JP7364538B2 - Method for preparing halogenated carboxylic acid anhydrides - Google Patents

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本発明は、本出願の全内容があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる、欧州特許出願第13170868.7号に対する優先権を主張するものであって、ハロゲン化カルボン酸無水物の調製方法、より詳細にはハロゲン化カルボン酸を硫酸、発煙硫酸及び/又は二硫酸と反応させることによるハロゲン化カルボン酸無水物の調製方法に関する。 The present invention claims priority to European Patent Application No. 13170868.7, the entire content of which is incorporated herein by reference for all purposes, in which The present invention relates to a method for preparing a halogenated carboxylic acid anhydride by reacting a halogenated carboxylic acid with sulfuric acid, fuming sulfuric acid and/or disulfuric acid.

トリフルオロ酢酸のようなハロゲン化カルボン酸無水物は、医薬品および農薬産業における様々な製品の製造のための貴重な試薬である。 Halogenated carboxylic acid anhydrides, such as trifluoroacetic acid, are valuable reagents for the production of various products in the pharmaceutical and agrochemical industries.

トリフルオロ酢酸と無水リン酸との反応によりトリフルオロ酢酸無水物を調製することは公知である。(Hudlicky,Chemistry of Organic Fluorine Compounds,1976,p.726)。そこに記載された方法は、無水リン酸が固体であり、かつ反応物質及び/又は生成物とアマルガムを形成する傾向があるので工業生産に不利である。 It is known to prepare trifluoroacetic anhydride by the reaction of trifluoroacetic acid and phosphoric anhydride. (Hudlicky, Chemistry of Organic Fluorine Compounds, 1976, p. 726). The process described there is disadvantageous for industrial production since the phosphoric anhydride is solid and tends to form amalgams with the reactants and/or products.

したがって、今や、本発明は、ハロゲン化カルボン酸無水物の製造のための改善された方法を可能にする。本発明の目的は、生成物の改善された収率及び/又は純度を可能にするハロゲン化カルボン酸無水物の製造のための方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、より経済的及び/若しくはより環境に優しい廃棄物、並びに/又は不要な副生成物プロファイルを有する方法、例えば、廃棄物及び/又は副生成物が、その方法の生成物からより容易に分離され、及び/又はより毒性が少なく及び/又は環境に対してより害の少ない方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、例えば、より低い純度の反応物質を用いるように、より安価及び/若しくはより容易に入手できる反応物質、並びに/又は試薬から出発する方法を提供することである。 The invention therefore now enables an improved process for the production of halogenated carboxylic acid anhydrides. The object of the present invention is to provide a process for the production of halogenated carboxylic acid anhydrides which allows improved yield and/or purity of the product. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a process which has a more economical and/or more environmentally friendly waste and/or unwanted by-product profile, e.g. The objective is to provide a method that is more easily separated from substances and/or less toxic and/or less harmful to the environment. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method starting from cheaper and/or more easily available reactants and/or reagents, such as using reactants of lower purity.

これらの及び他の目的は、本発明の方法により達成される。 These and other objectives are achieved by the method of the present invention.

したがって、本発明の第1の実施態様は、一般構造(I):HalR2C(O)-O-C(O)CR2Hal(式中、Halは、F、Cl及びBrからなる群から選択され;Rは、H、F、Cl、Br、アルキル及びアリールからなる群から独立して選択される)の化合物の調製のための方法であって、一般構造(II):HalR2C(O)-OH(式中、HalおよびRは、上記のとおり定義される)の化合物を、硫酸、発煙硫酸及び/又は二硫酸と反応させる工程を含む方法である。 Accordingly, a first embodiment of the invention provides general structure (I): HalR2C(O)-OC(O)CR2Hal, where Hal is selected from the group consisting of F, Cl and Br; independently selected from the group consisting of H, F, Cl, Br, alkyl and aryl) comprising the general structure (II): HalR2C(O)-OH (of the formula wherein Hal and R are defined as above) is reacted with sulfuric acid, fuming sulfuric acid and/or disulfuric acid.

「硫酸(sulfuric acid)」という用語は、純粋な硫酸、H2SO4、及びその水溶液を意味することが意図される。好ましくは、本発明により用いられる硫酸は、70wt%以上の濃度、より好ましくは90wt%以上の濃度を有し、最も好ましくは、濃硫酸が用いられ、これは、約98wt%の濃度を有する。 The term "sulfuric acid" is intended to mean pure sulfuric acid, H2SO4, and aqueous solutions thereof. Preferably, the sulfuric acid used according to the invention has a concentration of 70 wt% or more, more preferably 90 wt% or more, most preferably concentrated sulfuric acid is used, which has a concentration of about 98 wt%.

「発煙硫酸(oleum)」という用語は、H2SO4とSO3の混合物を意味することが意図される。発煙硫酸の濃度は、wt%SO3(X%発煙硫酸と呼ばれる)又はwt%H2SO4のいずれかで表される。例えば、65%発煙硫酸は、114.6wt%H2SO4を指す。発煙硫酸中のSO3の百分率も、遊離SO3と称される。したがって、65%発煙硫酸は、65wt%の遊離SO3を含有する。 The term "oleum" is intended to mean a mixture of H2SO4 and SO3. The concentration of fuming sulfuric acid is expressed as either wt% SO3 (referred to as X% oleum) or wt% H2SO4. For example, 65% oleum refers to 114.6 wt% H2SO4. The percentage of SO3 in fuming sulfuric acid is also referred to as free SO3. Therefore, 65% oleum contains 65 wt% free SO3.

「二硫酸(dissulfuric acid)」という用語は、H2S2O7を意味することが意図される。 The term "dissulfuric acid" is intended to mean H2S2O7.

「アルキル(alkyl)」という用語は、特にC1―C6アルキルなどの、飽和炭化水素系基の任意選択的に置換された鎖を意味することが意図される。一例として、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t-ブチル、ペンチル、イソペンチル及びヘキシルが挙げられてもよい。 The term "alkyl" is intended to mean an optionally substituted chain of saturated hydrocarbon-based radicals, such as in particular C1-C6 alkyl. By way of example, mention may be made of methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butyl, pentyl, isopentyl and hexyl.

「アリール(aryl)」という用語は、特にC6―C10芳香族核、特にフェニル又はナフチルなどの芳香族核に由来する任意選択的に置換された基を意味することが意図される。 The term "aryl" is intended to mean an optionally substituted group derived in particular from an aromatic nucleus such as C6-C10 aromatic nucleus, in particular phenyl or naphthyl.

好ましい実施態様において、Halはフッ素である。より好ましくは、一般構造(I)の化合物は、トリフルオロ酢酸無水物であり、及び一般構造(II)の化合物は、トリフルオロ酢酸である。 In a preferred embodiment, Hal is fluorine. More preferably, the compound of general structure (I) is trifluoroacetic anhydride and the compound of general structure (II) is trifluoroacetic acid.

本発明の別の実施態様は、酢酸、酢酸塩又はそれらの混合物を、硫酸、発煙硫酸及び/又は二硫酸と反応させて、酢酸無水物を形成することである。酢酸塩の有用な例には、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢酸リチウム、酢酸マグネシウム、又はそれらの任意の混合物が含まれる。酢酸塩及び/又は酢酸は、無溶媒形態で、又は溶媒中の溶液として、好ましくは水溶液として用いられ得る。 Another embodiment of the invention is to react acetic acid, acetate or a mixture thereof with sulfuric acid, oleum and/or disulfuric acid to form acetic anhydride. Useful examples of acetates include sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, lithium acetate, magnesium acetate, or any mixture thereof. Acetate and/or acetic acid can be used in neat form or as a solution in a solvent, preferably as an aqueous solution.

別の好ましい実施態様では、一般構造(II)の化合物は、発煙硫酸、好ましくは5から95wt%までの遊離SO3、より好ましくは25から80wt%までの遊離SO3、最も好ましくは50から70wt%までの遊離SO3、特には65wt%遊離SO3を含有する発煙硫酸と反応させる。 In another preferred embodiment, the compound of general structure (II) is oleum, preferably from 5 to 95 wt% free SO3, more preferably from 25 to 80 wt% free SO3, most preferably from 50 to 70 wt% of free SO3, particularly with fuming sulfuric acid containing 65 wt% free SO3.

別の好ましい実施態様において、ハロゲン化カルボン酸は、反応の化学量論に対してモル過剰で存在する。ハロゲン化カルボン酸の総量は、好ましくは化学量論の1.05から2倍、より好ましくは化学量論の1.05から1.10倍である。 In another preferred embodiment, the halogenated carboxylic acid is present in molar excess relative to the stoichiometry of the reaction. The total amount of halogenated carboxylic acid is preferably from 1.05 to 2 times the stoichiometry, more preferably from 1.05 to 1.10 times the stoichiometry.

好適には、反応は、高温で行なわれ、ここで、反応混合物の内部温度は、生成物の沸点以上である。好ましくは、反応は、50から150℃、好ましくは70から115℃の、反応混合物中の温度で行われる。反応混合物の温度は、反応容器における内部温度を指す。 Suitably, the reaction is carried out at an elevated temperature, where the internal temperature of the reaction mixture is above the boiling point of the product. Preferably, the reaction is carried out at a temperature in the reaction mixture of 50 to 150°C, preferably 70 to 115°C. The temperature of the reaction mixture refers to the internal temperature in the reaction vessel.

別の好ましい実施態様では、生成物は、蒸留により反応混合物から除去され、より好ましくは、蒸留は、充填カラムを用いて行なわれる。充填カラムは、例えば、ラシヒリングにより、好適に充填される。また好ましくは、蒸留は、生成物が反応混合物から除去される速度を制御するために還流凝縮器を用いて行なわれる。 In another preferred embodiment, the product is removed from the reaction mixture by distillation, more preferably distillation is carried out using a packed column. The packed column is suitably packed, for example by Raschig ring. Also preferably, the distillation is carried out using a reflux condenser to control the rate at which product is removed from the reaction mixture.

別の好ましい実施態様では、反応は、少なくとも部分的にセラミックライニング及び/又はガラスライニングされている反応容器で行なわれる。好適には、セラミックライニングを有する連続撹拌ファウドラー容器が用いられ得る。また好ましくは、反応は、ニッケル及び/又はモリブデンを含有する合金から少なくとも部分的に作られている反応容器で行なわれる。好適な合金の例には、ハステロイB、ハステロイB-2、又はハステロイB-3が含まれる。 In another preferred embodiment, the reaction is carried out in a reaction vessel that is at least partially ceramic-lined and/or glass-lined. Suitably, a continuously stirred Powdler vessel with a ceramic lining may be used. Also preferably, the reaction is carried out in a reaction vessel made at least partially of an alloy containing nickel and/or molybdenum. Examples of suitable alloys include Hastelloy B, Hastelloy B-2, or Hastelloy B-3.

本発明による方法のさらなる利点は、高純度のハロゲン化カルボン酸無水物が、より低い純度の反応物質、すなわち、ハロゲン化カルボン酸が使用される場合でさえも、高収率で生成され得ることである。例えば、前の反応からの未反応ハロゲン化カルボン酸及び汚染物質を含有するテーリング留分(tailing fraction)は、本発明の方法に使用され得る。したがって、再生利用ハロゲン化カルボン酸は、本発明の方法に用いられ得る。したがって、好ましい実施態様では、反応に使用されるハロゲン化カルボン酸は、98%以下の純度、より好ましくは95%未満の純度、さらにより好ましくは90%未満の純度を有する。あるいは、反応に使用されるハロゲン化カルボン酸は、50%から98%まで、より好ましくは50%から95%まで、さらにより好ましくは50%から90%までの純度を有する。別の好ましい実施態様では、この方法に用いられるハロゲン化カルボン酸は、前の反応工程からの少なくとも1種の生成物、少なくとも1種の試薬、少なくとも1種の溶媒及び/又は少なくとも1種の副生成物も含有する混合物中に含まれる。 A further advantage of the process according to the invention is that highly pure halogenated carboxylic acid anhydrides can be produced in high yields even when lower purity reactants, i.e. halogenated carboxylic acids, are used. It is. For example, a tailing fraction containing unreacted halogenated carboxylic acids and contaminants from a previous reaction can be used in the process of the invention. Thus, recycled halogenated carboxylic acids can be used in the method of the invention. Thus, in preferred embodiments, the halogenated carboxylic acid used in the reaction has a purity of 98% or less, more preferably less than 95% purity, and even more preferably less than 90% purity. Alternatively, the halogenated carboxylic acid used in the reaction has a purity of 50% to 98%, more preferably 50% to 95%, even more preferably 50% to 90%. In another preferred embodiment, the halogenated carboxylic acid used in the method is a product of at least one product from a previous reaction step, at least one reagent, at least one solvent and/or at least one side effect. contained in a mixture that also contains the product.

参照により本明細書に組み込まれる特許、特許出願、及び刊行物のいずれかの開示が用語を不明瞭にさせ得る程度まで本出願の記載と矛盾する場合、本記載が優先するものとする。 To the extent that the disclosures of any patents, patent applications, and publications incorporated herein by reference conflict with the description of this application to the extent that they may obscure terminology, the present description shall control.

本発明はここで、それを限定することを意図することなく、実施例でさらに説明される。 The invention will now be further illustrated by examples without intending to limit it.

トリフルオロ酢酸無水物の生成
10mmのガラス製ラシヒリングで充填された2.5mの充填カラム及び凝縮器を備えた、115lのセラミックライニングファウドラー撹拌容器に、70.5kgのトリフルオロ酢酸、続いて、19.1lの65%発煙硫酸、すなわち、65wt%遊離SO3を有する発煙硫酸を充填した。その後、ファウドラー容器を油浴により130℃の温度に加熱した。生成物を7.4kg/時の速度で蒸留により除去し、PEライニング金属ドラム中に向けて送出した。蒸留の間、反応混合物の温度は、78℃から96℃に徐々に変化した。トリフルオロ酢酸無水物の収量は、64.9kg(99%)であった。生成物の純度は、>99.9 %であった。さらに、他の特定されない副生成物と並んで、トリフルオロ酢酸無水物及びトリフロオロ酢酸を含有した7.8kgのテーリング留分を得た。この第2の留分は、その後のバッチの反応混合物に供することができる。
Production of trifluoroacetic anhydride 70.5 kg of trifluoroacetic acid was added to a 115 l ceramic lined Faudler stirred vessel equipped with a 2.5 m packed column packed with 10 mm glass Raschig rings and a condenser, followed by: 19.1 l of 65% oleum, ie with 65 wt% free SO3, was charged. Thereafter, the Faudler vessel was heated to a temperature of 130°C using an oil bath. The product was removed by distillation at a rate of 7.4 kg/h and delivered into a PE-lined metal drum. During the distillation, the temperature of the reaction mixture gradually changed from 78°C to 96°C. The yield of trifluoroacetic anhydride was 64.9 kg (99%). Product purity was >99.9%. In addition, 7.8 kg of tailing fraction was obtained which contained trifluoroacetic anhydride and trifluoroacetic acid, as well as other unspecified by-products. This second fraction can be provided to the reaction mixture of subsequent batches.

Claims (1)

トリフルオロ酢酸無水物の調製方法であって、
トリフルオロ酢酸、発煙硫酸と反応させる工程を含む、方法。
A method for preparing trifluoroacetic anhydride , comprising:
A method comprising reacting trifluoroacetic acid with fuming sulfuric acid .
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