JPS60184057A - ペンタフルオロベンゾニトリルの製造方法 - Google Patents

ペンタフルオロベンゾニトリルの製造方法

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JPS60184057A
JPS60184057A JP3727384A JP3727384A JPS60184057A JP S60184057 A JPS60184057 A JP S60184057A JP 3727384 A JP3727384 A JP 3727384A JP 3727384 A JP3727384 A JP 3727384A JP S60184057 A JPS60184057 A JP S60184057A
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benzonitrile
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halogen exchange
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pentafluorobenzonitrile
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修 海江田
Koitsu Hirota
広田 幸逸
Nobuo Tominaga
信雄 富永
Tomoaki Nakamura
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はペンタクロロベンゾニトリル(以下PCBNと
する)からペンタフロロベンゾニトリル(以下PFBN
とする)を製造する方法に関する。詳しく述べると本発
明はPCBNをベンゾニトリル媒体中でフッ素化剤によ
りハロゲン交換反応させ、PFBNを高収率で製造する
工業的製法を提供するものである。より詳細に述べれば
、PCBNをベンゾニトリル媒体中でフッ素化剤により
ハロゲン交換反応させ、えられるP FBNおよび副生
物としての未反応中間体、すなわち完全にハロゲン交換
していない含塩素中間体を含有するベンジエ) IJル
媒体から、蒸留操作により主としてPFBNを留分とし
てえ、上記副生物を含有するベンゾニトリル媒体を缶液
としてえ、この缶液を上記ハロゲン交換反応に循環使用
せしめることよシなる、すぐれて高収率にPCBNがら
PFBNを製造することのできる方法に関する。
本発明者らは、すでに特願昭58−24848号「ペン
タフルオロベンゾニトリルの製法」によって「ペンタク
ロロベンゾニトリルを270〜400℃の範囲の温度で
フッ素化剤と自然発生圧力下に反応せしめてペンタフル
オロベンゾニ成されたものとすべく検討を行った。
すなわち、上記発明方法に従ってPCBNをベンゾニト
リル媒体中で270〜400℃の範囲の温度でフッ素化
剤と自然発生圧力下に反応させるとPFBNが見られる
が、その際完全にハロゲン交換されていない下記一般式
(I)で示される含塩素中間体、 N (ただし式中、ルは1〜5の整数、mは0〜4の整数か
つmとルの和は5である。) すなわち、3−クロロ−2,4,5,6−チトラフルオ
ロヘンゾニトリルおよヒ3,5−ジクロロ−24,6−
)リフルオロベンゾニトリルを主成分とするが、同時に
生成する。本発明者らは、この一般式(I)で示される
含塩素中間体をも有効にPFBNに変換せしめるべく、
工業的に実施可能なプロセスを検討し、本発明に到達し
たものである。
すなわち、本発明は以下の如く特定されるものである。
(1)ベンゾニトリル媒体中でペンタクロロベンゾニト
リルをフッ素化剤とハロゲン交換反応させ、えられる反
応生成液を蒸留して主としてペンタフルオロベンゾニト
リルからなる留分をえ、塔底から見られる、含塩素未反
応物を含有するベンゾニトリル媒体を当該ハロゲン交換
反応に循環使用することを特徴とするペンタフルオロベ
ンゾニトリルの製造方法。
(2)ハロゲン交換反応させてえられる反応生成液を粗
蒸留して固形分を分離し、ついでえられる留分を蒸留し
てペンタフルオロベンゾニトリルをえることを特徴とす
る上記(1)記載の方法。
(3)塔底からえられる含塩素未反応物含有のベンゾニ
トリル媒体を粗蒸留して固形分を分離し、えられる粗蒸
留分を当該ハロゲン交換反応に循環使用することを特徴
とする上記(1)記載の方法。
(4) フッ素化剤がアルカリ金属およびアルカリ土類
金属のフッ素化物からなる群から選ばれた少なくとも1
種であることを特徴とする上記(1)、(2)または(
3)記載の方法。
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
本発明が対象とするハロゲン交換反応において副生する
含塩素中間体は、3−クロロ−2,4゜5.6−チトラ
フルオロベンゾニトリル、3.5−シクロロー2.4.
6− ) IJフルオロベンゾニトリル、2,3.5−
 )ジクロロ−4,6−シフルオロベンゾニトリルおよ
び2.3.5.6−テトラクロロ−4−フルオロベンゾ
ニトリルが主たるものである。仁のうち、と<K3−ク
ロロ−2,4,5,6−ナト2フルオロベンゾニトリル
および3,5−ジ ′クロロー2.4.6− )リフル
オロベンゾニトリルが主要な副生物となる。これらの副
生物がPCBNとともに原料としてハロゲン交換反応せ
しめられる。
ハロゲン交換反応に使用されるフッ素化剤は、一般Ki
i:フツ化セシウム、フン化カリウム、ンツ化ナトリウ
ムなどのアルカリ金属のフッ化物塩ヤフツ化バリウム、
フッ化カルシウムなどアルカリ土類金属のフッ化物塩を
用いる。また場合によっては、フッ化アンチモン等の遷
移金属のフッ化物も用いられる。
本発明においてもこのように用いられているフッ素化剤
ならばあらゆるものが使用できる。この中でも取シ扱い
が容易で商業的に容易に入手できるフッ化カリウムがと
くに好ましい。
フッ素化剤としてフッ化カリウムを使用した場合、ハロ
ゲン交換反応生成液中の固形分としては未反応のフッ化
カリウムおよび生成物である塩化ナトリウムが主となる
。この固形分は、蒸留によっては留出することなく缶液
に残存するので、缶液の主要成分であるベンゾニトリル
とともにハロゲン交換反応に循環使用しうる。
しかしプロセス中に蓄積していくので定常的に系外に排
出することは必要であシ、その分離除去法として、プレ
ンダーなどを用いての粗蒸留が採用される。この粗蒸留
操作は、ハロゲン交換反応生成物にそのまま直接適用す
ることもできるし、目的物質であるPPBNを留去した
あとの缶液に適用してもよい。本発明において使用され
る原料のPCBNや、含塩素中間体、ベンゾニトリルさ
らには目的物質たるPFBNはいずれも比較的蒸気圧が
高いため粗蒸留操作により容易に固形分を分離排出しう
るからである。
また、これら固形分は濾過操作によってもプロセス外へ
排出することもでき、この場合固形分の溶存量をできる
だけ少なくするために処理液温度を常温〜1’OO℃の
程度にまで冷却する必要がある。
ハロゲン交換反応生成物から目的物質たるPFBNを分
離する蒸留操作は困難ではない。溶媒であるベンゾニト
リルの沸点(76011111(gで191℃)および
含塩素中間体の沸点〔3−クロロ−2、4,5,6−チ
トラフルオロベンゾニトリルは760冨岨gで191℃
、3,5−ジクロロ−2,4゜6−ドリフルオロベンゾ
ニトリルハ7601.、Hgで225℃〕に対しPFB
Nはきわめて低い沸点(760m7gで161℃)を有
するため簡単な蒸留操作により容易に分離できるからで
ある。
そして缶液中には、一般式(1)で示される含塩素中間
体および溶媒であるベンジエ) IJルが主要成分とし
て存在するので、これらを再びハロゲン交換反応に使用
する。したがって、PFBNに対する中間体である一般
式(1)の化合物も再度ハロゲン交換反応せしめられて
目的物質たるPFBNに変えられるので、高収率でのP
FBNの製造を可能とする。
本発明において加えられるフッ素化剤は、原料PCBN
および一般式(1>で示される未反応中間体中のフッ素
原子により置換されるクロル原子に対し少なくとも当量
以上である必要がある。
フッ化カリウムの場合、PCBNと一般式(1)で示さ
れる未反応中間体の合計1モルに対しフッ化カリウム5
〜10モルの範囲で加えるのが適当である。原料のPC
BNは、溶媒100重量部に対して約5部から50部の
範囲で反応系に加えられるとよい。
循環されてくる一般式(1)で示される未反応中間体の
含有量は、溶媒100重量部に対して25重量部以下、
また原料の100重量部に対し50重量部以下になるよ
うにするのが好ましい。原料のPCBNおよび一般式(
1)で示される未反応中間体の比率が高くなると工業的
実施における生産性が低下し好ましくない。かくして循
環されてくる未反応中間体の比率を調節するために適当
な反応条件を選ぶ必要が生ずる。本発明方法において反
応温度は、270 ℃から400℃の範囲が好ましく、
とくに300〜350℃の範囲が好ましい。反応時間は
、反応温度によって異なるが、約2時間から48時間の
範囲が好ましい。
本発明では自然発生圧力下で反応させるが、300〜3
50℃の反応温度範囲では約6. s kg/、−,1
〜12.0 kg/a?tのゲージ圧となる。しかし窒
素の如き不活性ガスで更に加圧しても良い。
本発明で使用する溶媒ベンゾニトリルは、熱的に安定な
ため、本発明の好ましい反応温度270℃から400℃
の範囲で、損失が少ない。
したがって本発明では、ベンゾニトリルは、はとんど新
たに供給することなく再使用できる。
本発明では、反応系にさらに相間移動触媒をN5 存在させると好都合である。すなわち、期間移動触媒を
存在させると反応速度が速くなり、反応時間を短縮でき
る利点があるからである。相間移動触媒としては、ジベ
ンゾ−18−クラウン−6−エーテル等のクラウン化合
物、分子量300〜600のポリエチレングリコール等
が使用できる。この相間移動触媒の添加量としては、原
料のクロル・表−―・−化有機化合物1モルに対して、
0.01〜0.25モル、好ましくは0.05〜0.2
0モルが適当である。
以下本発明を実施例によシさらに具体的に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1 s o o ccのステンレス容器のオートクレーブに
ベンゾニトリル190f、ペンタクロルベンゾニトリル
66.1 v (0,24モル)、微粒子状の乾燥フッ
化カリウム83.7 r、(1,44モル)を仕込み、
反応容器内の空気を窒素ガスで置換した後、320℃で
16時間加熱撹拌した。反応終了後ロニタリエバポレー
タを使用して外温200℃、真空度20 Torrの最
終条件で反応液から塩化カリウムおよび未反応のフッ化
カリウムを分離した。分離液を精密分留装置を使用し、
目的生成物ペンタフルオロベンゾニトリル(常圧161
〜162℃留分)33.8f(収率73モルチ)を回収
、できた。釜底には1792のベンゾニトリル溶液が残
存した。残存ベンゾニトリル溶液中11Cハ、ペンタフ
ルオロベンゾニトリルが、0.8重量%、3−クロロ−
2,4,5,6−チトラフルオロペンゾニトリルが5.
2重量%および3.5−ジクロロ−2,4,6−)リフ
ルオロベンゾニトリルが0.7重量%溶解していた。
実施例2 実施例1で用いたと同じ500 ccのステンレンゾニ
トリル152、ペンタクロルベンゾニトリル66.1f
および微粒子状の乾燥フッ化カリウムs3.7rにyツ
素原子によ)置換されるクロル原子に対し約1.15モ
ル倍に相当)を仕込み、反応容器内の空気を窒素ガスで
置換した後330℃で18時間加熱撹拌した。反応終了
後ロータリエバポレータを使用して外温200℃、真空
度20 Torrの雇終条件で反応液から塩化カリウム
および未反応のフッ化カリウムを分離した。分離液を精
密分留装置を使用し、目的生成物ペンタフルオロベンゾ
ニトリル(常圧xe1〜162℃留分)43.8f(対
仕込みペンタクロロベンゾニトリルに対し収率94.6
モルチ)を回収できた。釜底には181fのベンゾニト
リル溶液が残存した。残存ベンゾニトリル溶液中ニハ、
ヘンタフルオロペンゾニトリル04重量%、3−クロロ
−2,4,5,6−チトラフルオロベンゾニトリルが4
.4重量%および3,5−ジクロロ−2,4,6−)リ
フルオロベンゾニトリルが0.3重量%溶解していた。
実施例3〜5 実施例2と同じ様にして実施例2でえられた釜底の残存
ベンゾニトリル溶液を使って、実施例2で用いたのと同
じ反応釜に原料を同じ様に仕込み、同じ反応時間、同じ
反応温度で反応して表1に示す結果をえた。そしてそれ
を順次繰シ返しそれぞれ表1に示す結果をえた。
表 1 PPBN ;ペンタフルオロベンゾニトリルCFBN 
; 3−クロロ−2,4,5,6−チトラフルオロベン
ゾニトリル DPBN ; 3,5−ジクロロ−2,4,6−ドリフ
ルオロペンゾニトリル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11ベンゾニトリル媒体中でペンタクロロベンゾニト
    リルを)−ツ素化剤とハロゲン交換反応させ、えられる
    反応生成液を蒸留して主゛、としてペンタフルオロベン
    ゾニトリルからなる留分をえ、塔底からえられる、含塩
    素未反応物を含有するベンゾニトリル媒体を当該ハロゲ
    ン交換反応に循環使用することを特徴とするペンタフル
    オロベンゾニトリルの製造方法。 (2)ハロゲン交換反応させてえられる反応生成液を粗
    蒸留して固形分を分離し、ついでえられる留分を蒸留し
    てペンタフルオロベンゾニトリルをえることを特徴とす
    る特許請求の範囲(1)記載の方法。 (3)塔底から見られる含塩素未反応物含有のベンゾニ
    トリル媒体を粗蒸留して固形分を分離し、えられる粗蒸
    留分を当該ノ・ロゲン交換反応に循環使用することを特
    徴とする特許請求の範囲(11記載の方法。 (4)フッ素化剤がアルカリ金属およびアルカリ土類金
    属のフッ素化物からなる群から選ばれた少なくとも1種
    である仁とを特徴とする特許請求の範囲(1)、(2)
    または(3)記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4978769A (en) * 1988-08-12 1990-12-18 Bayer Aktiengesellschaft Process for introducing fluorine atoms into aromatic rings by nucleophilic exchange
US5466859A (en) * 1993-07-21 1995-11-14 Hoechst Aktiengesellschaft Process for preparing fluorobenzonitriles

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4978769A (en) * 1988-08-12 1990-12-18 Bayer Aktiengesellschaft Process for introducing fluorine atoms into aromatic rings by nucleophilic exchange
US5466859A (en) * 1993-07-21 1995-11-14 Hoechst Aktiengesellschaft Process for preparing fluorobenzonitriles

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