JPH11199528A - モノフロロハロゲノアルカンの製造方法 - Google Patents
モノフロロハロゲノアルカンの製造方法Info
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- C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
- C07C17/20—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
- C07C17/202—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction
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Abstract
る製造方法の提供。 【解決手段】フッ素以外の異なる複数のハロゲンを有す
るハロゲノアルカン、好ましくは、一般式(II):X1(C
H2)nX2(X1,X2は塩素、臭素またはヨウ素のいずれ
かで互いに異なるハロゲン、nは2〜6の整数)で示さ
れるジハロゲノアルカンを原料とし、アルカリ金属フッ
化物と、一般式(I):HO[(CH2)pO]qH(pは2また
は3、qは2〜4の整数)で表される溶媒中で、100
℃以下の温度で反応させて、ハロゲンのフッ素置換を行
わせることを特徴とするモノフロロハロゲノアルカンの
製造方法。
Description
等として有用なモノフロロハロゲノアルカンの製造方法
に関する。
化合物が、医薬品あるいは農薬として顕著な薬効や特異
な効果を示すことから種々開発されている。これらのモ
ノフロロアルキル基を分子構造に導入するための合成中
間体として、モノフロロハロゲノアルカンが使用され
る。
しては、一般にフッ素以外のハロゲンを分子中に2個以
上有するハロゲノアルカンにアルカリ金属フッ化物を作
用させてハロゲン交換を行ない、これによって1個のハ
ロゲン原子をフッ素原子で置換する方法が知られてい
る。しかし、この製造方法では、目的化合物であるモノ
フッ素化物がさらにハロゲン交換を受けてジフッ素化物
が副生するのを避けることができない。特に同じハロゲ
ンを複数有する原料を使用し原料の転化率を高めると、
ジフッ素化物の副生率も高くなるという問題が生じる。
に、互いに異なる2個のハロゲンを有する化合物を原料
として用い、ハロゲンの反応性の違いによって一方のハ
ロゲンのみを選択的にフッ素化する方法が行われてい
る。一般にハロゲンはI>Br>Clの順でハロゲン交
換を受けやすいため、例えば、塩素と臭素を有するハロ
ゲン化物を原料とすれば、モノフッ素化物を高収率で得
ることが期待される。しかし、特に両末端に異なるハロ
ゲンを有する化合物では、一般にハロゲンの不均化反応
が起こりやすく、末端のハロゲンが同種のものに変化
し、これらのジハロゲノ化合物が更に逐次反応して、モ
ノフッ素化物およびジフッ素化物を生じる。この結果、
両末端に異なる2種のハロゲンを含む原料を用いてフッ
素置換を行なっても種々の副生物が生成し、収率良く目
的のモノフッ素化物を得るのが難しい。
ッ素化剤として使用するアルカリ金属フッ化物の塩基性
のために、ハロゲン化水素の脱離によるアルケンの副生
を生じ易いという問題がある。このハロゲン化水素の脱
離によるアルケンの副生を抑える手法として、水の存在
下、pH3〜7の条件下にハロゲン置換反応を行なう方
法が提案されている(特開昭64-45321号公報)。しか
し、この方法ではハロゲン化水素の脱離によるアルケン
の副生は抑えられても、ジフッ素化物の副生を防ぐこと
はできない。また、ジフッ素化物の副生を防ぐために異
なるハロゲンを有する化合物を原料に用いても、ハロゲ
ンの不均化反応が生じるので、収率良く目的のモノフッ
素化物を得るのはやはり難しい。
以上の他に、トリフロロメタンスルホン酸エステルにテ
トラブチルアンモニウムフロリドを反応させてフッ素化
する方法(J.Org.Chem.,52,1987)やカルボン酸にキセ
ノンジフロリドを反応させてフッ素化する方法(Can.J.
Chem.,64,1986)等が知られているが、いずれもフッ素
化試薬の入手が困難であり、また取扱いが容易ではない
等の問題があり、実用性に難点がある。
化合物のフッ素交換反応を利用した従来の製造方法にお
いては、ジフッ素化物の副生、ハロゲン化水素の脱離に
よるアルケンの副生、ハロゲン化合物の不均化反応が問
題となっていた。本発明は従来の製造方法におけるこれ
らの問題を解決したものであって、モノフロロアルカン
を収率良く、容易に製造する方法を提供することを目的
とする。
外の異なる複数のハロゲンを有するハロゲノアルカンを
原料とし、アルカリ金属フッ化物と、一般式(I):HO
[(CH2)pO]qH(pは2または3、qは2〜4の整
数)で表される溶媒中で、100℃以下の温度で反応さ
せて、ハロゲンのフッ素置換を行わせることを特徴とす
るモノフロロハロゲノアルカンの製造方法に関する。
I):X1(CH2)nX2(X1,X2は塩素、臭素またはヨウ
素のいずれかで互いに異なるハロゲン、nは2〜6の整
数)で示されるジハロゲノアルカンを原料として用いる
製造方法、(3)ハロゲン置換反応を40〜100℃の温
度範囲で行なう製造方法、(4)溶媒として、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレング
リコール、トリプロピレングリコール、またはテトラエ
チレングリコールを用いる製造方法を含む。
較例を参照して具体的に説明する。(I)原料化合物 一般に、ハロゲンはヨウ素>臭素>塩素の順でハロゲン
交換を受け易いので、本発明の製造方法では、ジフッ素
化物の副生を抑えるために、このハロゲンの反応性の相
違を利用し、原料として、フッ素以外の異なる複数のハ
ロゲンを有するハロゲノアルカンを用いる。アルカンの
基本骨格はハロゲン置換反応が進行するものであれば良
い。好ましくは、一般式(II):X1(CH2)nX2,(X1,
X2は塩素、臭素またはヨウ素のいずれかで互いに異な
るハロゲン、nは2〜6の整数)で示される両末端に異
なったハロゲンを有するジハロゲノアルカンを原料とし
て用いる。このような構造の化合物は、従来のフッ素交
換反応の反応条件では不均化反応が起こりやすいが、本
発明の反応条件では不均化反応は顕著に抑制される。上
記ジハロゲノアルカンの具体例としては、1-ブロモ-2
-クロロエタン、1-ブロモ-3-クロロプロパン、1-ブ
ロモ-4-クロロブタン、1-ブロモ-5-クロロペンタ
ン、1-ブロモ-6-クロロヘキサン、1-クロロ-2-ヨー
ドエタン、1-クロロ-3-ヨードプロパン、1-クロロ-
4-ヨードブタン等が挙げられる。
ては、NaF、KF、RbF、CsF等が挙げられ、入
手の容易さ、取扱い易さの点からKFが最も好ましく、
特にスプレードライ法で製造されたKFが反応性の点で
優れている。アルカリ金属フッ化物の添加量はフッ素化
する原料化合物に対して1〜10倍モル、好ましくは1
〜3倍モルが適当である。
としてグリコール類などの極性溶媒が使用されている。
例えば、上記特開昭64-45321号には、ハロゲン化アルカ
ンやアルケンのフッ素化をエチレングリコール、プロピ
レングリコール中で実施することが好ましいと記載され
ている。しかし、本発明者の検討によれば、従来好まし
いとされてきたエチレングリコールやプロピレングリコ
ールは、原料化合物と相溶性がないため反応速度的に不
利であり、特に水を添加した場合には著しい反応速度の
低下が認められた。このため、反応を効率的に進行させ
るためには反応温度を100℃以上に加熱せざるを得な
いが、反応温度を上げるとジハロゲン化合物の不均化が
進行する。因みに、ハロゲン化合物の不均化反応は温度
依存性が高く、反応温度が120℃を超えると著しくな
り、フッ素化剤であるアルカリ金属フッ化物が加えられ
ると更に不均化反応が促進される。100℃以下の反応
温度であれば不均化反応が抑制される。
て、一般式(I):HO[(CH2)pO]qH(pは2または
3、qは2〜4の整数)で表される化合物を用い、10
0℃以下の反応温度でハロゲン置換反応を行う。この化
合物はOH基と共にエーテル結合を含み、骨格に2個〜
4個のエチレン基またはプロピレン基を有している。こ
の溶媒は原料との相溶性に優れており、反応温度が10
0℃以下であっても十分な反応速度が得られる。従っ
て、不均化反応も抑制される。また、フッ素化剤として
アルカリ金属フッ化物を用いてもハロゲン化水素の脱離
を実質的に生じない。従来は、このような低い反応温度
下で上記化合物溶液を溶媒として用いることは知られて
いない。なお、上記一般式(I)において、pが1以下ま
たは4以上の化合物は入手が困難であり、また原料との
相溶性の点でも好ましくない。また、qが1であるグリ
コール類は先に述べたようにハロゲノアルカンとの相溶
性が低く、不均化反応を抑えることができない。qが4
を超えると原料との相溶性が低下する傾向があるので好
ましくない。好ましい溶媒の具体例としては、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレン
グリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレ
ングリコール等である。これらは通常、単独で用いられ
るが2種以上を混合して用いてもよい。これらの溶媒は
原料のジハロゲノアルカンに対して0.5〜20重量
倍、好ましくは1〜10重量倍の範囲で使用される。
等)ではハロゲン化水素の脱離を防止するために、溶媒
に水を加え、更にpHを制御するなどの対策を講じてい
るが、本発明の製造方法では、上記反応溶媒を用い、反
応温度を100℃以下に制御するだけでハロゲン化水素
の脱離は殆ど生じない。
反応溶媒を用い、反応温度を100℃以下に制御するこ
とにより、ハロゲン化合物の不均化反応とジフッ素化物
の副生を抑制すると共にハロゲン化水素の脱離をも防止
している。かかる効果は、上記反応溶媒が単に原料との
相溶性に優れることによるものではなく、上記溶媒特有
の効果であると考えられる。すなわち、原料化合物に対
して相溶性を有する他の溶媒、例えばN,N−ジメチル
ホルムアミドやジメチルスルホキシドのような極性溶媒
を使用すると、反応温度を100℃以下に制御して不均
化を抑えながらハロゲン置換反応を進めることができる
が、これらの溶媒中ではハロゲン化水素の脱離反応が高
い割合で起こる。従って、不均化と脱離とを同時に抑え
て目的化合物のモノフロロハロゲノアルカンを高収率で
得ることはできない。
ある。反応温度が120℃以上であると不均化反応が進
行し、特にフッ素化剤として使用するアルカリ金属フッ
化物を添加することによって不均化反応が促進される。
そこで、反応温度を100℃以下に保つことによって不
均化反応を抑制する。40〜100℃がより好ましい。
0時間である。また、通常、反応圧力は常圧であるが、
生成物を減圧下にて留去しながら反応を進行させてもよ
い。
して以下に示す。なお、以下の例において選択率は、選
択率(%)=(化合物の生成量)/(原料使用量−未反応残
量)×100によって与えられる値である。
ラス製反応器に、1-ブロモ-3-クロロプロパン31.4
9g(0.2mol)、スプレードライフッ化カリウム17.
44g(0.3mol)、ジエチレングリコール80gを仕込
み、撹拌下、80℃で6時間加熱した。冷却後、反応液
をガスクロマトグラフにて分祈したところ、表1に示す
ように、原料の転化率は88.7%であった。このう
ち、1-クロロ-3-フロロプロパンの選択率は83.4%
であり、1,3-ジフロロプロパンの選択率は0.6%、
1,3-ジクロロプロパンの選択率は8.2%、1,3-ジ
ブロモプロパンの選択率は2.7%、1-ブロモ-3-フロ
ロプロパンの選択率は4.3%、脱離に由来する生成物
アリルクロライドの選択率は0.8%であった。なお、
これのうちジクロロ体、ジブロモ体は不均化反応による
生成物である。また、1−ブロモ−3-フロロプロパン
はジブロモ体がさらに反応したものであり、ジフロロ体
も大部分、ジブロモ体に由来するものと思われる。
パン31.49gから1−ブロモ−6−クロロヘキサン
39.90gに代え、反応時間を9時間とした他は同様
に行った。結果を表1に示す。
パン31.49gから1−ブロモ−4−クロロブタン3
4.29gに代え、反応溶媒をジエチレングリコールか
らジプロピレングリコールに代えた他は同様に行った。
結果を表1に示す。
パン31.49gから1−クロロ−2−ヨードエタン3
8.08gに代え、反応溶媒をジエチレングリコールか
らトリエチレングリコールに代えた他は同様に行った。
結果を表1に示す。
パン31.49gから1−クロロ−3−ヨードプロパン
40.89gに代え、反応溶媒をジエチレングリコール
からテトラエチレングリコールに代えた他は同様に行っ
た。結果を表1に示す。
反応させた。反応液をガスクロマトグラフにて分祈した
ところ、表1に示すように、反応液をガスクロマトグラ
フにて分析したところ、原料の転化率は94.8%であ
ったが、目的化合物の1-ブロモ-3-フロロプロパンの
選択率は33.9%であった。その他に、1,3-ジフロ
ロブロパンが選択率8.5%、不均化反応に由来する生
成物である1,3-ジクロロプロパンが選択率27.4
%、1,3-ジブロモプロパンが選択率11.3%、1-ブ
ロモ-3-フロロプロパンが選択率8.6%、脱離に由来
するの生成物アリルクロライドが選択率10.3%の割
合で各々副生した。
様にして反応させた。反応液をガスクロマトグラフにて
分祈したところ、表1に示すように、原料の転化率は2
7.5%であった。
例1と同様にして反応させた。反応液をガスクロマトグ
ラフにて分析したところ、表1に示すように、原料の転
化率は90.0%であったが、目的化合物の1-クロロ-
3-フロロプロバンの選択率は18.4%であった。その
他に、1,3-ジフロロプロパンが選択率0.9%、不均
化反応に由来する生成物である1,3-ジクロロプロパン
が選択率7.2%、1,3-ジブロモプロパンが選択率2.
5%、1-ブロモ-3-フロロプロパンが選択率4.1%、
脱離に由来する生成物のアリルクロライドが選択率6
6.9%の割合で各々副生した。
1,3-ジブロモプロパン40.38g(0.2mol)を使用
した以外は実施例1と同様にして反応させた。反応液を
ガスクロマトグラフにて分析したところ、表1に示すよ
うに、原料の転化率は90.4%であったが、目的化合
物の1-ブロモ-3-フロロプロパンの選択率は52%で
あった。その他に、1,3-ジフロロプロパンが選択率4
5.4%、脱離に由来する生成物のアリルブロマイドが
選択率2.6%の割合で副生した。
して有用なモノフロロハロゲノアルカンを、副生物の生
成を抑えて高収率で得ることができる。特に、両末端が
フッ素と他のハロゲンで置換されたジハロゲノアルカン
の製造は、従来法では不均化・脱離反応を抑えるのが困
難であったが、本発明の方法では効果的にこれらの副反
応を抑制することができる。両末端がフッ素と他のハロ
ゲンで置換されたジハロゲノアルカンは、医農薬合成反
応においてモノフロロアルキル基導入用の化合物として
有用性が高く、従って、本発明の方法は、含フッ素医農
薬合成プロセスの研究・開発において極めて有用であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 フッ素以外の異なる複数のハロゲンを有
するハロゲノアルカンを原料とし、アルカリ金属フッ化
物と、一般式(I):HO[(CH2)pO]qH(pは2または
3、qは2〜4の整数)で表される溶媒中で、100℃
以下の温度で反応させて、ハロゲンのフッ素置換を行わ
せることを特徴とするモノフロロハロゲノアルカンの製
造方法。 - 【請求項2】 一般式(II):X1(CH2)nX2(X1,X2
は塩素、臭素またはヨウ素のいずれかで互いに異なるハ
ロゲン、nは2〜6の整数)で示されるジハロゲノアル
カンを原料として用いる請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 ハロゲン置換反応を40〜100℃の温
度範囲で行なう請求項1または2に記載の製造方法。 - 【請求項4】 溶媒として、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリ
プロピレングリコール、またはテトラエチレングリコー
ルを用いる請求項1、2または3に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00389698A JP4051641B2 (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | モノフロロハロゲノアルカンの製造方法 |
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