JPH0713053B2 - 3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド類の製造方法 - Google Patents

3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド類の製造方法

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JPH0713053B2
JPH0713053B2 JP24956986A JP24956986A JPH0713053B2 JP H0713053 B2 JPH0713053 B2 JP H0713053B2 JP 24956986 A JP24956986 A JP 24956986A JP 24956986 A JP24956986 A JP 24956986A JP H0713053 B2 JPH0713053 B2 JP H0713053B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、式(II) 〔式中、XおよびYはそれぞれ水素原子またはハロゲン
原子を表す。〕 で示される3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニル
クロリド類の製造方法に関する。
3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド類
は、農薬、医薬あるいは染料等の中間原料として有用な
化合物である。
〔従来の技術〕
従来、ベンゼンスルホニクロリド類の製造方法は、ベン
ゼン類とクロロスルホン酸との反応により得られてお
り、その反応機構も解明されている。例えば、クロロベ
ンゼンスルホニルクロリドを例にすれば、式 で示されるような反応機構で合成されると推定されてい
る。
またベンゾトリフルオリド類のようなベンゼン環にトリ
フルオロメチル基を有する化合物のクロロスルホニル化
反応では、トリフルオロメチル基が加水分解されて収率
が低くなることも知られている。
そのため、通常トリフルオロメチル基を有するベンゼン
類のクロロスルホニル化反応は、発煙硫酸の存在下で実
施されている。
例えば、英国特許1258557号公報には、発煙硫酸の存在
下、これとクロロスルホン酸との混合液中に、原料のベ
ンゾトリフルオリド類を滴下しながら−50〜80℃で反応
させる方法が開示されている。
また特開昭57−108024号公報には、3−トリフルオロメ
チルベンゼンスルホニルクロリドをベンゾトリフルオリ
ドから選択的に得るために、ベンゾトリフルオリドに発
煙硫酸を反応させ、反応混合物を塩素化剤で処理して3
−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリドを得
る記載もなされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、英国特許1258557号公報、及び特開昭57
−108024号公報に開示された方法を追試した結果、例え
ば該英国特許公報実施例1の方法に従い、2−クロロベ
ンゾトリフルオリドを、過剰量のクロロスルホン酸と65
%発煙硫酸混合液中に滴下して−5〜0℃で反応させた
場合、目的生成物の4−クロロ−3−トリフルオロメチ
ルベンゼンスルホニルクロリドが70%程度の収率でしか
得られず、しかも下式 で示されるジフェニルスルホン類の副生物が約7%もの
多量含まれており、精製工程が必要であることがわかっ
た。
さらに特開昭57−108024号公報記載の方法では、初期反
応においてクロロスルホン酸は共存させていないもの
の、四塩化炭素などの不活性溶媒を用いて、前記引例と
同様比較的低い温度で発煙硫酸を用いてスルホン化反応
を行い、その後65〜75℃に昇温して溶媒として存在して
いる四塩化炭素などを塩素化剤にしてクロロ化して前駆
体化合物の3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニル
クロリドを得ている。
該方法は、選択的に3−トリフルオロメチルベンゼンス
ルホニルクロリドを得るため、条件をマイルドにして実
施する必要があり、そのため溶媒を用いて、例えば実施
例1ではスルホン化工程を20〜25℃で13時間と長時間反
応させた後、二塩化イオウなどの温和な塩素化剤を加え
て65〜75℃で長時間加熱反応しなければならず、そのた
め該方法は、特に4−クロロ−3−トリフルオロメチル
ベンゼンスルホニクロリドなどのような反応速度の遅い
塩素置換のベンゾトリフルオリド類を原料としたクロロ
スルホニル化反応においては収率も低く、工業的な方法
とはいい難い。
〔問題を解決するための手段〕
本発明者らは、前記特開昭57−108024号公報記載の方法
のような長時間反応でなく、クロロスルホン酸を塩素化
剤に用いて、特にハロゲンで核置換されたハロゲノベン
ゾトリフルオリドの工業的製造方法を鋭意検討した。
その結果、クロロスルホン酸でのベンゾトリフルオリド
類のクロロスルホニル化反応においては、初期条件とし
て発煙硫酸中にクロロスルホン酸が共存していれば、ト
リフルオロメチル基が分解して酸クロリド体が生成する
のは避けられず、この分解は反応温度に比例して増加す
ることがわかった。
また上述のジフェニルスルホン類副生物は、逆に反応初
期のスルホン化工程の反応温度を低くすると増加するこ
ともわかった。
本発明はこれらの知見に基づき発明されたものである。
即ち、本発明は式(I) 〔式(I)中、XおよびYはそれぞれ水素原子またはハ
ロゲン原子を表す。〕 で示されるベンゾトリフルオリド類を発煙硫酸を用い
て、30〜70℃でスルホン化反応を行った後、引続きクロ
ロスルホン酸を添加して20〜60℃でクロロ化反応を行う
式(II) 〔式(II)中、X、Yは式(I)中のX、Yと同じ。〕 で示される3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニル
クロリド類の製造方法である。
本発明によれば、スルホン化工程では発煙硫酸のみを用
いて特定の温度範囲でスルホン化工程を行い、スルホン
化工程終了後、引続きクロロスルホン酸を添加して特定
温度範囲でクロロ化反応を行うことにより、副生成物も
抑制でき、高収率で目的生成物を得ることができる。
またこのような方法により、従来のようなクロロスルホ
ン酸によるスルホン化工程で副生する塩化水素ガスの発
生もなく、それによる装置腐食対策も考慮する必要がな
い。またクロスルホン酸は引続き行うクロロ化工程で必
要量を添加するので、前段でクロロスルホン酸の減少も
なく、後段のクロロ化の平衡反応を有利に進められる。
本発明の一般的実施態様を示すと以下の通りである。
通常20〜80%、好ましくは30〜60%濃度の発煙硫酸を、
導入するベンゾトリフルオリド類に対し、遊離SO3換算
で通常1.0〜2.0モル倍、好ましくは1.2〜1.5モル倍とな
るように反応器に仕込み、30〜70℃に温度を維持しなが
ら、ベンゾトリフルオリド類を0.5〜3時間、好ましく
は1〜2時間かけて滴下装入してスルホン化反応を行
う。
一定量の発煙硫酸の使用は、トリフルオロメチル基の安
定化のためにも勿論必要であるが、本発明では同時に存
在するSO3を初期段階でスルホン化反応に完全に消費さ
せてしまうのが好ましく、従って発煙硫酸は当量以上、
即ちベンゾトリフルオリド類1モルに対し遊離SO3換算
で等モルより若干過剰に使用すれば充分である。等モル
以下では得られたスルホン化物が固化する場合もある
が、2モル以上では遊離SO3が若干反応液中に残存する
傾向がある。
発煙硫酸の濃度は30%以上のものが好ましく、使用量は
濃度に合わせて系中の硫酸の絶対量を出来る限り少くし
て、引続き行うクロロ化反応の速度を遅くしないように
する。
また反応濃度が30℃より低いとジフェニルスルホン類の
副生が増加し、反応液も固化しやすくなり、70℃より高
いとSO3のロスが多くなり経済的ではない。
このようにして所定時間保温撹拌することにより得られ
たスルホン化反応液は次に、クロロスルホン酸を、ベン
ゾトリフルオリド類に対し、過剰量、好ましくは3〜5
モル倍を20〜60℃に維持して滴下導入し、同温度にて通
常1〜3時間保持撹拌して反応させる。反応温度が20℃
より低いと反応速度が遅く、また60℃より高いとさらに
スルホン化反応が進み、ジスルホニルクロリドが副生す
る傾向となる。またトリフルオロメチル基の分解も起こ
りやすくなり、収率が低下する傾向がある。
反応終了後は、通常反応液を氷水中に注加して過剰のク
ロロスルホン酸、発煙硫酸を分解し、水層から分離した
有機層を不活性有機溶媒に溶解した後、少量の水で洗浄
し乾燥剤等で乾燥させ、減圧有機溶媒を留去して目的生
成物のトリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド
類を得る。
本発明方法は、このようにして4−クロロ−3−トリフ
ルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド、4−ブロモ
−3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリ
ド、2−クロロ−5−トリフルオロメチルベンゼンスル
ホニルクロリド、2−ブロモ−5トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホニルクロリド、3−トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホニルクロリドなどの製造に適用できるが、
特に4−クロロ−3−トリフルオロメチルベンゼンスル
ホニルクロリド、2−クロロ−5−トリフルオロメチル
ベンゼンスルホニルクロリドの製造には好ましい方法で
ある。
〔実施例〕
次に、実施例及び比較例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるも
のではない。
実施例−1 60%発煙硫酸20ml(SO3量0.3モル)を200ml四ツ口フラ
スコに装入し、50℃を保ちながら2−クロロベンゾトリ
フルオリド36.1g(0.2モル)を1時間を要し滴下し、さ
らに同温度にて1時間保温撹拌を行った。
次に、クロロスルホン酸67ml(1.0モル)を60℃を保ち
ながら滴下し、同温度で2時間保温撹拌を行った。
反応終了後、200mlの氷水中に反応溶液を注加し、得ら
れた有機層を四塩化炭素100mlで3回抽出を行い、さら
に四塩化炭素層を水200mlで洗浄した後、塩化カルシウ
ムで乾燥を行い4−クロロ−3−トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホニルクロリド45.8g(純度99.7%、収率81.
9%)を得た。
副生物生成量は、ジフェニルスルホン0.29%であり、酸
クロリド体の2−クロロ−クロロカルボニルベンゼンは
殆ど検出されなかった。
比較例−1 60%発煙硫酸20ml(SO3量0.3モル)を200ml四ツ口フラ
スコに装入し、30℃を保ちながら2−クロロベンゾトリ
フルオリド36.1g(0.2モル)を1時間を要し滴下した
後、60℃にて12時間保温撹拌を行った。
次に、四塩化炭素100mlを同温度を保ちながら添加を行
い、さらに同温度で20時間保温撹拌を行った。
反応終了後、200mlの氷水中に反応溶液を滴下添加し、
得られた有機層を分液し、さらに水200mlで洗浄した
後、塩化カルシウムで乾燥を行い、4−クロロ−3−ト
リフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリド26.1g
(純度90.1%、収率42%)を得た。
副生物としては、未反応の4−クロロ−3−トリフルオ
ロメチルベンゼンスルホン酸が9.9%検出された。
比較例−2 60%発煙硫酸20ml(SO3量1.48モル)を500ml四ツ口フラ
スコに装入し、これに15℃以下に保持して1時間を要
し、クロロスルホン酸200ml(3.04モル)を滴下した。
さらに0℃まで冷却後、2−クロロベンゾトリフルオリ
ド180.5g(1.0モル)を同温度にて3時間を要し滴下装
入した後、5〜10℃の温度を保ちながら3時間撹拌を行
った。
反応終了後、反応溶液を氷水1中に1時間をかけ注加
した。得られた有機層を四塩化炭素300mlで3回抽出を
行い、さらに四塩化炭素層を水1で洗浄した後、塩化
カルシウム50gで乾燥し、減圧下蒸留を行い、4−クロ
ロ−3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルクロリ
ド186.5g(収率61.1%)を得た。
また副生物生成量は、ジフェニルスルホンが7.3%、2
−クロロ−クロロカルボニルベンゼンが1.0であった。
実施例−2 30%発煙硫酸54ml(SO3量0.4モル)を200ml四ツ口フラ
スコに装入し、30℃を保ちながらベンゾトリフルオリド
29.2g(0.2モル)を1時間を要し滴下装入した。
次に、クロロスルホン酸67ml(1.0モル)を30℃で添加
を行い、同温度で1.5時間保温撹拌を行った。
反応終了後、200mlの氷水中に反応溶液を注加し、得ら
れた有機層をクロロホルム100mlで3回抽出を行い、さ
らにクロロホルム層を水200mlで洗浄した後、塩化カル
シウムで乾燥し、3−トリフルオロメチルベンゼンスル
ホニルクロリド42.3g(純度99.4%、収率85.9%)を得
た。
副生物生成量は、ジフェニルスルホンが0.58%で、クロ
ロカルボニルベンゼンは殆ど検出されなかった。
〔発明の効果〕
本発明を実施することにより以下の効果を発揮できる。
ベンゾトリフルオリド類から3−トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホニルクロリドを製造するにあたって、 1.ジフェニルスルホン類の副生や、トリフルオロメチル
基のクロロスルホン酸による酸クロリドへの分解が抑制
できて、目的物が高収率で得られ、蒸留などの精製工程
が不要である。
2.反応系においては塩化水素の発生がなく、廃ガス処理
などの設備費が安価となる。
3.反応時間が短縮できて、生産費が安価となる。
などである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(I) 〔式(I)中、XおよびYはそれぞれ水素原子またはハ
    ロゲン原子を表す。〕 で示されるベンゾトリフルオリド類を発煙硫酸を用い
    て、30〜70℃でスルホン化反応を行った後、引続きクロ
    ロスルホン酸を添加して20〜60℃でクロロ化反応を行う
    ことを特徴とする式(II) 〔式(II)中、X、Yは式(I)中のX、Yと同じ。〕 で示される3−トリフルオロメチルベンゼンスルホニル
    クロリド類の製造方法。
  2. 【請求項2】ベンゾトリフルオリド類に対し、発煙硫酸
    を遊離SO3分として1〜2倍モル用いる特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】ベンゾトリフルオリド類が2−クロロベン
    ゾトリフルオリドまたは4−クロロベンゾトリフルオリ
    ドである特許請求の範囲第1項記載の方法。
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