JPS617217A - フツ素化芳香族化合物の新規な製法 - Google Patents

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】 発明の分野および目的 本発明はフッ素化芳香族化合物の新規が製法に関するも
のであり、よｈ具体的にいえば、フッ素以外のハロゲン
置換基（塩素寸たは臭紫）とノ・ロゲン活性化基を有す
る芳香族化合物から、低温で迅速に実施でき副生成物の
生成の少ない方法を」Ｒ供するととを目的とする。

従来技術 ニトロ、シアノカルボキシ等のハロゲン活性化置換基を
有し、さらにフッ素以外のノ・ロゲン置換基を有しても
よい芳香族化合物をアルカリ金属フッ化物で処理して、
フッ素化置換捷だ目°非置換芳香族化合物を合成する方
法は知られている。例えば酒井温良著「有機フッ素化学
」（技報堂発行。

昭和４５年１２月）のＰ、　２９４以下に詳細に論ぜら
れている。

この方法についてばＧ、ＣＦｉｎｇｅｒ等が１９５６年
にＪ、Ａｍ、　Ｃｈｅｍ、　Ｓｏ、ｃ、７８６０３４−
６０３７（１９５６’）に和文を発表以来、今日まで数
多くの和文ならびに特許（英国特許１ｉ９７００号等）
が存在している。これらの和文特許明細書十ｔ、使用す
る原料化合物のベンゼン核についている官能基の種類、
使用するフッ素化合物の種類、溶媒の種類１等に関する
もの反応条件に関するものとしては温度、溶媒中の水分
９反応時に使用する触媒等の特定に関するものが大部分
である。

しかしこれらの開示では、使用する他の置換基をも有す
る塩素化捷たは臭素化芳香族化合物に対するアルカリ金
属フッ素化合物との反応におけるモル比て関り、てけい
づれもが１０以上で、多いものは４．０寸での広範囲に
わたっているが、いずわにしても芳香族化合物に対して
過剰のフッ素化アルカリ金属を使用している。しかもこ
のモル比の影響についてはいづわ、も言及されていない
。この反応で問題になるのは、筒い反応率を得るのに長
時間を必要とすることである。この反応時間を短かくす
るだめに反応温度を高くすることが出来るが高すぎると
未知の副反応により目的物よりもタール状の化合物（以
下単にタールと呼ぶ）が多く生成し７生成率を高めるこ
とが出来なくなる。これ寸での特許の中にこの問題を解
決するために反応時にある種の触媒を添加し、低温で反
応速度を速くする試みがなされている。しか１〜この触
媒も高価なものが多く、その添加量と関連して経済的に
はかえって不利になることがある。

発明の背景 本発明者らはこの問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果反応において、使用するフッ素以外のハロゲンとハロ
ゲン活性化置換基を有する芳香族化合物に対するアルカ
リ金属フッ素化合物とのモル比を理論化学消量以下、好
ましくｒＩ′ｉ理論化学当量の０９〜０８にすることに
より１反応温度が高いにもかかわらず著しくタールの生
成が阻止され目的物の核置換フッ素化芳香族化合物が高
収率で得られるととが見出された。

従来の考え方ではフッ素化剤としてのアルカリ金属フッ
素化合物芳香族出発物質とのモル比で当量（１０）以上
に加えるのは常識であり、フッ素、化アルカリ金属を過
剰に加えて反応速度を速めることが行われている（例え
ば前掲の英国特許１４６９７００号）。１〜かし本発明
者らが反応を詳細に検討した。

アルカリ金属のフッ素化合物の溶媒への溶解度は溶媒に
より多少は異るが、いづり、も大きくなる数１０ｍ９／
ｌ　〜５００ｍ９／ｌである。本発明者等はアルカリ金
属のフッ素化合物全多量に加えても決して有効ではなく
、かえってアルカリ金属のフッ素化合物の過剰の添加が
フッ素化合物の損失と力るばかりでなく副反応のタール
の生成を促進している事実を見出しだ。

反応時のこのタールの生成は芳香族化合物の種類、すな
わち置換基の種類核置換の位置により著しく異る０例え
ばパラクロールニトロベンゼンのフッ素化の際は比較的
タールの生成は少いがオルトクロールニトロベンゼンｉ
　タハ、ｔ　ル）　りｏ　−＃ベンジエ）　ＩＪルのフ
ッ素化の際は生成率が低く温度をあげるとタールの生成
が著しく増大する。タールの生成は原料からの形成も考
えられるが、それよりも一旦生成した目的物のフッ素化
芳香族化合物から生成するものと考えるのが妥当である
。

これは生成したタールの中にフッ素が検出される事実に
よる。

本発明者らの実験によって、アルカリ金属フッ素化合物
が過剰姉存在し高温で長時間反応が行われた場合一旦生
成した目的物のフッ素化芳香族化合物が反応時間ととも
に減少して行くことが明らかにされている。

しかし本発明者らはフッ素化アルカリ金属と原料芳香族
化合物の反応モル比番理論化学当量以下好ましくは理論
化学当量の０９〜０８に下げることによりタールの生成
が著しく低下するという事実を見出した。このモル比は
高けわげ高い程、タールの生成は抑制されるが反応槽容
積あたりの目的物の生成量が減少し好ましくはない。理
由は明らかでは々いが、これ迄の実験によればタールの
生成は反応温度が高い程９反応時間が長い程、フッ化ア
ルカリ金属量が多い程、原料芳香族化合物の濃度が低下
して来るにつれて増加する傾向がある。従って触媒を使
用し７て反応温度を下げ１反応時間を長くしてタールの
生成を抑制するのも一つの方法ではあるが１本発明は原
料芳香族化合物濃度の高い状態ですなわちフッ化アルカ
リ金属の量が原料に対ｌ−で低い状態でタールの生成を
抑制し７゜高温で短時間で反応を終了させようとするも
のである。

発明の構成 本発明方法は、ベンゼン核に少くとも１個の塩素まだは
臭素置換基とハロゲン活性化置換基を有する芳香族化学
物をフッ化アルカリ金属と反応させて少くとも１個のフ
ッ素置換基と前記ノ・ロゲン活性製法であって、原料芳
香族化合物に対ｌ〜でフッ化アルカリ金属を理論当量よ
り過少に使用することを特徴とする方法である。

本発明の方法はベンゼン、ナフタレン化合物等に適用さ
れる。出発物質の塩素、臭素以外に前記ハロゲン置換基
を活性化する基を含んでいる。そのような置換基はニト
ロ、シアノ、カルボキシル等である。

本発明の方法において原料芳香族化合物に対しく７） てフッ化アルカリ金属が好ましくは１１〜１２５モル当
量の割で使用される。

フッ化アルカリ金属としては、フッ化カリウム。

フッ化ナトリウム、フッ化セシウムが使用できる。

本発明方法を遂行するに有用な溶媒はテトラメチレンス
ルホン、ジメチルスルホキシドである。

好ましい反応温度は７０’Ｃ〜２８０’Ｃであり反応時
間は１／２〜１００時間である。

発明の効果 本発明はハロゲン官能基とハロゲン活性化基を有する芳
香族化合物のハロゲン置換によるフッ素化芳香族化合物
の合成において、タール状副生成物の生成の原因を解明
して従来の方法とは逆に原料芳香族化合物に対してフッ
化アルカリ金属を化学量論的に過少に用いることによっ
て９反応を効率化し、フッ化アルカリ金属および溶媒の
原単位を向上し９合成の経済性を著しく向上する。溝剰
に用いた原料芳香族化合物は１反応後に分別蒸留によっ
て目的生成物と容易に分離し回収することができる。

実施態様 以下本発明を実施例により説明する。

実施例中に使用する用語の定義。

使用し、た反応物質の回収率（支）） 使用した反応物質のモル数 Ｘ　１．００（イ） 使用した反応物質の損失率い） ＝（１００−使用した反応物質の回収率チ）実施例１ ２１０ロニトロベンゼン７２２．！ｉ’（４，５８モル
）、テトラメチレンスルホン９４６ｇ、２００エル。２
−クロロニトロベンゼンに対するフッ化カリウムのモル
比け０８でｋ）る。反応温度２３０〜２３５°Ｃに加温
還流させ々から６時間反応さぜる。反応後生成す７−塩
化力１）ラム主成分の沈ｉＭ’ｊ　’＋’ｉｒをろ過し
トルエンで洗滌し７．ろ液を分別蒸溜し、。

トルエン、未反応の２−クロロニトロベンゼン。

２−７　ｒ７ｏ二ｌ−（ｙ　ヘンゼン、テトラメチレン
スルホンとを分離した。分離移各分液をガスクロマトグ
ラフ分析の結果未反応２−クロロニトロベンゼン２９４
．７ｇ（１，８７モル）、目的物でを）る２−フルオロ
ニトロベンゼ゛ンろ２４ろ９（２ろ０モル）ヲ得た。こ
の結果より生成率５０２％、収率８４９％。

使用した反応物質の回収率９１．０％使用した反応物質
の損失率（クールの生成率）９０条あった。

同様にして２−クロロニトロベンゼンに対するフッ化カ
リウムのモル比を変えて合成実験を行ない。

目的物質の収率とタールの生Ｂｐ率を求めたところ第１
図に示す結果が得られた。

２−クロロニトロベンゼン４７６ｇ（３，ｏｏモル）。

テトラメチレンスルホン９４６９，２００メツシユを通
過するフッ化カリウム２２６．９　（３，９０モル）を
同一フラスコに加える。との時のモル比け１３０である
。反応温度２ろＯ〜２ろ５°Ｃで６時間、リフラックス
１−々から反応させた。反応後。

ｊ７４化カリを分割、、洗滌し１口液を分別蒸溜で各酸
分に分９ＫＲｌガスクロマトグラフ分析の結果未反応の
２−りＯ０ニトロベンゼン６０，９．（１１，１９モル
）、２−フロＦ］ニトロベンゼン２５２．９　（１，７
９モル）を得た。この結果より、生成率５９５飴。

収率６６５％加えた反応物質の回収率係（２−クロロニ
トロベンゼン）６５９％、力計えた反応物質の４利失率
（タール生成率）３４２％であった。

同−多件で反応時間を１０時間とｌ−た場合収率は５５
４％、加えた反応物ＴＹの損失率１ｄ４０．１係に」す
犬ｌ〜ブヒ。

実ＪＫｄ例２ ２−クロロベンゾニトリル６７０＆（４，８７モル）、
テトラメチルスルホン９００ｇ、２１１０メツシユを通
過するフッ化カリウム２５１　ｇ（４，３３モル）　を
攪拌Ｆつきの２１の三つロフラスコに加える。２−り１
コロベンゾニトリルとフッ什カリウムのモル比は口８９
である。反応温度２４０〜２４５°Ｃに加護Ｌ７捷拌１
．々がらヱ・′、ｑ雉状態で、”＋ＯＩＩ左間反左官反
応。反応ｆ〉生成する塩化力１ｊウムを主成分とする沈
Ｐ物をろ過分ＮＬ、、）ルエンで洗浄し、ろ液を分別蒸
溜し、各分別液をガスクロマトグラフ分析の結果、未反
応の２−クロロベンゾニトリル２［］０．５．９（１，
４６モル）２−フロロベンゾニトリル３７０．２．９（
３，０６モル）ヲ得た。この結果より生成率６２．８％
、収率８９７％使用１〜た反応物質の回収率９２８％、
　（＜１７用した反応物質の損失率（タール生成率）７
２係である。

比較例１ ２−クロロベンゾニトリル４５１１（３，３３モル）　
＋　テトラメチレンスルホン９０口、！９，２００メツ
シュを通過するフッ化カリウム２５１ｇ（４３３モル）
を同一フラスコに加える。この時の前記モル比１．３０
である。反応温度２４０〜２４５°Ｃｆ３６時間反応さ
せる。反応後実施例２と同一方法で処理１，２未反応２
−クロし・ベンゾニトリル６５ｇ（０，４７モル）、２
−フロロベンゾニトリル２４９１２．０６モル）を得る
。との結果より、生成率６１９係、収率７２０係、使用
しブこ反応物勺の回収率係（２−クロロベンゾニトリル
）７５９％使用した反応物質の枦失率（タール生成率）
２４１係である。

実施例３− ２、ｒ４−＞、クロロニトロベンゼン５５０ｇ（２８６
モル）、ジメチルスルホン８００，９，２００メツシユ
を通過するフッ化カリウム粉末２９８ｇ（５１５モル）
−に４’ａＮ４機つきの２１の三つロフラスコに加える
。フッ化カリウムと２ノー４−ジクロロニトロベンゼン
とのモル比は１８（理論化学当量×０８）である。２０
０　Ｇで攪拌、還流下に１４時間反応させる。反応終了
後生成する塩化カリウム主体と干る沈澱物をろ過分離し
、トルエンで洗浄Ｌ　ｌろ液を分別蒸溜、各溜分に分離
ガスクロマド７゛ラフ分析て・各成分量を算用した。ク
ロロフルオロニトロベンゼン７５．５ｇ（０，４６モル
）、２Ｊ４−ジフルオロニトロベン七゛ン３５２．１　
ｇ（２，２１モル）であった。この結果より生成率７７
６係。

収率９０９係、使用し７だ反応物質の回収率（２゜４−
ジクロロニトロベンゼン）９２６％、使用り。

た反応物質の損失率（タール生成率）８７係であった。

比較例２゜ ２ｔ４−ジクロロニトロベンゼン４１２ｇ（２１５モル
）、ジメチルスルホン８００，９．２００メツシユを通
過するフッ化カリウム２９８ｇ（５，１５モル）、同一
フラスコＩｔＣ加、Ｒ−る、この時の前記モル比２４０
（理論化学当量×１２）である。反応温度２００℃で１
４時間攪拌還流１−７反応させた。反応後実施例６と同
一方法で処理し、未反応クロロ・フロロニトロはンゼン
４２．１．！９（［１，２４モル）、目的物２．−４−
ジクロロニトロベンゼン１９２．２ｇ（１，２１モル）
を得る。この結果より生成率５６．３％、収率６３．６
％、使用した反応物質の回収率（２−４−ジクロロニト
ロベンゼン）６７、’４係、加えた反応物質の相失率（
タール生成率）３２．６チであった。

実施例４ ２−ブロモニトロベンゼン１２０ｇ（［１，５９４モル
）、テトラメチレンスルホン１６０．！７，２００メツ
シュを通過するフッ化セシウム粉末７５ｇ（０，４９３
モル）ヲｔＪｆｔ拌機つき５００１の三つロフラスコに
入力、る。２−ブロモニトロベンゼンに対するフッ化セ
シウムのモル比は０８６である。

反応温度２５０〜２５５°Ｃに加温、橙拌還流し６時間
反応させる。反応後生酸するセシウムプロミドを主成分
とする沈澱物をろ過し、トルエンで洗浄。ろ液を分別蒸
溜してトルエン、未反応２−ブロモニトロベンゼン、２
−フロロニトロベンゼン。

テトラメチレンスルホンと尾分離１〜だ。分離後。

各分液のガスクロマトグラフ分析の結果、未反応２−ブ
ロモニトロベンゼン３５．１ｉ０．１７４モル）、２−
フロロニトロベンゼン５２．２　ｇ（０，３７０モル）
を得る。この結果より生成率６２ろ係、収率８８．１％
、使用１．た反応物質の回収率（２−ブロモニトロベン
ゼン）９１．６％、使用した反応物質の損失率（タール
生成率）８．４％であった。

比較例３ ２−ブロモニトロベンゼンｓ、ｏ！？（０，３９６モル
）、テトラメチレンスルホン１６０，９，２００メッシ
ュヲ通過＋るフッ化セシウム７８　ｇ（０，５１３モル
）を同一フラスコに加える。この時の前記モル比は１．
３０である。反応温度２５０〜２５５°Ｃで６時間反応
させた。反応後生酸沈澱物を分離。

洗浄し、ろ液を分別蒸溜で各成分に分離ガスクロマトグ
ラフ分析の結果、未反応の２−ブロモニトロベンゼン９
．７９　（０，０４８モル）、２−フルオロニトロベン
ゼン３４．７ｇ（０，２４６モル）ヲ得た。この結果よ
り生成率６２．１％、収率７０．７％加えた反応物質の
回収率（２−ブロモニトロベンゼン）７４．２％加えた
反応物質の損失率（タール生成率）２５８係であった。

産業上の利用性 本発明方法の目的化合物であるフッ素置換芳香族化合物
は医薬品製造の中間体とｌ−で重要物質であり、これの
効率的な製法を提供することは薬品産業に対して大きな
貢献をなす。

【図面の簡単な説明】

添伺図面は、２−クロロニトロベンゼンとフッ化カリウ
ムを反応させる際の５両者のモル比と生成２−フルオロ
ニトロばンゼンと副生タールの生成率の関係を示す。 特許出願人　新秋田化成株式会社 代理人　弁理士　　松　井　政　広 （’／。） にＦ／　Ｃ６Ｈ４ＣＩ　Ｎ０２（：ｅｒｂ　ｔ’−）手
続補正書 昭和５９年８月９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベンゼル核に少なくとも１個の塩素または／および
   臭素置換基とハロゲン活性化基を有する芳香族化合物を
   フッ化アルカリ金属と反応させて、少なくとも１個のフ
   ッ素置換基を有し、他に前記ハロゲン活性化置換基を有
   する化合物の製法であつて、原料芳香族化合物に対して
   フッ化アルカリ金属を、理論当量より過少に使用して有
   機溶媒中で反応させることを特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であつて原料芳
   香族化合物１当量に対してフッ化アルカリ金属を０．９
   〜０．８当量の割合で使用する方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の方法であつてフッ化
   アルカリ金属としてフッ化カリウム、フッ化セシウムを
   使用する方法。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の方法であつて溶媒と
   してテトラメチレンスルホン、ジメチルスルホン、また
   はジメチルスルホキシドを使用する方法。 ５、特許請求の範囲第１項に記載の方法であつて、原料
   芳香族化合物が少くとも１個の塩素または／および臭素
   置換基の外にニトロ置換基もしくは／およびシアノ置換
   基を有する方法。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の方法であつて、該芳
   香族化合物がベンゼン化合物である方法。