JPS6339824A - 改良された芳香族フルオロ化合物の製造方法 - 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】 灰１直立程皿分敷 本発明は改良された芳香族フルオロ化合物の製法に関し
、さらに詳しくは、ハロゲン置換基（フッ素、塩素また
は臭素原子）と電子吸引性基を有する芳香族化合物を非
プロトン性極性溶媒中、アルカリ金属のフッ化物と反応
させ、芳香族フルオロ化合物（出発物質にフッ素を含む
場合はさらにフッ素化した化合物）を製造する反応にお
いて、反応系内にラジカル重合禁止剤を添加することを
特徴とする該化合物の製造方法に関する。

本発明の目的化合物である芳香族フルオロ化合物は医薬
及び農薬品製造の中間体として有用な物質である。

従米勿肢豊 ニトロ、シアノ、カルボキシル、カルボニル、トリフル
オロメチル基等の電子吸引性置換基を有し、さらにハロ
ゲン置換基を有する芳香族化合物を非プロトン性極性溶
媒中でアルカリ金属のフッ化物で処理してフッ素置換芳
香族化合物を合成する方法が知られている。例えば酒井
温良著「有機フッ素化学」（技報堂発行、昭和４５年１
２月）のｐ、２９４以下に詳細に論ぜられている。この
方法についてはＱ、（：、、　Ｆｉｎｇｅｒ等が１９５
６年にＪ、　Ａｍ、　Ｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、。

７８６０３４−６０３７（１９５６）に作文を発表以来
、今日まで数多くの作文ならびに特許（英国特許１４６
９７００号等）が存在している。これらの作文、特許明
ｍ書は。

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、使用するアルカリ金属のフッ化物の種類、溶媒の
種類等に関するものや、反応条件に関するものとしては
、温度、溶媒やアルカリ金属のフッ化物中の水分、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
。

発明が解゛　しようとする間１°点 しかし、上述の既開示の方法では、十分に高い転化率を
得るのに、著しく長時間の反応を必要とする。例えば、
０−クロルベンゾニトリルを１０倍量のテトラメチレン
スルホン溶媒中、　１．１５倍モルのフッ化カリウムと
２００℃で反応させる場合には。

７６時間後においても３５％程度の転化率に達するにす
ぎない。反応時間を短かくすることは、反応温度を高く
することにより可能となり、例えば、〇−クロルベンゾ
ニトリルに対し、５倍量のテトラメチレンスルホン中で
１．１５倍モルのフッ化カリウムと２４５℃で反応させ
る場合には、２４時間程度で９０％を超える転化率を得
る事ができる。しかし、反応温度を高くすることは、同
時に除去に煩雑な処理を要するタール状化合物（以下単
にタールと呼ぶ）の副生量の増加につながり、それに伴
って目的物質の収率が低下する。従来法の中にはこの問
題を解決するために反応時にクラウンエーテル等の触媒
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。しかしこれら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
。

さらにもう一つ不利益な事は、上述の従来法ではあまり
言及されてはいないが目的とする芳香族フルオロ化合物
の他に、フッ素置換を受けるべきハロゲン原子の位置に
、フッ素原子の代わりに水素原子が置換した芳香族化合
物（以下還元生成物と呼ぶ）が副生じ、しかもその副生
量が反応温度を高くすると伴に増加する事である。前述
の０−クロロベンゾニトリルより０−フルオロベンダニ
１−リルを生成させる反応例において反応温度２００℃
では、還元生成物であるベンゾニトリルが０．３％程度
副生ずるのみであるのに対して１反応温度２４５℃の場
合には、５％近い副生量を認めた。また。

ベンゼン核にフッ素置換を受けるべきハロゲン原子が複
数個ある場合には、ハロゲン活性化基に対してオルト位
の炭素原子に水素原子が導入された還元生成物が得られ
易い傾向が認められる。この還元生成物は、目的物質の
沸点等の物性値に近い場合があり、製品中への混入、従
って時によって目的物質の精製操作を複雑にするために
、多量の副生は、はなはだ不都合である。

問題点の解決に係わる着眼点、知 かかる現状に鑑み、本発明者らはこれらの問題点を解決
すべく鋭意研究を重ねた結果、反応系内に少量のラジカ
ル重合禁止剤を添加することにより、高い反応温度でも
タールの副生や還元生成物の副生を著しく抑える事がで
き、目的とする芳香族フルオロ化合物を極めて高い収率
で得る事ができた。同時に高い温度での反応が間開なく
可能となったために１反応時間の短縮も合わせて可能と
なる画期的な方法を見い出す事ができた。

従来の方法では高い収率を得るために、穏かな反応温度
で著しく長い反応時間を要するか、または多少の収率低
下を犠牲にして、高い反応温度で実用的な反応時間内で
転化率向上を目指すかのいずれかの方法によらねばなら
ないが１本発明の方法によれば、この様な制約を一挙に
解決する事ができる。

本発明において、反応系内に添加されるラジカル重合禁
止剤として適当なものは、ニトロベンゼン、ｏ、ｍまた
はＰ−ジニトロベンゼン、２，４−ジニトロトルエンお
よび２，４−ジニトロフェノール、ピクリン酸のような
ニトロ化合物；ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチル
エーテル、ピロカテコールｐ−ｔｅｒｔ−ブチルピロカ
テコールのようなヒドロキシ化合物；Ｐ−ベンゾキノン
、クロルアニル、アントラキノン、フエナントロキノン
等のキノン化合物；ニトロソベンゼン、ニトロソ−β−
ナフトール等のニトロソ化合物；メチルアニリン、Ｐ−
フェニレンジアミン、　Ｎ、Ｎ’−テ１へラエチルーρ
−フェニレンジアミンのようなアミノ化合物；テトラア
ルキルチウラムジスルフィド、ジチオベンゾイルジスル
フィド、Ｐｐ　Ｐ’−ジ、トリおよびテトラスルフィド
、フェノチアジン等の有機イオウ化合物；ジフェニルピ
クリルヒドラジル、ジフェニルピクリルヒドラジンのご
ときヒドラジン化合物；塩化第２鉄、３塩化チタン、塩
化第２銅のような無機塩などがある。

本発明において、上記のラジカル重合禁止剤の添加効果
の理由は明らかではないが、高温反応になるほどタール
や還元生成物の副生量が増え、それらがラジカル重合禁
止剤の添加によって著しく抑えられることから推測して
、例えば従来法では目的物質の生成と平行して何らかの
理由によりフェニルラジカル等のラジカル物質が副生じ
種々のラジカル反応に特有な連鎖反応を誘発し、例えば
重合反応や溶媒等への連鎖移動反応を引き起こした結果
、タールや還元生成物を副生ずるために、目的物質の収
率が低下していたものと考えられる。

この反応系にラジカル重合禁止剤を添加することにより
、おそらく副生じたラジカル物質を随時捕捉してこれを
消失もしくは不活性化するため、ラジカル特有の連鎖反
応が抑えられて効果的にタールや還元生成物の副生を抑
制して目的物質の収率を向上させるものと思われる。

この説明はもちろん本発明を限定するものではない。

発明の構成　件および限定理由 本発明はベンゼン核に少なくとも１個の塩素、臭素およ
びフッ素原子と、電子吸引性基を有する芳香族化合物を
非プロトン性極性溶媒中で、アルカリ金属のフッ化物と
反応させて、１個以上のフッ素原子を有し、他に前記電
子吸引性基を有する化合物を合成する反応において、系
内にラジカル重合禁止剤を添加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広く適
用される。出発物質の塩素、臭素またはフッ素以外に前
記ハロゲン置換基を活性化する電子吸引性基を含んでお
り、その数は１個ないしそれ以上でもよい。そのような
活性化基はニトロ、シアノ、カルボキシル、カルボニル
、トリフルオロメチル等である。

本発明の方法において、原料芳香族化合物に対するアル
カリ金属のフッ化物の使用量について特に規定はないが
、通常原料芳香族化合物１モルに対して、０．５モルか
ら１０モル、好ましくは０．７５モルから５モル使用さ
れる。余りに多量のアルカリ金属フッ化物の使用は経済
的に不利である。過剰及び未反応の原料芳香族化合物は
回収し再度反応に使用できる。

アルカリ金属のフッ化物としては、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される。

本発明方法を遂行するに有用な非プロトン性極性溶媒と
しては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホンジメ
チルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド等
である。

好ましい反応温度は１７０℃から２８０℃であり、さら
に好ましくは２００℃から２５０℃である。

発明の具体的開示 次に実施例及び比較例を挙げて１本発明をさらに詳しく
説明する。

実施例及び比較例中に使用する用語は次の様に定義する
。

実施例 実施例１ 温度計、還流冷却器、攪拌機を備えた三つ口ＩＱ反応フ
ラスコに０−クロルベンゾニトリル１１０ｇ（０，８０
ｍｏｌ）、フッ化カリウム５１．Ｉｇ　（０，８８ｍｏ
ｌ）、脱水スルホラン５５０ｇ、重合禁止剤としてｍ−
ジニトロベンゼン２．０２ｇ（１２ｍｍｏｌ）を仕込み
、攪拌下２４５°Ｃで２４時間反応させた。反応終了後
塩化カリウム主体の無機塩類をろ別し、ジエチルエーテ
ルで洗浄した後、始めのる液といっしょにして、分別蒸
留を行なった。

Ｏ−フルオロベンゾニトリル８１．Ｏｇ（０，６７０ｍ
ｏｌ、収率９３．０％）、未反応０−クロルベンゾニト
リル１１．、Ｏｇ（８０ｍｍｏｌ）を得た。なお０．２
０ｇ　（２ｍｍｏｌ、副生率０．２８％）のベンゾニト
リルが副生じていた。

比較例１ 実施例１と同様の反応装置を使用し、ｍ−ジニトロベン
ゼンを添加しない他は、実施例１と同様の反応を行なっ
た。反応終了後の操作も実施例１と同様に行ない、０−
フルオロベンゾニトリル６９　、７　ｇ（０，５７６ｍ
ｏｌ、収率８０．０％）、未反応０−クロルベンゾニト
リル１１．０ｇ（８０ｍｍｏｌ）を得た。また、ベンゾ
ニトリル３．５ｇ（３４ｍｍｏｌ、副生率４．７％）及
び蒸留残中に有効量のタール状物質を認めた。

実施例２ 実施例１と同様の反応装置に、２，４−ジクロルニトロ
ベンゼン１９２．０ｇ　（］、、００ｍｏｌ）、フッ化
ナトリウム１２６ｇ　（３，ＯＯｍｏｌ）、ジメチルス
ルホン６８０ｇ、ピロカテコール１．６５ｇ（１５ｍｍ
ｏｌ）を仕込み、攪拌下２２０℃で８時間反応させた。

反応終了後の操作は実施例１と同様に実施し、２，４−
ジフルオロニトロベンゼン１２０．４ｇ（０，７５７ｍ
ｏｌ、収率９１．２％）、未反応２，４−ジクロルニト
ロベンゼン３２．６ｇ　（０，１７０ｍｏｌ）を得た。

なお０．９４ｇ（６，６ｍｍｏ１．副生率０．８０％）
の４−フルオロニトロベンゼンが副生じていた。

比較例２ 実施例１と同様の反応装置を使用し、ピロカテコールを
添加しない他は、実施例２と同様の反応を行なった。反
応終了後、蒸留を行ない２，４−ジフルオロニトロベン
ゼン９９．８ｇ（０，６２８ｍｏｌ、収率７７．５％）
、未反応２．４−ジクロルニトロベンゼン３６．５ｇ（
０，１９０ｍｏｌ）を得た。また４−フルオロニトロベ
ンゼン５．０ｇ　（３６０１１１１０１，副生率４．４
％）、及び有効量のタール状物質を認めた。

実施例３ 温度計、充填式精留塔、攪拌機を備えた５００ｍ　Ｉｌ
の反応容器に１−トリフルオロメチル−３，４−ジクロ
ルベンゼン５７．２ｇ（０，２６６ｍｏｌ）、フッ化カ
リウム１７、Ｏｇ　（０，２９３ｍｏｌ）、無水スルホ
ラン１．８０．５ｇ、フェノチアジン０　、８０ｇ　（
４ｆｆｉｍｏｌ）を仕込み、攪拌下２４５℃で１２時間
反応させた。精留塔の頂上での温度が１４５〜１５０℃
の留分を抜出しながら反応させた。反応終了後の反応液
については、実施例１と同様の操作で回収し、分別蒸留
を行なった。蒸留留分と始めの留出物を合わせたところ
、３７．１ｇ（０，１８７ｍｏｌ）の３−フルオル体と
４−フルオル体の混合物（収率９１．２％、１−トリフ
ルオロメチル−３−クロル−４−フルオロベンゼン８７
％、　１−トリフルオロメチル−３−フルオロ−４−ク
ロルベンゼン１３％）及び］、３３．１ｇ６１ｍｍｏｌ
）の１−トリフルオロメチル−３，４−ジクロルベンゼ
ンを得た。なお、０．１１ｇ　（０，６３ｍｍｏｌ、副
生率０．３１％）の１−トリフルオロメチル−３−クロ
ルメチルベンゼンと１−トリフルオロメチル−４−クロ
ルベンゼンの混合物が副生じていた。

比較例３ 実施例３と同様の反応装置で、フエノチアジンを添加し
ない他は、実施例３と同様に反応を行なった。反応終了
後の操作も実施例３と同様に行なったところ、３５．０
ｇ（０，１７６ｍｏｌ）の３−フルオル体と４−フルオ
ル体の混合物（収率８７．４％、１−トリフルオロメチ
ル−３−クロル−４−フルオロベンゼン８７％、■−ト
リフルオロメチルー３−フルオロ−４−クロルベンゼン
１３％）及び１３．９ｇ（６５ｍｍｏｌ）の１−トリフ
ルオロメチル−３，４−ジクロルベンゼンを得た。また
０、９４ｇ（５，２ｍｍｏｌ、副生率２．６％）の１−
トリフルオロメチル−３−クロルベンゼンと１−トリフ
ルオロメチル−４−クロルベンゼンの混合物及び少量の
タール状物質を認めた。

実施例４ 電磁攪拌機、温度計を備えた５００ｍ　Ｑの５ＬＩＳ３
０４製オートクレーブに０−クロルベンゾニトリル３６
．６ｇ（０，２６６ｍｏ１）、フッ化カリウム１７．Ｏ
ｇ（０，２９３ｍｏｌ）、Ｎ。

Ｎ−ジメチルアセトアミド１８０ｇ、塩化第２鉄２．１
６ｇ（１３，３ｍｍｏｌ）を仕込み、攪拌下２３０℃で
４１時間反応させた。反応中オートクレーブ内の圧力は
最高５．４ｋｇ／ａｊＧに達した。反応終了後はオート
クレーブを室温まで冷却し、実施例１と同様の方法で反
応生成物を回収し、γ−ブチロラクトン　を内部標準物
質として、ガスクロマトグラフで分析定量した。１８．
５ｇ　（０，１５３ｍｏｌ、収率８２．０％）の０−フ
ルオロベンゾニトリルと０．３６ｇ　（３，５ｍｍｏｌ
、副生率］、９％）のベンゾニトリルを得た。尚、未反
応の０−クロルベンゾニトリルを１．１．０ｇ（７９，
８ｍｍｏｌ）確認した。

比較例４ 実施例４と同様のオートクレーブを使用し、塩化第２鉄
を添加しない他は実施例４と同様の反応を行なった。反
応終了後の操作は実施例４と同様に行ないガスクロマト
グラフで分析定量したところ、０−フルオロベンゾニト
リル１６．６ｇ、　（０，１３７ｍｏｌ、収率７４．０
％）、副生ベンゾニトリル１．０ｇ（９，７ｍｍｏｌ。

副生率５．２％）を確認した。なお、未反応。−クロル
ベンゾニトリルは１１　、　Ｉｇ（８１ｍｍｏｌ）であ
った。

実施例５〜１２及び比較例５〜１２ ＳＯｖａΩ　のガラス製アンプル容器に原料芳香族化合
物を２０１１１１１０１、アルカリ金属のフッ化物を理
論当量の１．１５倍モル、溶媒３０ｇを仕込み、各種重
合禁止剤を表−１のように添加して封入後、所定温度に
調節されたオイルバス中に浸漬し、時々アンプルを振り
ながら所定時間反応させた。反応終了後。

アンプルをオイルバスより引き上げ冷却し、塩類等の不
溶分を遠心沈降させた後、アンプルを開封し、ガスクロ
マトグラフで生成物の分析定量を行なった。結果を表−
１にまとめた。

なお、比較のために、重合禁止剤を添加しない場合につ
いて表−２に記載した。

表−２比較例 ７　　　　＃　　　７０．７　　　＃　　５．７　　５
．２充」Ｕυ弧果 本発明はハロゲンとハロゲン活性化電子吸引性基を有す
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、反応系内にラジカル重合禁止剤を
少量添加することにより、タール状化合物や還元生成物
の副生を著しく抑え、それによって目的物質を高収率で
合成する方法を提供するものである。しかも高い温度で
の反応が実施できるため、実用的な反応時間内で原料芳
香族化合物の十分な転化率を得る事が可能となる他、従
来法では副生ずる還元生成物が時によって目的物質と沸
点等の物性値が近いために起こる精製操作の複雑さを、
還元生成物の副生量が著しく減少したことによって、極
めて容易に精製することが合わせて可能となる方法をも
提供するものである。

本発明は、従来収率低下の原因と考えられていたタール
状化合物や還元生成物の副生の原因についである程度解
明したえたものと思われ、本発明の方法は、この種の多
くの芳香族化合物のフッ素反応において広く適用できる
ものと考える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベンゼン核に少なくとも１個の塩素、臭素またはフ
   ッ素原子と電子吸引性基を有する芳香族化合物を非プロ
   トン性極性溶媒中アルカリ金属のフッ化物と反応させて
   、１個以上のフッ素原子を有し、他に前記ハロゲン活性
   化基を有する化合物を合成する反応において、系内にラ
   ジカル重合禁止剤を添加することを特徴とする方法。 ２、ラジカル重合禁止剤がヒドロキノン、ヒドロキノン
   モノメチルエーテル、ピロカテコール、ｐ−ｔｅｒｔブ
   チルカテコールから選ばれるヒドロキシ化合物；ニトロ
   ベンゼン、ｏ，ｍまたはｐ−ジニトロベンゼン、２，４
   −ジニトロトルエンおよび２，４−ジニトロフェノール
   、ピクリン酸から選ばれるニトロ化合物；ｐ−ベンゾキ
   ノン、クロルアニル、アンスラキノン、フェナンスロキ
   ノンから選ばれるキノン化合物；ニトロソベンゼン、ニ
   トロソ−β−ナフトールから選ばれるニトロソ化合物；
   メチルアニリン、ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−
   テトラエチル−ｐ−フェニレンジアミンから選ばれるア
   ミノ化合物；テトラアルキルチウラムジスルフィド、ジ
   チオベンゾイルジスルフィド、ｐ，ｐ′−ジトリルトリ
   およびテトラスルフィド、フェノチアジンから選ばれる
   有機イオウ化合物；ジフェニルピクリルヒドラジン、ジ
   フェニルピクリルヒドラジルから選ばれるヒドラジン化
   合物；または塩化第２鉄、３塩化チタン、塩化第２銅で
   ある酸化還元作用のある無機塩であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、ハロゲン活性化基がニトロ、シアノ、カルボキシル
   、カルボニル、トリフルオロメチル基であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。