される。実験室ルートでは、ベンゼンと四塩化炭素を反応させた後、得られたジフェニルジクロロメタンを加水分解する。それはまた、ルイス酸（例えば、塩化アルミニウム）触媒の存在下での塩化ベンゾイルによるベンゼンのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化によって調製することができる。別の合成経路は、パラジウム（ＩＩ）／オキソメタレート触媒を使用することである。これにより、アルコールが両側に２つの基を持つケトンに変換される。ベンゾフェノンを生成するためのもう１つのあまり知られていない反応は、無水安息香酸カルシウムの熱分解である。
ジフェニルジクロロメタンは、式（Ｃ６Ｈ５）２ＣＣｌ２を有する有機化合物であり、他の有機化合物の前駆体として使用される無色の固体である。
ジフェニルジクロロメタンは、四塩化炭素と無水塩化アルミニウムを触媒として、ベンゼンのダブルＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアルキル化反応により得られる。あるいは、ベンゾフェノンは五塩化リンで処理される。
（Ｃ６Ｈ５）２ＣＯ＋ＰＣｌ５→（Ｃ６Ｈ５）２ＣＣｌ２＋ＰＯＣｌ３
ジフェニルジクロロメタンは加水分解してベンゾフェノンになる。
（Ｃ６Ｈ５）２ＣＣｌ２＋Ｈ２Ｏ→（Ｃ６Ｈ５）２ＣＯ＋２ＨＣｌ
ジフェニルジクロロメタンは、テトラフェニルエチレン、ジフェニルメタンイミン塩酸塩および安息香酸無水物の合成に使用される。
ジフェニルメタンは、式（Ｃ６Ｈ５）２ＣＨ２を有する有機化合物である。この化合物は、２つの水素原子が２つのフェニル基で置き換えられたメタンで構成される。ジフェニルメタンは、有機化学において一般的な骨格を形成する。ジフェニルメチル基はベンズヒドリル（ｂｅｎｚｈｙｄｒｙｌ）としても知られている。ジフェニルメタンは、三塩化アルミニウムなどのルイス酸の存在下で、ベンゼンによる塩化ベンジルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアルキル化によって調製される。
Ｃ６Ｈ５ＣＨ２Ｃｌ＋Ｃ６Ｈ６→（Ｃ６Ｈ５）２ＣＨ２＋ＨＣｌ
いわゆるＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応は、当業者によく知られている。例えば、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応は、１８７７年にＣｈａｒｌｅｓ ＦｒｉｅｄｅとＪａｍｅｓ Ｃｒａｆｔｓによって開発された芳香環に置換基を結合する一連の反応として知られている。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応には、アルキル化反応とアシル化反応の２つの主要なタイプがあり、どちらも求電子性芳香族置換によって進行する。
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のようなＰＡＥＫは、ＶｉｃｔｒｅｘのＷＯ２０１８／０５５３８４に記載されているような特殊プラスチック用途で使用される。
ＰＥＥＫは、ハイドロキノンと４，４’－ジフルオロベンゾフェノンの縮合物から製造され、このベンゾフェノンは、Ｖｉｃｔｒｅｘ ＷＯ２０１８／０５５３８４および中国特許（２０１８）ＣＮ１０７５７３５００に記載されているように、主要な原料としてフルオロベンゼンから製造される。４，４’－ジフルオロベンゾフェノンは、４，４’－ジフルオロジフェニルメタンから酸化により製造され（ＣｈｅｍＣａｔＣｈｅｍ（２０１８），１０（５），１０９６－１１０６）、フルオロベンゼンとＣＣｌ４のＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアルキル化反応により製造され（ＨｕａｇｏｎｇＪｉｎｚｈａｎ（２０１５），３４（４），１１０４－１１０８）、またはＲａｙｃｈｅｍのＵＳ４８１４５０８に記載されているように、４－フルオロベンゾイルクロリドによるフルオロベンゼンのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化から製造される。現在、ジフルオロジフェニルメタンの最も一般的な合成は、ダーティＮａＮＯ２／ＨＢＦ４化学を含むＢａｌｚ－Ｓｃｈｉｅｍａｎｎ反応による４，４’－メチレンビス［ベンゼナミン］からの合成である（特許（２０１６）ＣＮ１０６００８１８２）。フルオロベンゼンとホルムアルデヒドからジフルオロジフェニルメタンを合成するは、すでにＢｕｌｌｅｔｉｎ ｄｅ ｌａ ＳｏｃｉｅｔｅＣｈｉｍｉｑｕｅ ｄｅ Ｆｒａｎｃｅ；（１９５１）；ｐ．３１８，３２３に記載されている。４－フルオロベンジルクロリドからジフルオロジフェニルメタンを合成することは、すでにＣｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（１９８９）（１８），１３５３－４に記載されている。
別のＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化反応による４，４’－ジフルオロベンゾフェノンの合成はフルオロベンゼンから合成される。あるいは、４－フルオロフェニルボロン酸から合成され（例えば、（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）（２０１７），５３（９３），１２５８４－１２５８７）、および４－フルオロ安息香酸誘導体または４－フルオロトリクロロトルエン誘導体から合成される（（２０１６）ＣＮ１０６０４５８２８）。これらのプロセスは、少なくとも１つのステップにはＢａｌｚ－Ｓｃｈｉｅｍａｎｎ反応とＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応の組み合わせを含む。どちらの反応タイプも非常に古い技術であり、環境に優しくて新しい化学物質や反応技術に置き換える必要がある。「ダーティ」Ｈａｌｅｘ反応による４，４’－ジクロロベンゾフェノンからの４，４’－ジフルオロベンゾフェノンの合成は、三井物産の特許ＵＳ４４５３００９に記載されている。上記Ｈａｌｅｘの化学的性質は、変換が不完全で、製品の分離が困難で、多くの場合、大量の有毒な廃水を生成するため、一般に「汚れた」と考えられている。カップリング製品として得られる「汚れた」ＫＣｌは、埋め立てによく使用される。
一般に、最先端のリアクター（イオン性液体中で触媒されるルイス酸）でのベンゾイルクロリドとクロロベンゼンのフリーデルクラフト反応は、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ（２００８），３７（８），８４４－８４５およびＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ（Ｔａｉｐｅｉ）（２０００），４７（６），１２４３－１２４６に記載されているように知られている。α－Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＣＯ３ナノ粒子を含むマイクロリアクターのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔは、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ（Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）（２０１８）３３１，４４３－４４９に記載されている。クロロベンゼン、クロロベンゾイルクロリドおよびルイス酸としてのＡｌＣｌ３のＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応の収率は９６％であり（ＨｕａｇｏｎｇＸｉｎｘｉｎｇＣａｉｌｉａｏ，（２０１２），４０（２））、８７－９０％であり（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，（２００５），１２６（８），１１９１－１１９５）、フッ素性溶媒中の希土類（ＩＩＩ）パーフルオロオクタンスルホネートを使用することで収率は８６％である。
ＫｈｉｍｉｃｈｅｓｋａｙａＴｅｋｈｎｏｌｏｇｉｙａ（２００１），（５），３－５から分かるように、クロロベンゼンとテレフタロイルクロリドの反応は、約２６０℃の温度下で、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ触媒が存在しない場合、収率が８６％である。Ｑｉｎｇｄａｏ ＫｅｊｉＤａｘｕｅＸｕｅｂａｏ，ＺｉｒａｎＫｅｘｕｅｂａｎ）（２００７），２８（１），３９－４２にもＡｌＣｌ３がルイス酸として使用されている。Ｊｐｎ．ＫｏｋａｉＴｏｋｋｙｏＫｏｈｏ（２０１４）、ＪＰ２０１４２３７７３８にはＦｅＣｌ３がルイス酸として使用されている。
クロロベンジルクロリドとクロロベンゼンのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応は、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９８９），５４（５），１２０１－３，ａｎｄ ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎ（２０１１），５０（４６），１０９１３－１０９１６に記載されている。
上記のすべての既知の反応は、大量の廃棄物と廃水を生成し、高価な試薬を必要とし、特に環境に関して産業規模で実用的ではない。
本発明の目的は、従来技術方法の欠点を克服し、特にＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応により化合物を製造するより効果的で、省エネで、環境により優しい方法を提供し、有益な触媒を提供することである。本発明の他の目的は、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応により、有益な触媒を使用することである。上記触媒は、フッ素化反応に容易に適用できる。フッ素化反応は、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応の前または後であってもよい。ここで、本発明の別の目的は、触媒をＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応に使用することである。上記触媒は、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応およびフッ素化反応のいずれにも使用できる。
本発明の目的は、特許請求の範囲で定義されるように解決され、本明細書に詳細に記載される。したがって、本発明は、特許請求の範囲で定義され、本明細書で説明されるように、フルオロアリール化合物およびその誘導体、特にフルオロベンゼンおよびその誘導体、並びにその製品を製造するための新しいプロセスに関する。また、本発明は、上記化合物の環境に優しい生産に関する。
したがって、本発明は、従来の技術プロセスの欠点を、驚くほど単純で有益な方法で克服し、特に、従来のプロセスと比較して、本発明は、より効率的で省エネのプロセスを提供し、また、核フッ素化芳香族化合物、好ましくは核フッ素化フルオロベンゼンの製造のためにより環境に優しいプロセスを提供する。
特に、一態様では、本発明は、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）の製造のための原料としてのフッ素化ベンゼンおよびベンゾフェノンの合成のための新規の環境に優しいプロセスに関する。ここで、本発明は、いわゆるＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応によるアシル化またはアルキル化アリール化合物、例えば、アシル化またはアルキル化ベンゼンの製造または合成、並びに新しい触媒に関する。
有機分子の文脈では、アリールは芳香環、通常はフェニルやナフタなどの芳香族炭化水素に由来する任意の官能基または置換基である。「アリール」という用語は、略語または一般化のために使用され、「Ａｒ」は、化学構造図におけるアリール基のプレースホルダーとして使用される。
単純なアリール基はフェニル基（化学式：Ｃ６Ｈ５）であり、ベンゼンに由来する基である。最も基礎的なアリール基はフェニルで、ベンゼン環の１つの水素原子が置換基で置換されており、分子式はＣ６Ｈ５－である。フェニル基を含む化合物を命名する際に、フェニル基は親炭化水素とされ、接尾辞「－ベンゼン」で表される。あるいは、フェニル基を置換基として扱い、名称の中に「フェニル」として記載されてもよい。このような命名は、通常、フェニル基に結合している基が６つ以上の炭素原子で構成される場合に使用される。
Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアルキル化には、強力なルイス酸触媒を使用してハロゲン化アルキルにより芳香環をアルキル化することが含まれる。無水塩化第二鉄を触媒として、塩化物イオンの前部にアルキル基が付着する。この反応には、生成物が反応物よりも求核性であるという欠点がある。その結果、過剰アルキル化が発生する。さらに、この反応は、三級アルキル化剤、いくつかの二次アルキル化剤、または安定化されたカルボカチオンを生成するもの（例えば、ベンジル）に対してのみ非常に有用である。第一級アルキルハライドの場合、初期のカルボカチオン（Ｒ（＋）‐Ｘ‐Ａｌ（－）‐Ｃｌ３）はカルボカチオン再配列反応を起こす。
Ｆｒｉｅｄｅｌ‐Ｃｒａｆｔｓアシル化には、芳香環のアシル化が含まれる。典型的なアシル化剤は塩化アシルである。典型的なルイス酸触媒は酸と三塩化アルミニウムである。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化では、酸無水物を使用してもよい。反応条件はＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアルキル化反応と類似する。上記反応は、アルキル化反応に比べいくつかの利点を有する。カルボニル基の電子吸引効果により、ケトン生成物は常に元の分子よりも反応性が低く、複数のアシル化は発生しない。また、アシリウムイオンは正電荷が酸素上にある共鳴構造によって安定化されるため、カルボカチオンの再配列は発生しない。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化反応の実行可能性は、塩化アシル試薬の安定性に依存する。
本発明の文脈において関連する化合物は、テレフタル酸二塩化物としても知られているテレフタロイルクロリド（ＴＣＬ、１，４－ベンゼンジカルボニルクロリド）である。好ましいＩＵＰＡＣ名称は、ベンゼン－１，４－ジカルボニルジクロリドである。他の名称は、テレフタロイルジクロリド、１，４－ベンゼンジカルボニルクロリド、ベンゼン－１，４－ジカルボニルクロリド、テレフタル酸ジクロリド、テレフタロイルジクロリド、ｐ－フタリルクロリドである。一般的な略語はＴＣＬである。
前に述べたように、先行技術で知られているすべての反応は、大量の廃棄物および廃水を生成し、高価な試薬を必要とし、または工業規模で実行可能ではない。
従来技術の不利な点は、本発明によって克服される。したがって、本発明は、廃水なしで、試薬の価格が合理的で、工業規模に適したプロセスを提供する。より具体的には、この目的は、非常に安価でクリーンで簡単に作成できる出発材料を使用し、ＳｂＨａｌ５に基づく触媒システムを使用することによって解決される。本発明はまた、フッ素化が調製されることを意図しているとしても、非常に有利である。さらに、一実施形態では、本発明のＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応は、必要に応じてマイクロリアクターシステムで実行される。
従って、本発明の一態様によれば、ＨＦを用いてハロゲン化ベンゼン前駆体からフルオロベンゼンを製造する時にハロゲン化水素が形成される工業に有益な方法が提供される。さらに、本発明によれば、フルオロベンゼンの工業製造におけるクロロベンゼンの原料とする簡単な使用が提供される。本発明の前の従来技術においては、クロロベンゼンの当該使用が知られていない。
（触媒）
本発明の方法で用いられるハロゲン化触媒、好ましくはフッ素化触媒は、いわゆるルイス酸であってもよいが、これに限定されない。ハロゲン化は、化学反応の１種であり、化合物または材料に１種または複数種のハロゲンを添加することに関する。ハロゲン化の経路および化学量論比は、有機基質の構造特徴および官能基および特定のハロゲンに依存する。例えば、金属の無機化合物の合成にもハロゲン化が必要である。フッ素化は、ハロゲン化の１種であり、Ｆ（フッ素）は導入化合物または材料におけるハロゲンである。ハロゲン化および／またはフッ素化、およびこれらの反応で用いられるハロゲン化触媒および／またはフッ素化触媒は、当業者によって知られている。例えば、中間体ハロゲン塩イオンを活性物質としてオレフィンにハロゲン（例えば、塩素および／またはフッ素）を付加する。有機化学における「ハロゲンイオン」は、ハロゲン原子を含むいかなるハロゲン塩化合物（イオン）、例えば、本明細書において、正電荷を持つフッ素原子をいう。
好ましくは、ハロゲン化触媒および／またはフッ素化触媒は、当業者によく知られており、本発明において、Ｓｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、好ましくはＳｂに基づくものである。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応の前または後のフッ素化テップにおいてＳｂＨａｌ５を過剰なＨＦに保持する場合、より好ましくは、フッ素化触媒、特に活性物質Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を提供するＳｂフッ素化触媒である。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応自体では、ＨＦは「低」濃度（例えば、ｐｐｍ範囲）でのみ使用される。
したがって、ＨＦを使用してハロベンゼン前駆体からフルオロベンゼンを調製する工業的に有益なプロセスにおいて過剰のＨＦとフッ素化触媒とを使用してハロゲン化水素を形成する場合、さらに、ＨＦが「低」濃度で使用される場合、またはＨＦが存在しない場合に、フッ素化触媒は、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ触媒として有益で簡単な使用を提供することもできる。これによって、本発明以前の先行技術では知られていなかった方法で、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応による化合物の製造のための産業的に興味深い出発材料としてアシル化またはアルキル化化合物を提供する新しい機会を提供する。「低」濃度という用語は、本明細書の以下の本発明の詳細な説明においてより具体的に定義される。
本発明によれば、アンチモン（Ｓｂ）が最良かつ最も安価な触媒であるが、ＡｓおよびＢｉもフッ素化触媒として使用することが可能である。必要に応じて、金属の酸化段階ＩＩＩ、特にＳｂＨａｌ－ＩＩＩシェアを持つＳｂＨａｌ５の存在下、またはＭＨａｌ３化合物のような他の金属化合物（ＡｓＨａｌ３やＢｉＨａｌ３など）のシェアを持つ場合、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応に使用され得る。
例えば、本発明の一態様では、フッ素化反応を提供する。フッ素化芳香族系（「フルオロベンゼン」）に用いられるアンチモン（Ｓｂ）触媒の使用は新しく有利である。例えば、触媒は、ＨＦ中のＳｂＦ５であり、ＳｂＣｌ５で作製される。もちろん、新鮮な触媒との反応が始まるときに、触媒アンチモン（Ｓｂ）上の１つまたは２つの塩素原子を置換し、一定時間のフッ素化後、全ての塩素原子を置換する。
今まで、例えば、フルオロベンゼンおよび誘導体は、工業的には、Ｂａｌｚ ＳｃｈｉｅｍａｎｎまたはＳａｎｄｍｅｙｅｒ反応により製造されている。これらの反応は、化学的には非常に優れているが、大量の廃棄物および非常に有毒な排水をもたらす問題がある。この原因で、多くの化学プラントが倒産した。例えば、中国、さらに世界中の多くの企業は、信頼性が高く環境的に許容されるフルオロベンゼンの供給源を持っていない。ここで、フルオロベンゼンの実施例にて説明される同様または類似する問題は、通常他のフッ素化芳香族およびヘテロ芳香族化合物（例えば、製薬および農業化学分野における構造単位）の製造にもある。
本発明の化学的新規性および概念は、ハロゲン化触媒を用いる新しいフッ素化方法であり、例えば、好ましい実施形態において、アンチモン（Ｓｂ）ハロゲン化物をハロゲン化触媒として用いる。本発明に記載されているように、本発明の製造方法は、如何なる（少なくとも如何なる顕著な）廃物である副生成物をもたらすことなく、フルオロベンゼンおよびその誘導体を触媒で生産することである。例えば、カラムヘッドが１５ｂａｒ、－２０℃である場合、カラムヘッには１００％ＨＣｌがある。
（リアクター）
さらに、本発明の一態様は、本発明で使用、本明細書で説明されるように、工場エンジニアリングに関する発明を提供する。本発明のいくつかの実施形態において、当該方法は、マイクロリアクター中で実施される好ましい。
本発明の一実施形態において、「マイクロリアクター」、「微細構造リアクター」または「マイクロチャネルリアクター」とは、典型的な横寸法が約１ｍｍ以下の有限な空間で化学反応を行う装置であり、一般的なものはマイクロチャネルを使う。通常、本明細書において、用語「マイクロリアクター」、「微細構造リアクター」または「マイクロチャネルリアクター」とは、典型的な横寸法が約５ｍｍ以下の有限な空間で化学反応を行う装置を指す。
マイクロリアクターおよびその中で物理的過程が発生する他の装置（例えばマイクロ熱交換器）について、マイクロプロセス工学分野において研究を行なった。上記マイクロリアクターは、通常連続流通リアクター（回分式リアクターに対して）をである。マイクロリアクターは、通常の拡大リアクターと比較して、エネルギー効率、反応速度および収率、安全性、信頼性、拡大可能性、その場／オンデマンド生産が大幅に改善され、プロセス制御がより精細になる。
「フローケミストリー」においてマイクロリアクターを用いて化学反応を行う。
マイクロリアクターを用いるフローケミストリーにおいて、回分式ではなく、連続的なフローで化学反応を行う。回分式生産は、製造において用いられる技術であり、一連のワークステーションで段階的に所望の目的物を生産し、異なるバッチの生成物を得る。回分式生産、バッチ生産（ワンタイム生産）および大規模生産（フロー生産または連続生産）は、３つの主な生産方法である。フローケミストリーにおいて、化学反応は、連続的なフローで行われる。この場合、各ポンプにより流体をパイプにポンピングし、各パイプが互いに接続されているため、流体は互いに接触する。これらの流体が反応性であると、反応が起きる。フローケミストリーは、大量の原料を用いて大規模製造を行う成熟した技術である。しかし、「フローケミストリー」という用語は、実験室規模の応用に対して作ったばかりの用語である。
連続流通リアクター（例えば、マイクロリアクターとして用いられる）は、通常管状であり、非反応性材料で作製される。当該非反応性材料は、従来技術において知られているものであり、試薬および／または反応物の特定の目的および特性に依存する。混合方法は、拡散法であり、例えば、リアクターの直径が狭い（例えば、＜１ｍｍ）場合に拡散法を使用し、例えば、マイクロリアクターおよびスタティックミキサーにおいて拡散法を使用する。連続流通リアクターは、反応条件（熱伝達、時間および混合）を良好に制御することができる。リアクター内の試薬の滞留時間、即ち、反応が加熱または冷却される時間は、リアクター体積およびそれを通過する流速により計算される（滞留時間＝リアクター体積／流速）。従って、より長い滞留時間を達成するために、試薬をより遅くポンピングしたり、体積がより大きなリアクターおよび／または複数のマイクロリアクターを直列に配置したり、任意にそれらの間にいくつかのシリンダーを追設することで反応の完成に必要な滞留時間を増加したりすることができる。後者の場合において、それぞれのマイクロリアクターの後ろのサイクロンセパレータは、形成されたＨＣｌの脱出に役に立つとともに、反応性能に積極的な影響を与える。これにより、生産性は、数ミリリットル／分間から数リットル／時間に増加することができる。
フロー式リアクターの例には、回転ディスクリアクター（ＣｏｌｉｎＲａｍｓｈａｗ）、回転管リアクター、マルチセルフロー式リアクター、振動流リアクター、マイクロリアクター、熱交換リアクター、吸引式リアクターが含まれる。吸引式リアクターにおいて、１つポンプにより１種の試薬をポンピングし、反応物を吸引する。プラグフロー式リアクターおよび管型流通リアクターがさらに含まれる。
本発明の一実施形態において、マイクロリアクターを使用することが特に好ましい。
マイクロリアクター中で合成し、４－クロロベンゾイルクロリドおよびクロロベンゼで４，４’－ジフルオロベンゾフェノンを連続的に製造するプロセススキームを示す例示的な実施形態である。 マイクロリアクター中で合成し、ＣＣｌ４およびクロロベンゼンで４，４’－ジフルオロベンゼンメタンを連続的に製造するプロセススキームを示す例示的な実施形態である。 マイクロリアクター中で合成し、４－クロロベンジルクロリドおよびクロロベンゼンで４，４’－ジフルオロベンゼンメタンを連続的に製造するプロセススキームを示す例示的な実施形態である。
発明の概要での簡単な説明、および特許請求の範囲での限定、以下の発明の詳細な説明および実施例での詳しい説明によれば、本発明は、従来技術の不足を克服する。本発明の前にはＨＦを用いてハロゲン化ベンゼン前駆体からフルオロベンゼンを製造する時にハロゲン化水素が形成される工業的に適切な方法がない。
従って、上記のように、本発明の一態様によれば、ＨＦを用いてハロゲン化ベンゼン前駆体からフルオロベンゼンを製造する時にハロゲン化水素が形成される工業に有益な方法が提供される。さらに、本発明によれば、フルオロベンゼンの工業製造におけるクロロベンゼンの原料とする簡単な使用が提供される。本発明の前の従来技術においては、クロロベンゼンの当該使用が知られていない。
上記のように、ＨＦを用いてハロゲン化ベンゼン前駆体からフルオロベンゼンを製造する時にハロゲン化水素が形成される工業的に適切な方法がない。フッ化水素は、鉱山から得たれた天然資源である蛍石（ＣａＦ２）の第１化学利用段階であり、本発明のハロゲン化水素はさらに化学合成に適用できるため、芳香族化合物で触媒されるハロゲン－フッ素交換は、最良の環境およびプロセス技術である。これは、本発明により達成される。
過剰な無水ＨＦにおける五フッ化アンチモンは、強求核性フッ化物であるスーパーアシッドＨ２Ｆ＋ＳｂＦ－が生成する。無水ＨＦにおける高度にフッ素化されたＳｂＦ５は、溶媒として求核置換反応においてベンゼン、不活性なハロゲン化ベンゼン、特にクロロベンゼン、ブロモベンゼン、およびそれらの誘導体をフッ素化し、非常に不活性な前駆体は原料として用いることができる。これは、以下の一般式で表される。
過フッ素化溶媒のような不活性溶媒において、Ｓｂ－五ハロゲン化物は、主にルイス酸として作用し、加水分解のときにフェノールおよびビフェニルを提供する。ＳｂＨａｌ５がＳｂＨａｌ３に還元されて初めてハロゲン化は可能となるが、触媒されることではない。五フッ化アンチモンとコロロベンゼンとの反応は未知のものであり、当業者は、通常Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ生成物、または重合、分解により不確定な生成物およびオリゴマーを生成することしか期待しない。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ２： Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９９７）（１１），２３０１－２３０６には、クロロベンゼンとジフェニルジスルフィドとの反応が記載されており、当該反応において、ＳｂＣｌ５は、ハロゲン化試薬ではなく、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ触媒として用いられる。Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（２０１１），４７（２），１２３－１２８では、ＳｂＣｌ５は、ジクロロベンゼン、クラウンエーテルおよび塩素ガスを生産するための塩素化試薬の一部であるが、工業生産に適合しないかもしれない。
しかし、フッ素化反応が溶媒である無水ＨＦ中、環境温度よりもやや高い温度以上の温度範囲内で行われる場合、求核ハロゲン－フッ素置換は、非常に良い収率および高い反応速度で進行する。これは、（過剰）ＨＦにおいて五フッ化アンチモンのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ触媒機能から求核フッ素化機能またはフッ素化剤機能への変化が発生し、つまり、超酸性が極めて強い求核フッ素アニオン（Ｆ－）の形で、例えばクロロベンゼンに反応配偶体として提供され、好ましくは核フッ素化フルオロベンゼンを生成する。例えば、より活性が高い場合、フッ素化はすでに約４０℃から始まる温度で起こり得る。しかし、上記４０℃よりもやや高い温度は、ＨＣｌが形成された直後に気相に入るのにも有利であるため、フッ素化反応が速くなる。酸化段階Ｖでのアンチモン（Ｓｂ）（即ち、Ｓｂ－Ｖ）は約１３０℃から始まる温度下でＳｂ－ＩＩＩに分解するため、いかなる反応物が存在しない場合において、反応温度の上限は高すぎてはならない。従って、一実施形態において、フッ素化反応の温度範囲は約４０℃から１３０℃である。好ましい実施形態において、フッ素化反応の温度範囲は約４０℃から１１０℃であり、より好ましい範囲は、約５０℃から１１０℃であり、さらに好ましい範囲は約６０℃から１１０℃であり、より好ましい範囲は約７０℃から１１０℃である。最も好ましくは、フッ素化反応の温度範囲は約８０℃から１１０℃である。これは最適な温度範囲である。上記内容は、他のハロゲンなどの化学的不活性化置換基またはシアノ基やニトロ基などの強力な置換基を持つクロロベンゼンを含む、全てのクロロベンゼンおよびその誘導体に適用される。同様に、他の核フッ素化芳香族が対応する核塩素化芳香族を出発物質として製造される場合、他の核フッ素化芳香族の製造に適用される。例えば、理論に束縛されることを望まないが、求核反応では、通常は不活性なＣＮやＮＯ２などの置換基は、電子が置換基に引き付けられるため、求核剤に対する反応性を高め、したがって、他の位置および芳香環におけるδ＋はで増加する。
従来技術の不利な点は、本発明によって克服される。したがって、本発明は、廃水なしで、試薬の価格が合理的で、工業規模に適したプロセスを提供する。より具体的には、この目的は、非常に安価でクリーンで簡単に作成できる出発材料を使用し、ＳｂＨａｌ５に基づく触媒システムを使用することによって解決される。本発明はまた、フッ素化が調製されることを意図しているとしても、非常に有利である。
本発明により、廃水を含まず、試薬の価格が合理的で、工業規模に適したプロセスが提供される。特に、上記目的は、非常に安価でクリーンで簡単に作成できる原料としてクロロベンゼンおよび／またはクロロベンゼン誘導体を使用し、およびＳｂＨａｌ５に基づく触媒システムを使用し、一実施形態においてマイクロリアクターシステム中で行うことにより解決される。例として、いくつかの化学的オプションについて以下のスキームで与えられているが、それによって本発明を限定することを意図するものではない。
括弧［構造］で示されている化合物は、その場で形成することができる。
（スキーム１）ＣＣｌ４オプション（ワンポット）バッチまたは連続（独創的な手順）。
メチレンブリッジの２つの塩素原子も、少なくとも部分的にはフッ素化されている可能性があると考えられている。これは、対応する中間体（Ｆ－が導入される前のベンジルカチオン）がベンジル構造によって非常によく安定化されているためである。したがって、加水分解段階の前の予備段階はまた、対応するジフルオロメチレン化合物および／または混合フルオロクロロメチレン化合物であり得る。
（スキーム２）４－クロロベンゾイルクロリドオプション（ワンポット）バッチまたは連続（独創的な手順）。
本発明によれば、４－クロロベンゾイルクロリドを使用する代わりに、別の選択肢としてｐ－クロロフェニルボロン酸を使用することも可能である。反応は、１つまたは複数のバッチリアクターでバッチで、またはマイクロリアクターシステムで連続的に行うことができる。有機材料は、相分離によって触媒およびＨＦから分離されることが好ましい。相形成をスピードアップするために、または化合物に応じて、不活性溶媒を加えることができる。もちろん、第１相の不活性溶媒が相を完全に分離できる場合（例えば、フルオロベンゼン誘導体の場合）がある。したがって、本発明は、一般に、相分離が添加された不活性溶媒の存在下で行われるプロセスも含む。本明細書において、「不活性溶媒」の意味は、溶媒が反応条件下で不活性であり、特に反応条件下でフッ素化が発生しないことである。分離された有機材料を結晶化（ＭＰ：１０７℃）によりさらに精製する。
（スキーム３）クロロベンゼンおよび４－クロロ－１－（クロロメチル）ベンゼンでジフルオロジフェニルメタンを製造し、次いでＳｂＨａｌ５／ＨＦシステム中でフッ素化することができる（独創的な手順）。
ＰＡＥＫの原料としてのもう１つの興味深い分子は、テレフタロイルクロリドとフルオロベンゼンからＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓを使用して合成が再度行われる分子である（ＸｉａｎｇｓｕＺｉｙｕａｎＬｉｙｏｎｇ，（２０１１）（２），１－４、またはＨｏｅｃｈｓｔの特許ＵＳ５３００６９３およびＢＡＳＦの特許ＤＥ３５３１８３７を参照）。
（スキーム４）テレフタロイルクロリドとクロロベンゼンが反応して変換した後、ＳｂＨａｌ５／ＨＦシステムでフッ素化する（独創的な手順）。
あるいは、クロロベンゼンの代わりにフルオロベンゼンが使用される場合、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓステップのみが適用され、本発明で主張される通りである。
本発明のすべての反応は、ＨＤＰＴＦＥまたはＳｉＣデバイスが取り付けられたバッチリアクター（オートクレーブ）中で行うことができ、あるいはマイクロリアクターまたはプラグフローリアクター中で連続的に行うことができる。一連のＳＴＲ（「撹拌容器」）を使用してもよいが、プラグフローおよびマイクロリアクターはより有利である。アルミニウムおよびアルミニウム合金は、例えば、表面のフッ素化後、高度にフッ素化されたＳｂ触媒に対してある程度の耐性も示すことに留意されたい。したがって、アルミニウムおよびアルミニウム合金もまた、リアクター材料として使用され得る。例えば、化学的に攻撃的な媒体と接触する耐食性の機械シャフトを製造またはコーティングするための酸化アルミニウムまたはニッケルおよびアルミニウムを含む材料の使用は、例えば、ＤＥ１０３２６６１３に記載されている。ただし、ＳｉＣとＨＤＰＴＦＥは通常、耐性に優れているため好ましい。
もちろん、４－クロロベンゾイルクロリド、４－クロロベンジルクロリドおよびテレフタロイルクロリドのフリーデルクラフト反応は、本明細書に開示される本発明の方法以外の既知の方法によって実施することができる。しかし、本明細書に記載の本発明のプロセスを使用することにより、追加の分離ステップが回避され、生成物の収率が増加し、廃棄物の形成が大幅に減少する。
（スキーム５）本発明によるクロロベンゼンのアシル化
（スキーム６）本発明によるフルオロベンゼンのアシル化
ここで、スキーム１の上記の文脈で述べたように、ジフルオロメチレン化合物または少なくともクロロフルオロメチレン化合物が同様に産生する可能性がある。
（スキーム７）本発明によるクロロベンゼンのアシル化による４，４’－ジフルオロフェニルメタンの調製
以下では、本発明の一般的な実施形態をより詳細に説明し、当業者の知識に基づいた推測に基づいて適切に調査され、したがって以下でさらに説明するより具体的な実施形態から導き出せる本発明の幅を説明する。
第１実施形態では、本発明は、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応により化合物（特に１つまたは複数の芳香環を含む化合物）を製造する方法に関する。出発材料化合物の芳香環は、ＰＡＥＫの前駆体として使用され、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）、好ましくは活性化された（必要に応じてフッ化水素（ＨＦ）で活化された）五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下でＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬と反応する。
「ＰＡＥＫ」という用語は、本明細書で上記に記載されており、したがって、当技術分野の当業者に知られているもの、ならびに「ＰＡＥＫ」の前駆体として機能する化合物として定義される。本発明の文脈において本明細書に組み込まれる上記のセクションおよび説明が参照される。
第２実施形態では、本発明は、上記化合物の製造方法に関する。製造される化合物はフッ素化化合物である。
第３実施形態では、本発明は、本発明に係る化合物の製造方法に関する。出発材料化合物は、式（Ｉ）を有する化合物から選択される。
式中、原則的には、残基Ｒｎは、フッ素化およびＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応の反応条件下で「不活性」である任意の置換基であり得る。例えば、環系および複素環を含む化合物は本発明に適用できる。
好ましくは、Ｒｎは独立して水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）から選択される１つまたは複数の置換基であり、
Ｈａｌは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）またはヨウ素（Ｊ）から選択されるハロゲン、好ましくはフッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）である。
第４実施形態では、本発明は、化合物の製造方法に関する。出発材料化合物は上記式（Ｉ）を有する化合物から選択される。
Ｒｎは独立して水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）から選択される１つの置換基であり、
Ｈａｌはフッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）から選択されるハロゲン、好ましくは塩素（Ｃｌ）である。
例えば、本発明に係る化合物の製造方法において、出発材料化合物は、上記式（Ｉ）を有する化合物から選択される。式中、Ｒｎの１つ、好ましくはパラ位（４－Ｒｎ）にあるＲｎは、フッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）であり、他のＲｎは水素であり、Ｈａｌはフッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）である。好ましくは、出発材料化合物は、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、好ましくは１，４－ジクロロベンゼン、フルオロベンゼンおよびジフルオロベンゼン、好ましくは１，４－ジフルオロベンゼンからなる群より選択される。より好ましくは、出発材料化合物は、化合物クロロベンゼンおよびフルオロベンゼンから選択される。
第５実施形態では、本発明は、上記実施形態のいずれか１つに係る化合物の製造方法に関する。Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬は、式（ＩＩ）を有する化合物から選択される。
式中、Ｒ’ｎは独立して水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）から選択される１つまたは複数の置換基である。
Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して水素、トリハロメチル基（－ＣＨａｌ３）、ハロカルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）Ｈａｌ）、ハロメチル基（－ＣＨ２Ｈａｌ）、またはボロン酸基であり、Ｒ１およびＲ２の少なくとも１つはトリハロメチル基（－ＣＨａｌ３）、ハロカルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）Ｈａｌ）またはハロメチル基（－ＣＨ２Ｈａｌ）であり、各ハロゲン（Ｈａｌ）は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）またはヨウ素（Ｊ）から選択され、好ましくはハロゲンは（Ｈａｌ）フッ素（Ｆ）および塩素（Ｃｌ）から選択され、より好ましくはハロゲン（Ｈａｌ）は塩素（Ｃｌ）である。
ボロン酸は、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）３）に関連する化合物で、３つのヒドロキシ基の１つがアルキル基またはアリール基に置換されている。ホウ酸の一般的な構造はＲ’’‐Ｂ（ＯＨ）２であり、Ｒ’’は置換基である。炭素－ホウ素結合を含む化合物は、有機ボランに属する。ボロン酸はルイス酸として機能する。
原則的には、残基Ｒ’ｎは、フッ素化およびＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応の反応条件下で「不活性」である任意の置換基であり得る。例えば、環系および複素環を含む化合物は本発明に適用できる。
例えば、上記化合物の製造方法において、本発明によれば、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬は、上記式（ＩＩ）を有する化合物から選択される。
式中、Ｒ’ｎは独立して水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）または塩素（Ｃｌ）から選択される１つの置換基であり、
Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して水素、トリクロロメチル基（－ＣＣｌ３）、塩化カルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）Ｃｌ）、クロロメチル（－ＣＨ２Ｃｌ）またはボロン酸基であり、Ｒ１およびＲ２の少なくとも１つはトリクロロメチル基（－ＣＣｌ３）、塩化カルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）Ｃｌ）またはクロロメチル（－ＣＨ２Ｃｌ）である。
例えば、上記化合物の製造方法において、本発明によれば、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬は、上記式（ＩＩ）を有する化合物から選択される。Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して水素、塩化カルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）Ｃｌ）、クロロメチル（－ＣＨ２Ｃｌ）またはボロン酸基から選択され、Ｒ１およびＲ２の少なくとも１つは塩化カルボニル基（－（Ｃ＝Ｏ）Ｃｌ）、クロロメチル（－ＣＨ２Ｃｌ）またはボロン酸基である。
例えば、上記化合物の製造方法において、本発明によれば、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬は、クロロベンゾイルクロリド、フルオロベンゾイルクロリド、（４－クロロフェニル）ボロン酸、ベンゼン－ジカルボニルジクロリド和クロロメチルクロロベンゼン、好ましくは４－クロロベンゾイルクロリド、ベンゼン－１，４－ジカルボニルジクロリドおよび４－（クロロメチル）－１－クロロベンゼンからなる群より選択される。
例えば、上記化合物の製造方法において、本発明によれば、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬は、上記式（ＩＩ）を有する化合物から選択される。出発材料化合物の存在下で、それぞれ上記方法においてテトラハロゲノメタンからその場でトリハロメチル基（－ＣＨａｌ３）またはトリクロロメチル基（－ＣＣｌ３）を製造し、あるいは、上記方法においてテトラクロロメタンからその場で製造する。
例えば、上記化合物の製造方法において、本発明によれば、Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬は、テトラハロゲノメタンからその場で製造され、出発材料化合物はクロロベンゼンおよびフルオロベンゼンである。
別の実施形態において、本発明は、上記化合物の製造方法に関する。五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下、好ましくはフッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、出発材料化合物である芳香環とＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬とを反応させる。
（ｉ）２モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬テトラクロロメタンとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジクロロジフェニル）－ジクロロメタンを生成する。
（ｉｉ）２モルの出発材料化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬テトラクロロメタンとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジクロロジフェニル）－ジクロロメタンを生成する。
（ｉｉｉ）１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－クロロベンゾイルクロリドとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゾフェノンを生成する。
（ｉｖ）１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬（４－クロロフェニル）ボロン酸とを反応させ，生成目的化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゾフェノンを生成する。
（ｖ）１モルの出発材料化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－クロロベンゾイルクロリドとを反応させ、目的化合物（４－フルオロ，４’－クロロ）－ベンゾフェノンを生成する。
（ｖｉ）１モルの出発材料化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－フルオロベンゾイルクロリドとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成する。
（ｖｉｉ）１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－クロロ－１－（クロロメチル）－ベンゼンとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゼンメタンを生成する。
（ｖｉｉｉ）１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－フルオロ－１－（クロロメチル）－ベンゼンとを反応させ、目的化合物（４－フルオロ，４’－クロロ）－ベンゼンメタンを生成する。
（ｉｘ）１モルの出発材料化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－クロロ－１－（クロロメチル）－ベンゼンとを反応させ、目的化合物（４－フルオロ，４’－クロロ）－ベンゼンメタンを生成する。
（ｘ）１モルの出発材料化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－フルオロ－１－（クロロメチル）－ベンゼンとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンを生成する。
（ｘｉ）１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬ベンゼン－１，４－ジカルボニルジクロリドとを反応させ、目的化合物ビス－１，４－［（４，４’－（ジクロロフェニル）－カルボニル］－フェニレンを生成する。
（ｘｉｉ）１モルの出発材料化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬ベンゼン１，４－ジカルボニルジクロリドとを反応させ、目的化合物１ビス－１，４－［（４，４’－ジフルオロフェニル）－カルボニル］－フェニレンを生成する。
別の実施形態では、本発明は、化合物の製造方法に関する。五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下、好ましくはフッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、出発材料化合物である芳香環とＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬とを反応させる。
Ａ）目的化合物は（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンである。
さらに、
（ｉ）ステップ１において、低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、２モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬テトラクロロメタンとを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロジフェニル）－ジクロロメタンをその場で生成し、
ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物（４，４’－ジクロロジフェニル）－ジクロロメタンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成する。
あるいは、
（ｉｉ）ステップ１において、低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－クロロベンゾイルクロリドとを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゾフェノンをその場で生成する。
ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物４，４’－（ジクロロ）－ベンゾフェノンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成する。
あるいは、
（ｉｉｉ）ステップ１において、低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬である（４－クロロフェニル）ボロン酸とを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゾフェノンをその場で生成し、
ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゾフェノンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成する。
あるいは、
Ｂ）目的化合物は（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンであり、必要に応じて目的化合物は上記（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンに由来する（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンである。
さらに、
（ｉｖ）ステップ１において、低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬４－クロロ－１－（クロロメチル）ベンゼンとを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゼンメタンをその場で生成する。
ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゼンメタンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンを生成する。
必要に応じて、ステップ２で得られた（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンはさらに反応して目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成する。
（ｖ）ステップ１において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、クロロベンゼンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、中間体化合物フルオロベンゼンをその場で生成する。
ステップ２において、低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの中間体化合物フルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬テトラクロロメタンとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンを生成する。
必要に応じて、ステップ２で得られた（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンはさらに反応して目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成する。
Ｃ）目的化合物はビス－１，４－［（４，４’－ジフルオロフェニル）－カルボニル］－フェニレンである。
さらに、
（ｖｉ）低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物クロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬ベンゼン－１，４－ジカルボニルジクロリドとを反応させ、中間体化合物ビス－１，４－［（４，４’－ジクロロフェニル）－カルボニル］－フェニレンをその場で生成する。
ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物ビス－１，４－［（４，４’－ジクロロフェニル）－カルボニル］－フェニレンと、過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物ビス－１，４－［（４，４’－ジフルオロフェニル）－カルボニル］－フェニレンを生成する。
（ＨＦの濃度）
Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応において、用語「低」は、少なくとも微量ＨＦの濃度をいい、例えば微量のＨＦは約０．１ｐｐｍ－約１００ｐｐｍの範囲内である。例えば、出発原料、反応物または所望の生成物を溶媒として用いる場合、ｐｐｍレベルの微量ＨＦを使用することができる。代替的には、不活性溶媒、例えば、ヘキサフルオロベンゼンまたはパーフルオロデカンを溶媒として使用してもよい。いくつかの実施例において、ＨＦ濃度は、約ゼロまたはゼロ（ＨＦが存在しない）であってもよい。
ベンゼン核のフッ素化について、求核フッ素化Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ－を形成するために「過剰」なＨＦが必要である。
ＨＦの過剰について、Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ－の量の分析方法は限定されないが、推定することができ、Ｓｂのモル量よりも約２倍過剰なＨＦは、比較的低い量であると考えてもよい。これは、この下限で反応混合物において十分なＨ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を形成できるためである。上限は重要ではなく、無限に過剰であっても構わないが、実際の原因から、フッ素化反応に必要なフッ素のモル量に適合するＨＦの上限が好ましい。従って、フッ素化反応の一実施形態において、Ｓｂのモル量に対してＨＦの上限は多くとも約４０倍過剰であってもよい。フッ素化反応の別の実施形態において、Ｓｂのモル量に対してＨＦの上限は多くとも約３０倍過剰であり、好ましくはＨＦの上限は多くとも約２０倍、より好ましくは約１０倍過剰である。
従って、Ｓｂのモル量に対して、フッ素化反応において過剰なＨＦ濃度は、ＨＦの約２倍－約４０倍過剰である。フッ素化反応の別の実施形態において、フッ素化反応における過剰なＨＦ濃度は、Ｓｂのモル量に対して約２倍－約３０倍過剰である。ＨＦは、好ましくは約２倍－約２０倍、より好ましくは約２倍－約１０倍過剰である。
別の実施形態において、本発明は、上述した本発明のいずれかのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応による化合物の製造方法に関する。
（ａ）上記反応は、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で行い、好ましくはフッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で行い、上記方法は連続方法であり、
あるいは、
（ｂ）上記方法が２つ以上のステップを含む場合、以下のステップ（ｂ１）および（ｂ２）を含み、
（ｂ１）Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応において、出発材料化合物とＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬とを五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で反応させ、上記五ハロゲン化アンチモン触媒は、低濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）で活化され、
（ｂ２）フッ素化反応において、化合物と過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で反応させ、
上記ステップ（ｂ１）および（ｂ２）のうちの少なくとも１つは連続方法であり、
好ましくは、少なくともステップ（ｂ２）において、上記フッ素化反応のステップは連続方法であり、
より好ましくは、上記Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応のステップ（ｂ１）およびフッ素化反応のステップ（ｂ２）は、いずれも連続方法である。
例えば、本発明によれば、上記化合物の製造方法において、上記ステップ（ｂ１）および（ｂ２）の少なくとも１つは連続方法であり、
好ましくは、少なくとも（ｂ２）のフッ素化反応は連続方法であり、
より好ましくは、（ｂ１）Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応のステップおよび（ｂ２）フッ素化反応のステップはいずれも連続方法であり、
上記連続方法は、少なくとも１つの連続フローリアクター、好ましくは少なくとも１つのマイクロリアクター中で行い、その上部横寸法は約５ｍｍ以下または約４ｍｍ以下であり、
最も好ましくは、上記ステップのうち、少なくとも（ｂ２）フッ素化反応のステップは、少なくとも１つのマイクロリアクター中で、
流速：約１０ｍｌ／ｈ－約４００ｌ／ｈ
温度：約３０℃－約１５０℃
圧力：約４ｂａｒ－約５０ｂａｒ
滞留時間：約１秒－約６０分間、好ましくは約１分間－約６０分間
の１種または複数の条件下で行う連続方法である。
別の実施形態において、本発明は上記化合物の製造方法に関する。少なくとも１つの上記連続フローリアクター、好ましくは少なくとも１つのマイクロリアクターは、独立してＳｉＣ連続フローリアクター、好ましくはＳｉＣマイクロリアクターである。
別の実施形態中において、本発明は上記化合物の製造方法に関する。フッ素化反応では、触媒は、ハロゲン化触媒、好ましくはフッ素化触媒であり、Ｓｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、好ましくはＳｂに基づき、より好ましくはフッ素化触媒であり、フッ素化触媒は、活性物質Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を提供するＳｂフッ素化触媒から選択される。
例えば、本発明によれば、上記化合物の製造方法において、フッ素化反応では、ハロゲン化触媒は、五塩化アンチモンおよび／または五フッ化アンチモンであり、好ましくは触媒は五フッ化アンチモン（ＳｂＦ５）であり、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法における反応ステップの前にオートクレーブ中でＳｂＣｌ５とＨＦとの反応により調製され、より好ましくはＨＦにおけるＳｂＦ５からなり、活性物質Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を形成する。
別の実施形態において、本発明は、上記化合物の製造方法に関する。上記方法は、ステップ（ｂ３）において、上述したいずれかの方法で得られた上記目的化合物を精製および／または分離し、精製および／または分離された化合物を産生する。
例えば、本発明の上記方法では、ステップ（ｂ３）において、上記目的化合物の上記精製および／または分離は、相分離法を含むか、または相分離法からなり、好ましくは、ステップ（ｂ３）において、上記目的化合物の上記精製および／または分離は、蒸留して精製および／または分離された目的化合物を産生することを含まない。
上記すべての反応は、バッチリアクター、あるいはプラグフローまたはマイクロリアクター中で連続的に行われる。図１のスキームでは、例としてマイクロリアクターを使用する。ＳｂＶは、部分的にはＳｂＩＩＩに還元され得るため、塩素またはフッ素であるハロゲンは、相分離器の下流のいかなるＨＦ／触媒の再循環流にフィードされ得る（ＷＯ０３／０５３５８０）。また、高度にフッ素化されたアンチモン（Ｓｂ）触媒と過剰なＨＦとの混合物は、非常に強い腐食性を有するため、本発明によれば、これらの反応は、ＳｉＣリアクターまたはＨＤＰＤＦＥが塗布されたリアクター中で行われるか、あるいはＳｉＣまたはＨＤＰＤＦＥで裏付けられたリアクター中で行われることが最も好ましい。一部のＡｌ塗層にも正性抵抗がある。
最終生成物が固体である場合、再結晶により精製することが好ましい。生成物が液体または低融点固体である場合、蒸留により精製し、必要に応じて、いわゆる加熱コンデンサを有する固体蒸留により精製する。
（リアクターの詳細）
好ましい実施形態において、本発明の用途およびプロセスでは、マイクロリアクターを使用する。なお、本発明の一般的な実施形態において、上記マイクロリアクター以外、好ましくは、本明細書で定義された上部横寸法が約１ｃｍ以下の管型連続フローリアクターを使用してもよい。したがって、このような連続フローリアクターは、好ましくは約５ｍｍ以下または約４ｍｍ以下の上部横寸法を有する。これは、本発明の好ましい実施形態、例えば、好ましいマイクロリアクターを指す。連続的に操作するＳＴＲシリーズは、別の選択肢であるが、マイクロリアクターを使用することがより好ましい。
なお、任意の２つのマイクロリアクターの間にサイクロンセパレータを挿入することができる。これによって、本明細に記載されているように、少なくとも部分的に反応中で形成されたＨＣｌが除去される。
本発明の上記実施形態において、例えば好ましくは、管型連続フローリアクターの最小横寸法は約＞５ｍｍであってもよいが、通常約１ｃｍ以下である。従って、例えば、好ましくは、管型連続フローリアクターの横寸法は、約＞５ｍｍ－約１ｃｍの範囲内、またはこの範囲内の任意の値であってもよい。例えば、例えば好ましくは管型連続フローリアクターの横寸法は、約５．１ｍｍ、約５．５ｍｍ、約６ｍｍ、約６．５ｍｍ、約７ｍｍ、約７．５ｍｍ、約８ｍｍ、約８．５ｍｍ、約９ｍｍ、約９．５ｍｍ、約１０ｍｍ、または上記値の間の任意値であってもよい。
本発明の上記実施形態において、好ましくはマイクロリアクターを使用する。マイクロリアクターの最小横寸法は、約０．２５ｍｍ以上、好ましくは約０．５ｍｍ以上であってもよいが、マイクロリアクターの最大横寸法は、約５ｍｍ以下である。従って、例えば、マイクロリアクターの横寸法の範囲は、約０．２５ｍｍ－約５ｍｍであってもよいが、好ましくは約０．５ｍｍ－約５ｍｍであり、この範囲内の任意値であってもよい。例えば、マイクロリアクターの横寸法は、約０．２５ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．３５ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．４５ｍｍ、約５ｍｍ、または上記値の間の任意値であってもよい。
上記のように、本発明の実施形態において、横寸法が約１ｃｍ以下の管型連続フローリアクターを使用することが好ましい。このような連続フローリアクターは、例えばプラグフロー式リアクター（ＰＦＲ）である。
プラグフロー式リアクター（ＰＦＲ）は、連続管型リアクター、ＣＴＲまたはプラグフロー式リアクターとも呼ばれ、是用于在連続的、流動的な円筒状システム中で化学反応を行うリアクターである。ＰＦＲリアクターモデルは、このように設計された化学リアクターの挙動を予測するために用いられ、それにより、重要なリアクターの変量、例えば、リアクターのサイズを推測することができる。
ＰＦＲを流れる流体は、一連の無限に薄い緊密な「プラグ（ｐｌｕｇ）」にモデル化されてリアクターを流れることができる。上記プラグは、それぞれ均一な組成を有し、リアクターにおいて軸方向に沿って移動し、且つ各プラグは、前後のプラグと異なる組成を有する。主要な仮定は、流体がプラグフローにつれてＰＦＲを経過して軸方向（前または後）ではなく、径方向（即ち、横方向）において完璧に混合することである。
従って、本明細書において、本発明で用いられるリアクタータイプを定義するための用語、例えば「連続フローリアクター」、「プラグフロー式リアクター」、「管型リアクター」、「連続フローリアクターシステム」、「プラグフロー式リアクターシステム」、「管型リアクターシステム」、「連続フローシステム」、「プラグフローシステム」、「管型システム」は、互いに同義であり、交換することができる。
リアクターまたはシステムは、複数のパイプとして配置することができ、（例えば）線状、環形、蛇状、環状、旋回管型またはそれらの組み合わせであってもよい。（例えば）旋回管型である場合、リアクターまたはシステムは、「旋回管型リアクター」または「旋回管型システム」とも呼ばれる。
径方向、即ち横方向において、このようなリアクターまたはシステムは、約１ｃｍ以下の内径または内部断面サイズ（即ち、それぞれ縦寸法または横寸法）を有する。従って、一実施例において、リアクターまたはシステムの横寸法は、約０．２５ｍｍ－約１ｃｍ、好ましくは約０．５ｍｍ－約１ｃｍ、より好ましくは約１ｍｍ－約１ｃｍのであってもよい。
さらなる実施例において、リアクターまたはシステムの横寸法は、約＞５ｍｍ－約１ｃｍまたは約５．１ｍｍ－約１ｃｍの範囲内であってもよい。
横寸法が約５ｍｍ以下または約４ｍｍ以下である場合、リアクターは、「マイクロリアクター」と呼ばれる。さらなるマイクロリアクターの実施例において、リアクターまたはシステムの横寸法は、約０．２５ｍｍ－約５ｍｍ、好ましくは約０．５ｍｍ－約５ｍｍ、より好ましくは約１ｍｍ－約５ｍｍの範囲であってもよい。あるいは、リアクターまたはシステムの横寸法は、約０．２５ｍｍ－約４ｍｍ、好ましくは約０．５ｍｍ－約４ｍｍ、より好ましくは約１ｍｍ－約４ｍｍの範囲であってもよい。
反応物が固体である場合、不活性溶媒を使用することができる。従って、固体原料を使用する場合、上記固体原料を不活性溶媒に溶解する。適切な溶媒は、例えばアセトニトリル、または過フッ素化若しくは部分フッ素化アルカン（例えば、ペンタフルオロブタン（３６５ｍｆｃ））、線状または環状の部分フッ素化または過フッ素化エーテル（如ＣＦ３－ＣＨ２－ＯＣＨＦ２（Ｅ２４５））、またはオクタフルオロテトラヒドロフランである。通常、利用可能な場合、または最初の合成後に、生成物自体も不活性溶媒として機能する。
本発明の任意の実施例において、マイクロリアクターではなく、必要に応じて別の連続フローリアクターを使用してもよい。（例えば）ハロゲン化またはフッ素化で用いられる触媒（ハロゲン化促進触媒、例えば、ハロゲン化触媒または好ましくはハロゲン化触媒）組成物が反応過程において粘稠になりやすいか、または上記触媒その自体が粘稠である場合、マイクロリアクターの代わりに、別の連続フローリアクターを使用することが好ましい。この場合には、連続フローリアクターは、下部の横寸法が上記マイクロリアクターの横寸法（即ち、約１ｍｍ）よりも大きいが、上部の横寸法が約４ｍｍ以下の有限な空間で化学反応を行う装置である。従って、本発明の任意の実施例において連続フローリアクターを使用する。用語「連続フローリアクター」は、好ましくは、有限な空間中で化学反応を行う装置（典型的には、横寸法が約１ｍｍ－約４ｍｍである）を指す。本発明のこのような実施例において、上記横寸法を有するプラグフロー式リアクターおよび／または管型フローリアクターを連続フローリアクターとして使用することが特に好ましい。また、本発明のこのような実施例において、マイクロリアクターを使用する実施例と比較して、上記横寸法を有する連続フローリアクター、好ましくはプラグフロー式リアクターおよび／または管型フローリアクターは、より高い流速を有することが特に好ましい。例えば、このより高い流速は、本明細書に記載のマイクロリアクターの典型的な流速の約２倍以下、約３倍以下、約４倍以下、約５倍以下、約６倍以下、約７倍以下、または約１倍－約７倍、約１倍－約６倍、約１倍－約５倍、約１倍－約４倍、約１倍－約３倍、約１倍－約２倍のいずれかの流速である。本発明のこの実施例において、好ましい上記連続フローリアクター、より好ましいプラグフロー式リアクターおよび／または管型フローリアクターを使用して、本発明書に記載のマイクロリアクターの製造材料を調製する。例えば、このような製造材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）および／または合金（例えば、本明細書に記載のマイクロリアクターの高耐食性のニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金、例えばＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標））である。
本発明では、上記横寸法を有するマイクロリアクターまたは連続フローリアクターを使用することにより、分離工程を簡単化することができるとともに、時間やエネルギーが係る（例えば）中間蒸留工程が必要とされない。特に、本発明では、上記横寸法を有するマイクロリアクターまたは連続フローリアクターを使用することにより、相分離だけにより分離することができるとともに、未反応成分は、適宜な時または必要な時に反応過程に再循環されてもよいか、または生成物として用いられてもよい。
本発明の好適な実施例では、本発明に係るマイクロリアクターを用いるが、マイクロリアクターに加えてまたはそれの代わりに、それぞれプラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターを使用してもよい。
プラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターおよびその操作条件は、当業者にはよく知られている。
本発明において上部の横寸法が約４ｍｍ以下の連続フローリアクター、特にマイクロリアクターを使用することが好ましいが、場合によって、収率損失およびより長い滞留時間、より高い温度によりマイクロリアクターの使用が回避されるため、プラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターを使用する。これにより、収率損失の問題が解決され、つまり、詰まり（望ましくない駆動方式による粒子の形成）が抑制される。これは、パイプの直径またはプラグフロー式リアクターのチャンネルがマイクロリアクターよりも大きいためである。
プラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターを使用する欠点は、主観的な見方もなされることができる。一方、ある場所または生産施設内のある方法の制限下で、この欠点は適切なものであり、収率損失が重要ではないと認められ、あるいは他の利点または制限に鑑みて許容できる場合がある。
以下、マイクロリアクターを使用する実施形態により本発明をより詳しく説明する。本発明で使用されるマイクロリアクターは、好ましくはセラミック連続フローリアクターであり、より好ましくはＳｉＣ（炭化ケイ素）連続フローリアクターであり、トン規模で物質を生産することができる。熱交換器とＳｉＣとを組み合わせて製造することにより、操作されにくいフローケミストリーの応用に対して最適化制御を行うことができる。コンパクトなモジュラー製造および流れ生産用のリアクターは、異なる方法に対して柔軟性を有し、一連の生産体積（５－４００ｌ／ｈ）を使用することができ、空間に制限がある場合であっても化学製品の収量を増加させ、比類のない化学的適合性および熱制御を有する。
セラミック（ＳｉＣ）マイクロリアクターは、（例えば）拡散接合に有利な３ＭＳｉＣリアクターであり、特にろう付けおよび金属がなく、ＦＤＡに承認された材料または他の薬物管理機関（例えば、ＥＭＡ）に承認された材料に優れた熱伝達、質量伝達、優れた化学的適合性を提供する。炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、カーボランダム（ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ）とも呼ばれ、ケイ素および炭素を含み、当業者に知られているものである。例えば、合成ＳｉＣ粉末は、大量に生産され、加工されて多くの用途に用いられている。
例えば、本発明の実施例において、本発明の目的は、少なくとも１つの反応ステップがマイクロリアクター中で行われる方法によって目的を実現する。特に、本発明の好適な実施例において、本発明の目的は、少なくとも１つの反応ステップがＳｉＣを含むかまたはＳｉＣで作製されたマイクロリアクター（「ＳｉＣ－マイクロリアクター」）、あるいは合金を含むかまたは合金で作製されたマイクロリアクター、例えばＨａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ中で行われる方法によって実現される。詳細は後述する。
従って、例えば、本発明の一実施形態において、生産、好ましくは工業生産に適しているマイクロリアクターは、ＳｉＣ（炭化ケイ素、例えば、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇが提供したＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣ、またはＣｈｅｍｔｒｉｘが提供したＭＲ５５５ Ｐｌａｎｔｒｉｘ ＳｉＣ）を含むか、またはＳｉＣで作製された「ＳｉＣ－マイクロリアクター」であるが、これに制限されない。これにより、（例えば）約５－約４００ｋｇ／時間の生産性が提供される。あるいは、例えば、本発明の他の実施例において、工業生産に適しているマイクロリアクターは、Ｅｈｒｆｅｌｄが提供したＨａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃを含むか、またはそれで作製されたものであるが、これに制限されない。このようなマイクロリアクターは、本発明に係るフッ素化生成物の好適な工業生産に特に適している。
生産規模のフロー式リアクターに対する機械的要求および化学的要求を満たすために、３Ｍ（商標）ＳｉＣ（レベルＣ）でＰｌａｎｔｒｉｘモジュールを製造する。特許で保護されている３Ｍ（ＥＰ１６３７２７１Ｂ１および外国特許）拡散接合技術により製造されたリアクターは、全体として密閉され、溶接線／接合スポットがなく、ろう付け用フラックスを使用する必要がない。Ｃｈｅｍｔｒｉｘ ＭＲ５５５ Ｐｌａｎｔｒｉｘについては、２０１７年にＣｈｅｍｔｒｉｘ ＢＶによって印刷されたマニュアル「ＣＨＥＭＴＲＩＸのＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５シリーズに関する拡大可能なフローケミストリー技術情報」に記載され、その技術情報の全体は引用により本明細書に組み込まれる。
上記実施例に加えて、本発明の他の実施例において、当業者に知られている他の製造業者のＳｉＣを使用することができる。
従って、本発明において、ＣｈｅｍｔｒｉｘのＰｒｏｔｒｉｘをマイクロリアクターとして使用してもよい。Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）は、３Ｍ（登録商標）炭化ケイ素で製造されたモジュール化の連続フローリアクターであり、優れた耐薬品性および熱伝達を提供する。３Ｍ（登録商標）ＳｉＣ（レベルＣ）で製造されたＰｒｏｔｒｉｘ（登録商標）モジュールは、フロー式リアクターに対する機械的要求および化学的要求を満たすことができる。特許で保護されている３Ｍ（ＥＰ１６３７２７１Ｂ１および外国特許）拡散接合技術により製造されたリアクターは、全体として密閉され、溶接線／接合スポットがなく、ろう付け用フラックスを使用する必要がない。この製造技術は、完全なＳｉＣリアクター（熱膨張係数＝４．１ｘ１０－６Ｋ－ｌ）を得るための製造方法である。
０．２－２０ｍｌ／ｍｉｎの流速および２５ ｂａｒ以下の圧力に設定することにより、Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）は、実験室規模の連続フロー方法に適用でき、さらにＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５（ｘ３４０倍率）に移転して物質の生産を行うことができる。Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）リアクターは、独特なフロー式リアクターであり、以下の利点を有する。拡散接合による３Ｍ（登録商標） ＳｉＣモジュールは、統合した熱交換器を有し、比類のない熱制御および優れた耐薬品性を提供し、標準ヒュームフードにおいてグラムレベルで極端な反応条件下で安全に操作することができ、試薬の添加量、生産力または反応時間からみて、生産を効率的かつ柔軟に実行することができる。Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）フロー式リアクターの一般的なパラメータは以下の通りである。可能な反応タイプは、（例えば）Ａ＋Ｂ→Ｐ１＋Ｑ（またはＣ）→Ｐであり、用語「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は反応物を示し、「Ｐ」、「Ｐ１」は生成物を示し、「Ｑ」はクエンチャーを示し、生産量（ｍｌ／ｍｉｎ）は約０．２－約２０であり、チャンネルサイズ（ｍｍ）は１ｘ１（予熱ゾーンおよび混合器ゾーン）、１．４ｘ１．４（停留通道）であり、試薬供給は１－３であり、モジュールサイズ（幅ｘ高さ）（ｍｍ）は１１０ｘ２６０であり、フレームサイズ（幅ｘ高さｘ長さ）（ｍｍ）は約４００ｘ３００ｘ２５０であり、モジュール／フレーム数は１－４である。Ｃｈｅｍｔｒｉｘ Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）リアクターの技術情報については、２０１７年にＣｈｅｍｔｒｉｘ ＢＶによって出版されたマニュアル「ＣＨＥＭＴＲＩＸのＰｒｏｔｒｉｘ（登録商標）に関する拡大可能なフローケミストリー技術情報」に記載され、その技術情報の全体は引用により本明細書に組み込まれる。
工業生産、プロセス開発および小規模生産に適用可能なＤｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターは、以下のサイズにより特徴付けられる。典型的なリアクターサイズ（長さｘ幅ｘ高さ）は８８ｃｍｘ３８ｃｍｘ７２ｃｍであり、典型的な流体モジュールサイズは１８８ｍｍｘ１６２ ｍｍである。Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターの特徴は、優れた混合および熱交換、特許で保護されているＨＥＡＲＴ設計、小さい内部容積、長い滞留時間、高柔軟性、多用途、高耐薬品性のため高ｐＨ化合物、特にフッ化水素酸が適用すること、混合型ガラス／ＳｉＣ溶液が製造材料として使用されること、他の先端的なフローリアクターとのシームレスな拡大である。Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターの典型的な技術パラメータは以下の通りである。流速は約３０ｍｌ／ｍｉｎ－約２００ｍｌ／ｍｉｎであり、操作温度は約－６０℃－約２００℃であり、操作圧力は約１８ｂａｒｇ（ｂａｒｇ：ゲージ圧の単位、即ち、ｂａｒで環境圧力または大気圧よりも高い圧力）以下であり、用いられる材料は炭化ケイ素、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）、ペルフルオロエラストマーであり、流体モジュール内の容積は１０ ｍｌであり、必要に応じて管理機関、例えばＦＤＡまたはＥＭＡにより承認されている。Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターのリアクターは、多用途であり、その配置がカスタマイズすることができる。また、上記リアクター上の任意の位置に注入スポットを増設することができる。
Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃは、式ＮｉＣｒ２１Ｍｏ１４Ｗで表される合金であり、「合金２２」または「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ－２２」とも呼ばれてもよい。上記合金は、耐食性が高いニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金であり、酸化性酸、還元性酸および混合酸に対して優れた耐性を有することが知られている。上記合金は、用于排煙脱硫工場、化学工業、環境保護システム、廃棄物焼却工場、廃水処理工場に用いられている。上記実施例以外、本発明の他の実施例において、当業者に知られている他の製造業者のニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金を用いてもよい。合金成分の合計を１００％とする場合、ニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金の典型的な組成（重量％）は、約５１．０％以上、例えば約５１．０％－約６３．０％のＮｉ（ニッケル）を主成分とし、Ｃｒ（クロム）が約２０．０－約２２．５％、Ｍｏ（モリブデン）が約１２．５－約１４．５％、Ｗ（タングステンまたはウルフラム）が約２．５～約３．５％、Ｆｅ（鉄）が約６．０％以下、例えば約１．０％－約６．０％、好ましくは約１．５％－約６．０％、より好ましくは約２．０％－約６．０％である。あるいは、Ｃｏ（コバルト）は、合金成分の合計１００％に対して約２．５％以下、例えば約０．１％－約２．５％の含有量で合金に存在してもよい。また、Ｖ（バナジウム）は、合金成分の合計１００％に対して約０．３５％以下、例えば約０．１％－約０．３５％の含有量で合金に存在してもよい。さらに、合金成分の合計１００％に対して、少量（即ち０．１％以下）の他の元素は、独立して（例えば）Ｃ（カーボン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）および／またはＳ（硫黄）であり得る。少量（即ち０．１％以下）の他の元素が存在する場合には、上記元素（例えば）Ｃ（カーボン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）および／またはＳ（硫黄）は、合金成分の合計１００％に対してそれぞれ独立して約０．１％以下、例えば約０．０１－約０．１％、好ましくは約０．０８％以下、例えば約０．０１－約０．０８％の含有量で存在してもよい。例えば、上記元素（例えば）Ｃ（カーボン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）および／またはＳ（硫黄）は、合金成分の合計１００％に対してそれぞれ独立してＣ≦０．０１％、Ｓｉ≦０．０８％、Ｍｎ≦０．０５％、Ｐ≦０．０１５％、Ｓ≦０．０２％の含有量で存在してもよい。通常、上記合金組成物には、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミ）、Ｃｕ（銅）、Ｎ（窒素）およびＣｅ（セリウム）のいずれかが微量でも存在しない。
Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ－２７６合金は、極めて低い炭素含有量およびケイ素含有量により溶接の問題を緩和する鍛造ニッケル－クロム－モリブデン材料であるため、化学方法および関連工業において広く用いられており、多くの腐食性化学薬品に対する耐性について、５０年にわたる追跡記録により実証された。他のニッケル合金と同様に、可塑性を有し、成形および溶接が容易であり、塩化物を含む溶液中の応力腐食割れ（オーステナイト系ステンレス鋼が受けやすい分解の態様）に対して優れた耐性を有する。そのクロム含有量およびモリブデン含有量が高いため、酸化性酸および非酸化性酸に耐えることができ、塩化物および他のハロゲン化物の存在下で孔食および隙間腐食に対して顕著な耐性を示す。総成分１００％に対して、重量％で一般的な組成は、Ｎｉ（ニッケル）５７％（残部）、Ｃｏ（コバルト）２．５％以下、Ｃｒ（クロム）１６％、Ｍｏ（モリブデン）１６％、Ｆｅ（鉄）５％、Ｗ（タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ）またはウルフラム（ｗｏｌｆｒａｍ））４％であり、より少量の他の成分は、Ｍｎ（マンガン）１％以下、Ｖ（バナジウム）０．３５％以下、Ｓｉ（シリコン）０．０８％以下、Ｃ（カーボン）０．０１以下、Ｃｕ（銅）０．５％以下である。
本発明の別の実施例において、例えば、上記生産、好ましくは上記工業生産に適したマイクロリアクターは、ＳｉＣ（炭化ケイ素、例えば、Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇによってＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣとして、またはＣｈｅｍｔｒｉｘによってＭＲ５５５ Ｐｌａｎｔｒｉｘとして提供されるＳｉＣ）で構成されるか、または作製されたＳｉＣ－マイクロリアクターであるが、これに制限されない。これにより、（例えば）約５－約４００ｋｇ／時間の生産性が提供される。
本発明によれば、本発明のフッ素化生成物の生産、好ましくは工業生産において、１つまたは複数のマイクロリアクター、好ましくは１つまたは複数のＳｉＣ－マイクロリアクターを使用することができる。本発明のフッ素化生成物の生産、好ましくは工業生産において１つ以上のマイクロリアクター、好ましくは１つ以上のＳｉＣ－マイクロリアクターを使用する場合、これらのマイクロリアクター、好ましくはＳｉＣ－マイクロリアクターは、並列配置および／または直列配置して使用することができる。例えば、２つ、３つ、４つまたはより多くのマイクロリアクター、好ましくは２つ、３つ、４つまたはより多くのＳｉＣ－マイクロリアクターは、並列配置および／または直列配置して使用することができる。
反応および／または拡大条件を使用可能な実験室研究について、例えば、Ｃｈｅｍｔｒｉｘ社のリアクターＰｌａｎｔｒｉｘはマイクロリアクターとして使用することができるが、これに限定されない。
場合によっては、マイクロリアクターのガスケットがＨＤＰＴＦＥ以外の材料で作られていると、多少の膨張のために短時間の操作ですぐに漏れみが生じる可能性があるため、ＨＤＰＴＦＥガスケットは、マイクロリアクターの長い動作時間を確保し、セトラーや蒸留塔などの他の機器部品を使用する。
例えば、工業フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）は、ステンレス鋼フレームに置かれた（非浸入式）ＳｉＣモジュール（例えば３Ｍ（登録商標） ＳｉＣ）から構成され、標準Ｓｗａｇｅｌｏｋコネクタを用いて上記フレームによりフィードラインと作動媒体との接続を構築する。作動媒体（熱流体または熱流）と共に使用するときに、統合熱交換器を用いてモジュール内でプロセス流体を加熱または冷却し、鋸歯状または双鋸歯状の中間チャンネルの構造中で反応させる。上記構造は、プラグフローを得るとともに高熱交換能力を有するように設計される。基本ＩＦＲ（例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）システムは、１つのＳｉＣモジュール（例えば３Ｍ（登録商標）ＳｉＣ）および１つの混合器（ＭＲＸ）から構成され、上記混合器はＡ＋Ｂ→Ｐタイプの反応を行うことができる。モジュールの数を増加することで反応時間および／またはシステム生産性を増加することができる。クエンチャーＱ／Ｃモジュールを増設することにより、反応タイプはＡ＋Ｂ→Ｐ１＋Ｑ（またはＣ）→Ｐに拡大され、仕切られることで２つの温度領域が得られる。本明細書において、用語「Ａ」、「Ｂ」および「Ｃ」は反応物、「Ｐ」および「Ｐ１」は生成物、「Ｑ」はクエンチャーを示す。
工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標） ＭＲ５５５）の典型的なサイズは、（例えば）ミリメートルでチャンネルサイズが４ｘ４（「ＭＲＸ」、混合器）および５ｘ５（「ＭＲＨ－Ｉ／ＭＲＨ－ＩＩ」；ＭＲＨは滞留モジュールを示す）であり、モジュールサイズ（幅ｘ高さ）が２００ｍｍｘ５５５ｍｍであり、フレームサイズ（幅ｘ高さ）が３２２ｍｍｘ８１１ｍｍである。工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）の典型的な生産量は、（例えば）約５０ｌ／ｈ－約４００ｌ／ｈである。また、用いられる流体の特性および過程条件に応じて、工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）の生産量は、（例えば）＞４００ｌ／ｈであってもよい。滞留モジュールは、直列に配置することができる。これにより、必要な反応体積または生産性が得られる。直列に配置可能なモジュールの数は、流体の特性および目的流速に依存する。
工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘｅＭＲ５５５）の典型的な操作条件または過程条件は、（例えば）温度範囲が約－３０℃－約２００℃、圧力差（作動過程）が＜７０℃、試薬供給が１－３、最大操作圧力（作動流体）が約２００℃の温度で約５ｂａｒ、最大操作圧力（プロセス流体）が約≦２００℃の温度で約２５ｂａｒである。
（本発明のフッ素化方法の詳細は、以下の通りである）
本発明の方法は、ハロゲン化触媒、好ましくはフッ素化触媒を使用する。ハロゲン化は、化合物または物質に１つまたは複数のハロゲンを付加する化学反応である。ハロゲン化の経路および化学量論は、有機基質の構造特徴、官能基および特定のハロゲンに依存する。無機化合物（例えば金属）もハロゲン化することができる。フッ素化は、化合物または物質に導入されるハロゲンがＦ（フッ素）であるハロゲン化である。ハロゲン化および／またはフッ素化、およびこれらの反応に係るハロゲン化触媒および／またはフッ素化触媒は、当業者に知られているものである。例えば、オレフィンにハロゲン（例えば塩素および／またはフッ素）を付加することは、活性物質である中間ハロゲン塩イオンにより行われる。ここで、「ハロゲン塩イオン」は、有機化学において、ハロゲン原子を含む正電荷を持つ任意の塩化合物（イオン）を示し、例えば、本発明において、フッ素原子である。
ハロゲン化触媒および／またはフッ素化触媒は、当業者によく知られており、本発明において、Ｓｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、好ましくはＳｂに基づくものである。より好ましくはフッ素化触媒、特に、活性物質Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を提供するＳｂフッ素化触媒である。
一実施形態において、本発明は、フッ素化生成物を製造するためのフッ素化方法に関する。少なくとも１つの上記連続フローリアクター、好ましくは、少なくとも１つのマイクロリアクターは、独立してＳｉＣ－連続フローリアクター、好ましくはＳｉＣ－マイクロリアクターである。
他の実施形態において、本発明は、上記実施形態に記載のフッ素化方法、および本発明のフッ素化生成物の製造方法に関する。上記触媒は、Ｓｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、好ましくはＳｂに基づくハロゲン化触媒、好ましくはフッ素化触媒、より好ましくはフッ素化触媒である。フッ素化触媒は、活性物質Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を提供するＳｂフッ素化触媒からなる群より選択される。
他の実施形態において、本発明は、上記実施形態に記載のフッ素化方法、および本発明のフッ素化生成物の製造に関する。ハロゲン化触媒は、五塩化アンチモンおよび／または五フッ化アンチモンである。好ましくは、触媒は、五フッ化アンチモン（ＳｂＦ５）であり、オートクレーブ中でＳｂＣｌ５とＨＦとの反応により調製され、より好ましくは、過剰量のＨＦにおけるＳｂＦ５からなる。ＨＦにおけるＳｂＦ５は、上記実施形態に記載の方法のフッ素化反応の前に活性物質Ｈ２Ｆ＋ＳｂＦ６ －を形成する。本発明は、本発明のフッ素化生成物の製造に関する。
他の実施形態において、本発明は、上記実施形態に記載のフッ素化方法、および本発明のフッ素化生成物の製造に関する。上記方法は、得られたフッ素化生成物を精製および／または分離し、本発明の精製および／または分離されたフッ素化生成物を得ることを含む。
他の実施形態において、本発明は、上記実施形態に記載のフッ素化方法、および本発明のフッ素化生成物の製造に関する。上記フッ素化生成物の精製および／または分離は、相分離法を含むか、または相分離法から構成される。
他の実施形態において、本発明は、上記実施形態に記載のフッ素化方法、および本発明のフッ素化生成物の製造に関する。上記精製および／または分離は、蒸留を含まず、本発明の精製および／または分離されたフッ素化生成物を得る。
（本発明で用いられるリアクターの詳細は以下の通りである）
本発明の一実施形態において、「マイクロリアクター」、「微細構造リアクター」または「マイクロチャネルリアクター」とは、典型的な横寸法が約１ｍｍ以下の有限な空間で化学反応を行う装置であり、一般的なものはマイクロチャネルを使う。通常、本明細書において、用語「マイクロリアクター」、「微細構造リアクター」または「マイクロチャネルリアクター」とは、典型的な横寸法が約５ｍｍ以下または約４ｍｍ以下の有限な空間で化学反応を行う装置を指す。
マイクロリアクターは、マイクロプロセスの分野において、物理的過程が発生する他の装置（例えばマイクロ熱交換器）と共に研究されている。上記マイクロリアクターは、通常連続流通リアクター（回分式リアクターに対して）をである。マイクロリアクターは、従来の規模の拡大リアクターと比較して、エネルギー効率、反応速度および収率、安全性、信頼性、拡大可能性、その場／オンデマンド生産が大幅に改善され、プロセス制御がより精細になるなどの利点を有する。
マイクロリアクターを用いるフローケミストリーにおいて、回分式ではなく、連続的なフローで化学反応を行う。回分式生産は、製造において用いられる技術であり、一連のワークステーションで段階的に所望の目的物を生産し、異なるバッチの生成物を得る。回分式生産、バッチ生産（ワンタイム生産）および大規模生産（フロー生産または連続生産）は、３つの主な生産方法である。フローケミストリーにおいて、化学反応は、連続的なフローで行われる。この場合、各ポンプにより流体をパイプにポンピングし、各パイプが互いに接続されているため、流体は互いに接触する。これらの流体が反応性であると、反応が起きる。フローケミストリーは、大量の原料を用いて大規模製造を行う成熟した技術である。しかし、「フローケミストリー」という用語は、実験室規模の応用に対して作ったばかりの用語である。
連続流通リアクター（例えば、マイクロリアクターとして用いられる）は、通常管状であり、非反応性材料で作製される。当該非反応性材料は、従来技術において知られているものであり、試薬および／または反応物の特定の目的および特性に依存する。混合方法は、拡散法であり、例えば、リアクターの直径が狭い（例えば、＜１ｍｍ）場合に拡散法を使用し、例えば、マイクロリアクターおよびスタティックミキサーにおいて拡散法を使用する。連続流通リアクターは、反応条件（熱伝達、時間および混合）を良好に制御することができる。リアクター内の試薬の滞留時間、即ち、反応が加熱または冷却される時間は、リアクター体積およびそれを通過する流速により計算される（滞留時間＝リアクター体積／流速）。従って、より長い滞留時間を達成するために、試薬をより遅くポンピングしたり、体積がより大きなリアクターおよび／または複数のマイクロリアクターを直列に配置したり、任意にそれらの間にいくつかのシリンダーを追設することで反応の完成に必要な滞留時間を増加したりすることができる。後者の場合において、それぞれのマイクロリアクターの後ろのサイクロンセパレータは、形成されたＨＣｌの脱出に役に立つとともに、反応性能に積極的な影響を与える。これにより、生産性は、数ミリリットル／分間から数リットル／時間に増加することができる。
フロー式リアクターの例には、回転ディスクリアクター（ＣｏｌｉｎＲａｍｓｈａｗ）、回転管リアクター、マルチセルフロー式リアクター、振動流リアクター、マイクロリアクター、熱交換リアクター、吸引式リアクターが含まれる。吸引式リアクターにおいて、１つポンプにより１種の試薬をポンピングし、反応物を吸引する。プラグフロー式リアクターおよび管型流通リアクターがさらに含まれる。
本発明の一実施形態において、マイクロリアクターを使用することが特に好ましい。
本発明の任意の実施例において、マイクロリアクターではなく、必要に応じて別の連続フローリアクターを使用してもよい。（例えば）ハロゲン化またはフッ素化で用いられる触媒（ハロゲン化促進触媒、例えば、ハロゲン化触媒または好ましくはハロゲン化触媒）組成物が反応過程において粘稠になりやすいか、または上記触媒その自体が粘稠である場合、マイクロリアクターの代わりに、別の連続フローリアクターを使用することが好ましい。この場合には、連続フローリアクターは、下部の横寸法が上記マイクロリアクターの横寸法（即ち、約１ｍｍ）よりも大きいが、上部の横寸法が約４ｍｍ以下の有限な空間で化学反応を行う装置である。従って、本発明の任意の実施例において連続フローリアクターを使用する。用語「連続フローリアクター」は、好ましくは、有限な空間中で化学反応を行う装置（典型的には、横寸法が約１ｍｍ－約４ｍｍである）を指す。本発明のこのような実施例において、上記横寸法を有するプラグフロー式リアクターおよび／または管型フローリアクターを連続フローリアクターとして使用することが特に好ましい。また、本発明のこのような実施例において、マイクロリアクターを使用する実施例と比較して、上記横寸法を有する連続フローリアクター、好ましくはプラグフロー式リアクターおよび／または管型フローリアクターは、より高い流速を有することが特に好ましい。例えば、このより高い流速は、本明細書に記載のマイクロリアクターの典型的な流速の約２倍以下、約３倍以下、約４倍以下、約５倍以下、約６倍以下、約７倍以下、または約１倍－約７倍、約１倍－約６倍、約１倍－約５倍、約１倍－約４倍、約１倍－約３倍、約１倍－約２倍のいずれかの流速である。本発明のこの実施例において、好ましい上記連続フローリアクター、より好ましいプラグフロー式リアクターおよび／または管型フローリアクターを使用して、本発明書に記載のマイクロリアクターの製造材料を調製する。例えば、このような製造材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）および／または合金（例えば、本明細書に記載のマイクロリアクターの高耐食性のニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金、例えばＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標））である。
本発明では、上記横寸法を有するマイクロリアクターまたは連続フローリアクターを使用することにより、分離工程を簡単化することができるとともに、時間やエネルギーが係る（例えば）中間蒸留工程が必要とされない。特に、本発明では、上記横寸法を有するマイクロリアクターまたは連続フローリアクターを使用することにより、相分離だけにより分離することができるとともに、未反応成分は、適宜な時または必要な時に反応過程に再循環されてもよいか、または生成物として用いられてもよい。
本発明の好適な実施例では、本発明に係るマイクロリアクターを用いるが、マイクロリアクターに加えてまたはそれの代わりに、それぞれプラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターを使用してもよい。
プラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターおよびその操作条件は、当業者にはよく知られている。
本発明において上部の横寸法が約４ｍｍ以下の連続フローリアクター、特にマイクロリアクターを使用することが好ましいが、場合によって、収率損失およびより長い滞留時間、より高い温度によりマイクロリアクターの使用が回避されるため、プラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターを使用する。これにより、収率損失の問題が解決され、つまり、詰まり（望ましくない駆動方式による粒子の形成）が抑制される。これは、パイプの直径またはプラグフロー式リアクターのチャンネルがマイクロリアクターよりも大きいためである。
プラグフロー式リアクターまたは管型フローリアクターを使用する欠点は、主観的な見方もなされることができる。一方、ある場所または生産施設内のある方法の制限下で、この欠点は適切なものであり、収率損失が重要ではないと認められ、あるいは他の利点または制限に鑑みて許容できる場合がある。
以下、マイクロリアクターを使用する実施形態により本発明をより詳しく説明する。本発明で使用されるマイクロリアクターは、好ましくはセラミック連続フローリアクターであり、より好ましくはＳｉＣ（炭化ケイ素）連続フローリアクターであり、トン規模で物質を生産することができる。熱交換器とＳｉＣとを組み合わせて製造することにより、操作されにくいフローケミストリーの応用に対して最適化制御を行うことができる。コンパクトなモジュラー製造および流れ生産用のリアクターは、異なる方法に対して柔軟性を有し、一連の生産体積（５－４００ｌ／ｈ）を使用することができ、空間に制限がある場合であっても化学製品の収量を増加させ、比類のない化学的適合性および熱制御を有する。
セラミック（ＳｉＣ）マイクロリアクターは、（例えば）拡散接合に有利な３ＭＳｉＣリアクターであり、特にろう付けおよび金属がなく、ＦＤＡに承認された材料または他の薬物管理機関（例えば、ＥＭＡ）に承認された材料に優れた熱伝達、質量伝達、優れた化学的適合性を提供する。炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、カーボランダム（ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ）とも呼ばれ、ケイ素および炭素を含み、当業者に知られているものである。例えば、合成ＳｉＣ粉末は、大量に生産され、加工されて多くの用途に用いられている。
例えば、本発明の実施例において、本発明の目的は、少なくとも１つの反応ステップがマイクロリアクター中で行われる方法によって目的を実現する。特に、本発明の好適な実施例において、本発明の目的は、少なくとも１つの反応ステップがＳｉＣを含むかまたはＳｉＣで作製されたマイクロリアクター（「ＳｉＣ－マイクロリアクター」）、あるいは合金を含むかまたは合金で作製されたマイクロリアクター、例えばＨａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ中で行われる方法によって実現される。詳細は後述する。
従って、例えば、本発明の一実施形態において、生産、好ましくは工業生産に適しているマイクロリアクターは、ＳｉＣ（炭化ケイ素、例えば、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇが提供したＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣ、またはＣｈｅｍｔｒｉｘが提供したＭＲ５５５ Ｐｌａｎｔｒｉｘ ＳｉＣ）を含むか、またはＳｉＣで作製された「ＳｉＣ－マイクロリアクター」であるが、これに制限されない。これにより、（例えば）約５－約４００ｋｇ／時間の生産性が提供される。あるいは、例えば、本発明の他の実施例において、工業生産に適しているマイクロリアクターは、Ｅｈｒｆｅｌｄが提供したＨａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃを含むか、またはそれで作製されたものであるが、これに制限されない。このようなマイクロリアクターは、本発明に係るフッ素化生成物の好適な工業生産に特に適している。
生産規模のフロー式リアクターに対する機械的要求および化学的要求を満たすために、３Ｍ（商標）ＳｉＣ（レベルＣ）でＰｌａｎｔｒｉｘモジュールを製造する。特許で保護されている３Ｍ（ＥＰ１６３７２７１Ｂ１および外国特許）拡散接合技術により製造されたリアクターは、全体として密閉され、溶接線／接合スポットがなく、ろう付け用フラックスを使用する必要がない。Ｃｈｅｍｔｒｉｘ ＭＲ５５５ Ｐｌａｎｔｒｉｘについては、２０１７年にＣｈｅｍｔｒｉｘ ＢＶによって印刷されたマニュアル「ＣＨＥＭＴＲＩＸのＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５シリーズに関する拡大可能なフローケミストリー技術情報」に記載され、その技術情報の全体は引用により本明細書に組み込まれる。
上記実施例に加えて、本発明の他の実施例において、当業者に知られている他の製造業者のＳｉＣを使用することができる。
従って、本発明において、ＣｈｅｍｔｒｉｘのＰｒｏｔｒｉｘをマイクロリアクターとして使用してもよい。Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）は、３Ｍ（登録商標）炭化ケイ素で製造されたモジュール化の連続フローリアクターであり、優れた耐薬品性および熱伝達を提供する。３Ｍ（登録商標）ＳｉＣ（レベルＣ）で製造されたＰｒｏｔｒｉｘ（登録商標）モジュールは、フロー式リアクターに対する機械的要求および化学的要求を満たすことができる。特許で保護されている３Ｍ（ＥＰ１６３７２７１Ｂ１および外国特許）拡散接合技術により製造されたリアクターは、全体として密閉され、溶接線／接合スポットがなく、ろう付け用フラックスを使用する必要がない。この製造技術は、完全なＳｉＣリアクター（熱膨張係数＝４．１ｘ１０－６Ｋ－ｌ）を得るための製造方法である。
０．２－２０ｍｌ／ｍｉｎの流速および２５ ｂａｒ以下の圧力に設定することにより、Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）は、実験室規模の連続フロー方法に適用でき、さらにＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５（ｘ３４０倍率）に移転して物質の生産を行うことができる。Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）リアクターは、独特なフロー式リアクターであり、以下の利点を有する。拡散接合による３Ｍ（登録商標） ＳｉＣモジュールは、統合した熱交換器を有し、比類のない熱制御および優れた耐薬品性を提供し、標準ヒュームフードにおいてグラムレベルで極端な反応条件下で安全に操作することができ、試薬の添加量、生産力または反応時間からみて、生産を効率的かつ柔軟に実行することができる。Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）フロー式リアクターの一般的なパラメータは以下の通りである。可能な反応タイプは、（例えば）Ａ＋Ｂ→Ｐ１＋Ｑ（またはＣ）→Ｐであり、用語「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は反応物を示し、「Ｐ」、「Ｐ１」は生成物を示し、「Ｑ」はクエンチャーを示し、生産量（ｍｌ／ｍｉｎ）は約０．２－約２０であり、チャンネルサイズ（ｍｍ）は１ｘ１（予熱ゾーンおよび混合器ゾーン）、１．４ｘ１．４（停留通道）であり、試薬供給は１－３であり、モジュールサイズ（幅ｘ高さ）（ｍｍ）は１１０ｘ２６０であり、フレームサイズ（幅ｘ高さｘ長さ）（ｍｍ）は約４００ｘ３００ｘ２５０であり、モジュール／フレーム数は１－４である。Ｃｈｅｍｔｒｉｘ Ｐｒｏｔｒｉｘ（登録商標）リアクターの技術情報については、２０１７年にＣｈｅｍｔｒｉｘ ＢＶによって出版されたマニュアル「ＣＨＥＭＴＲＩＸのＰｒｏｔｒｉｘ（登録商標）に関する拡大可能なフローケミストリー技術情報」に記載され、その技術情報の全体は引用により本明細書に組み込まれる。
工業生産、プロセス開発および小規模生産に適用可能なＤｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターは、以下のサイズにより特徴付けられる。典型的なリアクターサイズ（長さｘ幅ｘ高さ）は８８ｃｍｘ３８ｃｍｘ７２ｃｍであり、典型的な流体モジュールサイズは１８８ｍｍｘ１６２ ｍｍである。Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターの特徴は、優れた混合および熱交換、特許で保護されているＨＥＡＲＴ設計、小さい内部容積、長い滞留時間、高柔軟性、多用途、高耐薬品性のため高ｐＨ化合物、特にフッ化水素酸が適用すること、混合型ガラス／ＳｉＣ溶液が製造材料として使用されること、他の先端的なフローリアクターとのシームレスな拡大である。Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターの典型的な技術パラメータは以下の通りである。流速は約３０ｍｌ／ｍｉｎ－約２００ｍｌ／ｍｉｎであり、操作温度は約－６０℃－約２００℃であり、操作圧力は約１８ｂａｒｇ（ｂａｒｇ：ゲージ圧の単位、即ち、ｂａｒで環境圧力または大気圧よりも高い圧力）以下であり、用いられる材料は炭化ケイ素、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）、ペルフルオロエラストマーであり、流体モジュール内の容積は１０ ｍｌであり、必要に応じて管理機関、例えばＦＤＡまたはＥＭＡにより承認されている。Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣマイクロリアクターのリアクターは、多用途であり、その配置がカスタマイズすることができる。また、上記リアクター上の任意の位置に注入スポットを増設することができる。
Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃは、式ＮｉＣｒ２１Ｍｏ１４Ｗで表される合金であり、「合金２２」または「Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ－２２」とも呼ばれてもよい。上記合金は、耐食性が高いニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金であり、酸化性酸、還元性酸および混合酸に対して優れた耐性を有することが知られている。上記合金は、用于排煙脱硫工場、化学工業、環境保護システム、廃棄物焼却工場、廃水処理工場に用いられている。上記実施例以外、本発明の他の実施例において、当業者に知られている他の製造業者のニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金を用いてもよい。合金成分の合計を１００％とする場合、ニッケル－クロム－モリブデン－タングステン合金の典型的な組成（重量％）は、約５１．０％以上、例えば約５１．０％－約６３．０％のＮｉ（ニッケル）を主成分とし、Ｃｒ（クロム）が約２０．０－約２２．５％、Ｍｏ（モリブデン）が約１２．５－約１４．５％、Ｗ（タングステンまたはウルフラム）が約２．５～約３．５％、Ｆｅ（鉄）が約６．０％以下、例えば約１．０％－約６．０％、好ましくは約１．５％－約６．０％、より好ましくは約２．０％－約６．０％である。あるいは、Ｃｏ（コバルト）は、合金成分の合計１００％に対して約２．５％以下、例えば約０．１％－約２．５％の含有量で合金に存在してもよい。また、Ｖ（バナジウム）は、合金成分の合計１００％に対して約０．３５％以下、例えば約０．１％－約０．３５％の含有量で合金に存在してもよい。さらに、合金成分の合計１００％に対して、少量（即ち０．１％以下）の他の元素は、独立して（例えば）Ｃ（カーボン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）および／またはＳ（硫黄）であり得る。少量（即ち０．１％以下）の他の元素が存在する場合には、上記元素（例えば）Ｃ（カーボン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）および／またはＳ（硫黄）は、合金成分の合計１００％に対してそれぞれ独立して約０．１％以下、例えば約０．０１－約０．１％、好ましくは約０．０８％以下、例えば約０．０１－約０．０８％の含有量で存在してもよい。例えば、上記元素（例えば）Ｃ（カーボン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）および／またはＳ（硫黄）は、合金成分の合計１００％に対してそれぞれ独立してＣ≦０．０１％、Ｓｉ≦０．０８％、Ｍｎ≦０．０５％、Ｐ≦０．０１５％、Ｓ≦０．０２％の含有量で存在してもよい。通常、上記合金組成物には、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミ）、Ｃｕ（銅）、Ｎ（窒素）およびＣｅ（セリウム）のいずれかが微量でも存在しない。
Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ－２７６合金は、極めて低い炭素含有量およびケイ素含有量により溶接の問題を緩和する鍛造ニッケル－クロム－モリブデン材料であるため、化学方法および関連工業において広く用いられており、多くの腐食性化学薬品に対する耐性について、５０年にわたる追跡記録により実証された。他のニッケル合金と同様に、可塑性を有し、成形および溶接が容易であり、塩化物を含む溶液中の応力腐食割れ（オーステナイト系ステンレス鋼が受けやすい分解の態様）に対して優れた耐性を有する。そのクロム含有量およびモリブデン含有量が高いため、酸化性酸および非酸化性酸に耐えることができ、塩化物および他のハロゲン化物の存在下で孔食および隙間腐食に対して顕著な耐性を示す。総成分１００％に対して、重量％で一般的な組成は、Ｎｉ（ニッケル）５７％（残部）、Ｃｏ（コバルト）２．５％以下、Ｃｒ（クロム）１６％、Ｍｏ（モリブデン）１６％、Ｆｅ（鉄）５％、Ｗ（タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ）またはウルフラム（ｗｏｌｆｒａｍ））４％であり、より少量の他の成分は、Ｍｎ（マンガン）１％以下、Ｖ（バナジウム）０．３５％以下、Ｓｉ（シリコン）０．０８％以下、Ｃ（カーボン）０．０１以下、Ｃｕ（銅）０．５％以下である。
本発明の別の実施例において、例えば、上記生産、好ましくは上記工業生産に適したマイクロリアクターは、ＳｉＣ（炭化ケイ素、例えば、Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇによってＴｙｐｅ Ｇ１ＳｉＣとして、またはＣｈｅｍｔｒｉｘによってＭＲ５５５ Ｐｌａｎｔｒｉｘとして提供されるＳｉＣ）で構成されるか、または作製されたＳｉＣ－マイクロリアクターであるが、これに制限されない。これにより、（例えば）約５－約４００ｋｇ／時間の生産性が提供される。
本発明によれば、本発明のフッ素化生成物の生産、好ましくは工業生産において、１つまたは複数のマイクロリアクター、好ましくは１つまたは複数のＳｉＣ－マイクロリアクターを使用することができる。本発明のフッ素化生成物の生産、好ましくは工業生産において１つ以上のマイクロリアクター、好ましくは１つ以上のＳｉＣ－マイクロリアクターを使用する場合、これらのマイクロリアクター、好ましくはＳｉＣ－マイクロリアクターは、並列配置および／または直列配置して使用することができる。例えば、２つ、３つ、４つまたはより多くのマイクロリアクター、好ましくは２つ、３つ、４つまたはより多くのＳｉＣ－マイクロリアクターは、並列配置および／または直列配置して使用することができる。
反応および／または拡大条件を使用可能な実験室研究について、例えば、Ｃｈｅｍｔｒｉｘ社のリアクターＰｌａｎｔｒｉｘはマイクロリアクターとして使用することができるが、これに限定されない。
場合によっては、マイクロリアクターのガスケットがＨＤＰＴＦＥ以外の材料で作られていると、多少の膨張のために短時間の操作ですぐに漏れみが生じる可能性があるため、ＨＤＰＴＦＥガスケットは、マイクロリアクターの長い動作時間を確保し、セトラーや蒸留塔などの他の機器部品を使用する。
例えば、工業フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）は、ステンレス鋼フレームに置かれた（非浸入式）ＳｉＣモジュール（例えば３Ｍ（登録商標） ＳｉＣ）から構成され、標準Ｓｗａｇｅｌｏｋコネクタを用いて上記フレームによりフィードラインと作動媒体との接続を構築する。作動媒体（熱流体または熱流）と共に使用するときに、統合熱交換器を用いてモジュール内でプロセス流体を加熱または冷却し、鋸歯状または双鋸歯状の中間チャンネルの構造中で反応させる。上記構造は、プラグフローを得るとともに高熱交換能力を有するように設計される。基本ＩＦＲ（例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）システムは、１つのＳｉＣモジュール（例えば３Ｍ（登録商標）ＳｉＣ）および１つの混合器（ＭＲＸ）から構成され、上記混合器はＡ＋Ｂ→Ｐタイプの反応を行うことができる。モジュールの数を増加することで反応時間および／またはシステム生産性を増加することができる。クエンチャーＱ／Ｃモジュールを増設することにより、反応タイプはＡ＋Ｂ→Ｐ１＋Ｑ（またはＣ）→Ｐに拡大され、仕切られることで２つの温度領域が得られる。本明細書において、用語「Ａ」、「Ｂ」および「Ｃ」は反応物、「Ｐ」および「Ｐ１」は生成物、「Ｑ」はクエンチャーを示す。
工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標） ＭＲ５５５）の典型的なサイズは、（例えば）ミリメートルでチャンネルサイズが４ｘ４（「ＭＲＸ」、混合器）および５ｘ５（「ＭＲＨ－Ｉ／ＭＲＨ－ＩＩ」；ＭＲＨは滞留モジュールを示す）であり、モジュールサイズ（幅ｘ高さ）が２００ｍｍｘ５５５ｍｍであり、フレームサイズ（幅ｘ高さ）が３２２ｍｍｘ８１１ｍｍである。工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）の典型的な生産量は、（例えば）約５０ｌ／ｈ－約４００ｌ／ｈである。また、用いられる流体の特性および過程条件に応じて、工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘ（登録商標）ＭＲ５５５）の生産量は、（例えば）＞４００ｌ／ｈであってもよい。滞留モジュールは、直列に配置することができる。これにより、必要な反応体積または生産性が得られる。直列に配置可能なモジュールの数は、流体の特性および目的流速に依存する。
工業用フロー式リアクター（「ＩＦＲ」、例えばＰｌａｎｔｒｉｘｅＭＲ５５５）の典型的な操作条件または過程条件は、（例えば）温度範囲が約－３０℃－約２００℃、圧力差（作動過程）が＜７０℃、試薬供給が１－３、最大操作圧力（作動流体）が約２００℃の温度で約５ｂａｒ、最大操作圧力（プロセス流体）が約≦２００℃の温度で約２５ｂａｒである。
以下の実施例は、その範囲を限定することなく、本発明をさらに説明することを意図している。
＜実施例＞
＜実施例１＞
マイクロリアクターでの４，４’－ジフルオロベンゾフェノンの合成経路を図１に示す。反応スキームおよび条件は以下の通りである。
４－クロロベンゾイルクロリドとＨＦ＋触媒混合物とを好ましくは混合系（例えば、分割と再結合システム）中に予備混合し、少なくとも一部のクロロベンゾイルフルオリドと対応するＳｂＨａｌ６複合体を形成する。上記複合体は、マイクロリアクター１（構成材料はＳｉＣ）に入る前にクロロベンゼンに接触する。
反応は、フッ素化ステップとＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応を含む２ステップの手順として実行される。
ステップ１（マイクロリアクター１）の化学反応：Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化
十分なサイズのセトラーを使用すると、ＨＦ－触媒混合物は主に４，４’－ジクロロベンゾフェノンである有機材料から分離する。次のステップでは、マイクロリアクター２に入る前に過剰なＨＦ／Ｓｂモル比（ＨＦ：Ｓｂ≧１０：１）でＨＦ／触媒混合物を追加することにより、求核性フッ素化剤に変換する必要がある。この反応は、マイクロリアクターＩの後のセトラーなしで、相分離なしでも可能であるが、工業規模でのプロセス制御は、そのコンセプトとマイクロリアクター１の後のセトラーを使用することにより簡単になることができる。
従って、有機相（セトラーを使用する場合、）またはマイクロリアクター１から出た混合物に過剰な無水ＨＦを添加し、上記求核性フッ素化剤を化学的に取得し、４，４’－ジクロロベンゾフェノンを４，４’－ジフルオロベンゾフェノンに変換する。
ステップ２（マイクロリアクター２）での化学反応：フッ素化ステップ
マイクロリアクター２の後に、過剰なＨＦ／Ｓｂ混合物と４，４’－ジフルオロベンゾフェノンの相分離を可能にする十分な滞留時間を持つ別のセトラーがある。残りのＨＦは、Ｎ２または他の不活性ガス流または真空によって生成物から除去され、続いて再結晶化または加熱された冷却器を備えた真空中のいわゆる固相蒸留装置によって除去され得る。再結晶後の融点は１０９℃であった。
＜実施例２＞
本発明によるＣＣｌ４経路を図２に示し、反応スキームを以下に示す。反応条件は実施例１に示す通りである。
ＣＣｌ４経路を使用する場合は、最初にフルオロベンゼンを準備し、次のスキームに示すように、ステップ２でＣＣｌ４を使用してＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓを行うことが有利である。
ステップ１（マイクロリアクター１）での化学反応：フッ素化ステップ
ステップ２（マイクロリアクター２）での化学反応：Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化
ステップ３：加水分解
＜実施例３＞
本発明に係る４－クロロベンジルクロリド経路を図３に示し、反応スキームを以下に示す。
ステップ１（マイクロリアクター１）での化学反応：Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓアシル化
ステップ２（マイクロリアクター２）での化学反応：フッ素化ステップ

Claims (6)

  1. 五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）、フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、出発材料化合物である芳香環とＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬とを反応させることで目的化合物を製造する方法であって、
    Ａ）前記目的化合物は（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンであり、
    さらに、
    （ｉ）ステップ１において、濃度が０．１ｐｐｍ－１００ｐｐｍの低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、２モルの出発材料化合物であるクロロベンゼンと１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬であるテトラクロロメタンとを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロジフェニル）－ジクロロメタンをその場で生成し、
    ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物（４，４’－ジクロロジフェニル）－ジクロロメタンと、過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成し、あるいは
    （ｉｉ）ステップ１において、前記低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物であるクロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬である４－クロロベンゾイルクロリドとを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゾフェノンをその場で生成し、
    ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物４，４’－（ジクロロ）－ベンゾフェノンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成し、
    あるいは、
    Ｂ）前記目的化合物は（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタン、または前記（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンに由来する（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンであり、
    さらに、
    （ｉｖ）ステップ１において、前記低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物であるクロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬である４－クロロ－１－（クロロメチル）ベンゼンとを反応させ、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゼンメタンをその場で生成し、
    ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物（４，４’－ジクロロ）－ベンゼンメタンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンを生成し、
    必要に応じて、ステップ２で得られた（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンはさらに反応し、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成し、あるいは
    （ｖ）ステップ１において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、クロロベンゼンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、中間体化合物フルオロベンゼンをその場で生成し、
    ステップ２において、前記低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの中間体化合物であるフルオロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬であるテトラクロロメタンとを反応させ、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンを生成し、
    必要に応じて、ステップ２で得られた（４，４’－ジフルオロ）－ベンゼンメタンはさらに反応し、目的化合物（４，４’－ジフルオロ）－ベンゾフェノンを生成し、
    あるいは、
    Ｃ）前記目的化合物はビス－１，４－［（４，４’－ジフルオロフェニル）－カルボニル］－フェニレンであり、
    さらに、
    （ｖｉ）前記低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、１モルの出発材料化合物であるクロロベンゼンと、１モルのＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬であるベンゼン－１，４－ジカルボニルジクロリドとを反応させ、中間体化合物ビス－１，４－［（４，４’－ジクロロフェニル）－カルボニル］－フェニレンをその場で生成し、
    ステップ２において、五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で、中間体化合物ビス－１，４－［（４，４’－ジクロロフェニル）－カルボニル］－フェニレンと過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを反応させ、目的化合物ビス－１，４－［（４，４’－ジフルオロフェニル）－カルボニル］－フェニレンを生成する、方法。
  2. （ａ）前記反応は、フッ化水素（ＨＦ）で活性化された五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で行い、前記方法は連続方法であり、
    あるいは、
    （ｂ）前記方法が２つ以上のステップを含む場合、以下のステップ（ｂ１）および（ｂ２）を含み、
    （ｂ１）Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反応において、出発材料化合物とＦｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ試薬とを五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で反応させ、前記五ハロゲン化アンチモン触媒は、前記低濃度フッ化水素（ＨＦ）で活化され、
    （ｂ２）フッ素化反応において、化合物と過剰濃度で存在するフッ化水素（ＨＦ）とを五ハロゲン化アンチモン触媒（ＳｂＨａｌ５）の存在下で反応させ、
    前記ステップ（ｂ１）および（ｂ２）のうちの少なくとも１つは連続方法である、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記ステップ（ｂ１）および（ｂ２）の少なくとも１つは連続方法であり、
    前記連続方法は、少なくとも１つの連続フローリアクター中で行い、その上部横寸法は５ｍｍ以下または４ｍｍ以下であり、
    流速：１０ｍｌ／ｈ－４００ｌ／ｈ
    温度：３０℃－１５０℃
    圧力：４ｂａｒ－５０ｂａｒ
    滞留時間：１秒－６０分間
    の１種または複数の条件下で行う連続方法である、請求項２に記載の方法。
  4. 少なくとも１つの前記連続フローリアクターは、独立してＳｉＣ連続フローリアクターである、請求項３に記載の方法。
  5. 前記方法は、ステップ（ｂ３）において、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法で得られた前記目的化合物を精製および／または分離し、精製および／または分離された化合物を産生する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
  6. ステップ（ｂ３）において、前記目的化合物の前記精製および／または分離は、相分離法を含むか、または相分離法からなる、請求項５に記載の方法。
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