JPS6150945A - フツ素化方法 - Google Patents

フツ素化方法

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JPS6150945A
JPS6150945A JP17241984A JP17241984A JPS6150945A JP S6150945 A JPS6150945 A JP S6150945A JP 17241984 A JP17241984 A JP 17241984A JP 17241984 A JP17241984 A JP 17241984A JP S6150945 A JPS6150945 A JP S6150945A
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potassium fluoride
anhydrous potassium
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Yutaka Yaginuma
豊 柳沼
Masao Ohashi
大橋 雅夫
Susumu Hiyama
桧山 進
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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】 本発明は活性なハロゲン原子を右する有機化合物のフッ
素置換反応によるフッ素化方法に関するものである。
従来、ハロゲン化ニトロベンゼンのようなt子吸引基を
有する芳香族ハロゲン化合物をジメ゛チルホルムアミド
、ジメチルスルホキシド、?(−メチルピロリドン、ジ
メチルスルホン、スルホランなどのような非プロトン性
極性溶媒中で、フッ化アルカリ金属塩(王としてフッ化
カリウム)と反応させ、ハロゲン交換によりフルオロベ
ンゼンスnt−製造する方法にはG、C,Finger
氏らがJ、Am、Chem、Soc、、711 、60
34(195B)に報文を発表以来、多数の文献や特許
が知°られている。
しかしながら、従来の方法ではフッ化カリウムは使用j
ii7に焙焼、粉砕の必要があるとされ、例えば特開昭
−57−197228号公報テ1t300 ”Oテア時
間、゛焙焼、粉砕したフッ化カリウムを用いており□゛
、特゛開昭5!l−170735号公報では乾燥させた
200〜250′メツシユのフッ化カリウムを使用して
いるか、乾燥雰囲気下にフッ化カリウムを機械的゛に5
0.以下に粉砕することが工業的に困難であり、安゛価
な市販の無水フッ化カリウムが、そのまま使”川できな
い為、工程が複雑となり、又、経済性の而から一般市阪
のフッ化カリウムは工業的原料とはなりにくいといわれ
ている(例えば特開昭58−652213号公報)。
これらの欠点を改良する為に石川用ら (Chemistr7 Letters、781.(1
981);特開昭58−65226号公報)はスプレー
乾燥法により合成した微粒子乾燥フッ化カリウムを使用
し、好結果を得ている。最近、これが企業化されスプレ
ー乾燥フッ化カリウムが市販されるようになったが、従
来の市販の無水フッ化カリウムに比べ高価であること、
又、嵩高い微粉体(3〜5倍〕である為、その仕込みに
問題が残されている。
木発明者らは上記の従来技術の問題点を解決する目的で
鋭意研究した結果、ハロゲン交換法によるフルオロベン
ゼン類の製造にはフッ化カリウム中に含まれるiff 
illの水分は余り影響を与えないこと、市販のボール
ミルによって市販のフン化カリウム(粒子径10(1〜
300kL、含水率0.5〜1%)は容易に湿式粉砕さ
れて、l〜lOpの微粒子無水フッ化カリウムを与え、
そのスラリーが該置換反応の反応速度を飛躍的に増大さ
せ、高収率、高選択率でフルオロベンゼン類を与える1
1塾実を見い出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨とするところは、活性なハロゲン原
子を有する有機化合物を非プロトン性溶媒中でフッ素置
換反応させるフッ素化方法において、フッ素化剤として
不活性溶媒中で湿式粉砕して得られる微粒子状無水フッ
化カリウムのスラリーを使用することを特徴とするフッ
素化方法+ある。
本発明における微粒子状無水フッ化カリウムのスラリー
は、不活性溶媒中で通常の無水フッ化カリウムを粉砕し
て得られるものである。粉砕された微粒子状の無水フッ
化カリウの平均粒径は約30延以下、特に約1〜10終
が好ましい。
原料となる無水フッ化カリウムとしては平均粒径約50
用以上の無水フッ化カリウム、たとえば平均粒径100
〜3oo pの工業用無水フッ化カリウムやその焙焼粉
砕物(平均粒径約50〜300体)を使用しうる。不活
性溶媒の使用量は特に限定されるものではないが無水フ
ッ化カリウムに対して約0.3〜5倍重量が適当である
。粉砕方法としてはボールミルによる粉砕が適当である
が、これに限られるものではなく、ハンマーミルやコロ
イドミルなとも使用できる。不活性溶媒としてはフッ素
化反応用の非プロトン性溶媒が最も好ましいが場合によ
っては他の溶媒、たとえばベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素を使用しうる。ボールミルによる
粉砕の場合、粉砕時間は目的とする粒径が得られる限り
特に限定されないが1通常1〜6時間で行ないうる。な
お、スラリー中の含水量は粉砕された無水フッ化カリウ
ムに対して約5.0型穴1%以下、特に0.05〜1.
5正量%が好ましい。
本発明のフッ素化剤の特徴はハロゲン交換反応が速く反
応時間が短縮される点にあり、従来法に比べ必要使用量
が理論量に近づくとともに。
さらにスラリーであるため粉体に比べて取り扱いが容易
であるという特徴も有する。
活性なハロゲン原子を有する有機化合物としては、前記
特開昭57−1972211i号公報や特開昭58−6
5228号公報などに記載されている塩素原子や臭累原
子を有する有機化合物が適当である。たとえば、自機カ
ルボン酸や有機スルホン酸のクロライドやブロマイド、
クロロメチル基やブロモメチル基置換芳香族化合物など
がある。特に好ましい化合物はオルト位および/または
パラ位にニトロ基、ンアノ基、カルボキシル基、トリフ
ルオロメチル基などの電子吸引性基を有するハロゲン化
ベンゼンなどの芳香族化合物であ゛る。特に、p−クロ
ルニトロベンゼン、3.4−ジクロルニトロベンゼン、
0−クロルニトロベンゼン、2.4−ジクロルニトロベ
ンゼン、 2.4−ジニトロクロルベンゼン、 2,4
.5−トリクロルニトロベンゼン、その他のオルト位お
よび/またはパラ位に少なくとも1個のニトロ基を有す
るクロルベンゼンが好ましい0反応溶媒としては前記の
ような非プロトン性溶媒、特に非プロトン性極性溶媒が
好ましい。
次に本発明を実施例をあげて具体的に説明するか1本発
明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定され
るものではない。
実施例1 日本化学陶業株式会社製B−105型ボットミル中に市
販無水フッ化カリウム70gおよびスルホラン140g
を入れ、α−アルミナ製、疎状ポール(外径10mm)
を加えて3時間粉砕し、平均粒径約4.0 μの無水フ
ッ化カリウムを含むスラリーを製造した。得られたスラ
リーを攪拌機、温度計及び還流冷却器をつけた500鵬
見三つロフラスコ中に移し、次にP−クロルニトロベン
ゼン157.5 g及びスルホラン100gを仕込み、
235〜240℃で8時間加熱攪拌した0反応終了後、
室温まで冷却しKetup別し、 50 rs文のクロ
ロホルムでKCl ケークを洗炸した。枦液及び洗浄液
はクロロホルムを留去後、減圧蒸留するとp−フルオロ
ニトロベンゼン115.7g (収:E82%、純度8
8.6%、 bpse〜33℃/27mmHg )が得
られた。
゛高沸点物として未反応原料であるP−クロルニトロベ
ンゼン19.1g及びスルホラン211gが回実施例2 実施例1と同様に市販の無水フッ化カリウム84g及び
スルホラン128gをポットミル中で6時間粉砕し平均
粒径約3.OILの無水フッ化カリウムを含むスラリー
を製造した。このスラリー及びP−クロルニトロベンゼ
ン157.5g、  スルホラン112gの混合物を2
35〜240℃で9時間加熱攪拌し、同様に処理すると
p−フルオロニトロベンゼン112.9g (収率80
%、純度98.7%)、p−クロルニトロベンゼン18
.0 g及びスルホラン213gが得ゆれた。
実施例3 実施例2と同様にして128gのスルホランの、代りに
トルエン128mJlを用いてポットミル中で6時間粉
砕し平均粒径約4.OJLの無水フッ化カリウムを含む
スラリーを製造した。このスラリーR1/p−’)ロル
ニトロベンゼン157.5g、 スルホラン240gの
混合物をトルエンを留出させながら昇温させ、235〜
240℃でS時間加熱攪拌させた。実施例1と同様に処
理するとp−フルオロニトロベンゼン+13.5g (
収率80.4%、純度38.4%)、p−クロルニトロ
ベンゼン20g及びスルホラン210gが得られた。
比較例1 攪拌機、温度計及び還流冷却器をつけた500鵬見三つ
ロフラスコ中に、p−クロルニトロベンゼン157.5
g、市11[fi水フッ化カリウム64g、スルホラン
240g及びトルエン80talの混合物を攪拌しなが
ら昇温し、共沸によって水分を除去させる為、トルエン
を留出し、235〜240℃でS時間加熱攪拌した。こ
の時点での転化率は約50.4%であった。引き続き合
計300時間反応行ない、反応混合物を実施例1と同様
に処理するとp−フルオロニトロベンゼン111.5g
 (収率78%、 純度98.7%)、p−クロルニト
ロベンゼン6.6g及びスルホラン203gが得られた
比較例? 比1咬例1の反応装置を用いて、あらかじめ市販無水フ
ッ化カリウムを400℃で5時間焙焼し、乳鉢で粉砕し
た平均粒径約170戸の無水フッ化カリr”)L、64
g、P−クロルニトロベンゼン157.5g及びスルホ
ラン240gの混合物を235〜240°Cで3時間加
熱攪拌した。この時点での転化率は約68.0%であっ
た。引き続き合計22時間反応を行ない2反応混合物は
実施例1と同様に処理スるとp−フルオロニトロベンゼ
ン111.7g(収率83%、純度98.3%)、p−
クロルニトロベンゼン8.7g及びスルホラン204g
が得られた。
比較例3 比較例2と同様に無水フッ化カリウムとしてスプレー乾
燥KF (商品名クロキャットF) 84gヲ用いてp
−クロルニトロベンゼン157.5g及ヒスルホラン2
40gの混合物を235〜240℃で8時間JIII 
熱111 拌し、p−フルオロニトロベンゼン112.
3g (収率79,8%、純度98.7%)が得られ。
P−10ルニト口ベンゼン13.0g及びスルホラン2
17匹が回収された。
実施例4、比較例4 第1図はp−クロルニトロベンゼンを[1MSOW流中
で本発明のスラリー(KF?O,、DMSO140g、
実施例1と同様にボンドミル中で6時間粉砕)及υ40
0°Cで5時間焙焼し、乳鉢ですりつぶした戸水フッ化
カリウム(70g)をそれぞれ反応させた場合の経時変
化図である(Aが実施例、Bが比較例)0反応は攪拌機
、連流冷却器、温度計をつけた四つQフラスコ中に、p
−クロルニドσヘンゼン!57.5.g (1モル) 
、 KF70g(1,2モル)、及びDMSOの総量が
234g (3モル)になるように仕込み、二流温度1
90°Cで10時間反応させ、1時間毎にサンプリング
レ、カスクロマトグラフィーにより生成するp−フルオ
ロニトロヘンセン及び原料p−クロルニトロベンゼンを
定率分析した。
実施例5 日未化学陶業株式会社製B−105型ポットミル中にT
TT 販無水フフ化カリウム70gおよびスルホランl
 41〕gを入れ、α−アルミナ製、球状ポール(外径
10m+a)を加えて3時間粉砕した。得られたスラリ
ーをb11拌機、温度計及び還流冷却器をつけた500
m文四つロアラスコに移し1次に3.4−ジクロルニト
ロヘンセン1928及びスルホランlongを仕込み、
235〜240°Cで2時間加熱攪拌した。実施例1と
同様に処理して、3−クロル−4−フルオロニトロベン
ゼン146.5g (収率83,5%、純度38.2%
、bp63〜88°C/1mInl(g)が得られ高:
す11点化合物として、未反に原料3.4−ジクロルニ
トロベンゼン&、8g及びスルホラン214gが回収さ
れた。
比較例5 比較例1の反応装置を使用して、3,4−ジクロロニト
ロヘンゼ〉川92g、スルホラン240g及ヒ400°
Cで5時間焙焼し、乳鉢でつぶした無水フン化カリウム
70gからなる混合物を235〜240’Cで10時間
加熱攪拌した。冷接1反ε混合物は同様に処理し、減圧
八個すると、3−クロル−4−フルオロニトロヘンセン
147.4g (収率84%、純度98.0%) 、 
未反応”D % 、 3 、4−ジクロルニトロベンゼ
ン3.1g及びスルホラン213gが得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例4および比較例4におけるP−クロルニ
トロベンゼンのP−フルオロニトロベンゼンへの転化率
の変化を示すグラフである。Aが本発明のスラリーを用
いたもの、Bが溶焼粉砕無水フン化カリウムを用いたも
のである。 第 1 図 時間 −モ糸売ネ山正書 :1召渾059年io月吋日 *、ν詐庁長官 −フ 1、!件の表示 昭和59年特許願第172419号 2、発明の名称 フッ素化方法 3、補正をする名 事件との関係  特許出即人 住 所  神奈川県茅ケ崎市茅ケ崎三丁目2番10号名
称 セイミケミカル株式会社 5浦正命令の日付 l−1発補正 6、補正により増加する発明の数   なし7、補正の
対象   明細書の「発明の詳細な説明」の欄3、補正
の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、活性なハロゲン原子を有する有機化合物を非プロト
    ン性溶媒中でフッ素置換反応させるフッ素化方法におい
    て、フッ素化剤として不活性溶媒中で粉砕して得られる
    微粒子状無水フッ化カリウムのスラリーを使用すること
    を特徴とするフッ素化方法。 2、活性なハロゲン原子を有する有機化合物が塩素原子
    および/または臭素原子と電子吸引性基とを有する芳香
    族化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    のフッ素化方法。
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