JP2016069299A

JP2016069299A - ２−トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法

Info

Publication number: JP2016069299A
Application number: JP2014197883A
Authority: JP
Inventors: 仁郎中谷; Niro Nakatani; 竜広野添; Tatsuhiro Nozoe
Original assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd
Current assignee: Toray Fine Chemicals Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】安価で工業的に容易に入手可能な出発基質および試薬を用い、高価な合成中間体を経ることなく、簡便な方法でかつ効率の良い、工業的に優れた手法で２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを得る方法の提供。【解決手段】２−ハロゲン置換ベンゾトリフルオライドをグリニャール試薬に転化し、該グリニヤール試薬をジアルキルカーボネートと反応させ、続いて、加水分解処理を経て下式で示される２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを製造する方法。（但し、ｎは、１〜４の整数である）【選択図】なし

Description

本発明は、２-トリフルオロメチル安息香酸エステル製造方法に関し、さらに詳しくは、工業的に優れた２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法に関する。

２-トリフルオロメチル安息香酸エステルは、ファインケミカル、医農薬原料、樹脂・プラスチック原料、電子情報材料、光学材料など、工業用途として多岐にわたる分野で有用な化合物である。

２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法としては、特許文献１では、ｏ−トリフルオロメチル安息香酸を多量のＰＣｌ_５の存在下、メタノールなどのアルコールと反応させことで２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを生成させている。

しかし、特許文献１に記載された方法では、高価なｏ−トリフルオロメチル安息香酸（ALDRICH試薬カタログ日本２０１２−２０１４年版：５，９００円／５ｇ）を原料として用いることから、製造された２-トリフルオロメチル安息香酸エステルが高価なものとなってしまっていた。また、多量のＰＣｌ_５廃棄物の発生が課題となっている。

特許文献２では、オートクレーブ中、高温高圧下で、ｏ−ヨードベンゾトリフルオライドに一酸化炭素とエタノールを、Ｐｄ触媒を使い反応させ、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを生成させている。

特許文献２に記載された方法では、高価で、入手困難な２−ヨード安息香酸エチルを使用すること、高価なＰｄ触媒を使用することおよび厳しい反応条件での反応のため、工業的製造法としては課題が多いものになっていた。

また、特許文献３では、亜鉛粉末とトリフルオロメチルアイオダイドから得られるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）_ｎと２−ヨード安息香酸エチルとを反応させて、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを生成させている。

特許文献３に記載された方法では、高価で、入手困難な２−ヨード安息香酸エチル（ALDRICH試薬リストに掲載なし）を使用すること、および、トリフルオロメチル化のＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）_ｎの合成操作が煩雑となり、結局、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの工業的製造法としては課題が多いものになっていた。

非特許文献１では、アミノ安息香酸エステルから誘導化したジアゾニウム塩にＡｇＦとＭｅ_３ＳｉＣＦ_３との反応で生成させたＡｇＣＦ_３を反応させることによりトリフルオロメチル安息香酸エステルを生成させている。

非特許文献１に記載された方法では、高価なアミノ安息香酸エステル（ALDRICH試薬リストに掲載なし）およびトリフルオロメチル化剤Ｍｅ_３ＳｉＣＦ_３として使用することから、製造されたトリフルオロメチル安息香酸エステルが高価なものとなってしまっていた。

すなわち、これらの特許文献１〜３、非特許文献１に記載された方法は、工業的使用には問題があった。そこで、安価でかつ工業的に生産可能な２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法が望まれていた。

特開平０４−１３６４５号公報特開平０３−１９７４４１号公報特開２０１３−２４１３４５号公報

Journal of the American Chemical Society, 135(28), 10330-10333（2013）．

本発明の目的は、比較的安価で容易に入手可能な原料を使用し、かつ生産効率が高い工業的に優れた２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法を提供することである。

下記一般式で示される２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物を

（但し、Ｘは、ＣｌまたはＢｒである）
マグネシウム金属と反応させて、グリニャール試薬に転化し、該グリニヤール試薬をジアルキルカーボネートと反応させた後、加水分解処理して、下記一般式で示される２-トリフルオロメチル安息香酸エステル

（但し、ｎは、１〜４の整数である）
を製造する２-トリフルオロメチル安息香酸エステル製造方法。

本発明の２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法は、比較的安価な２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物（例、２−クロロベンゾトリフルオライド：ALDRICH試薬カタログ日本２０１２−２０１４年版：２，７００円／１００ｇ）を出発基質として使用することから、高価な原料を用いることなくグリニャール試薬を中間体として生成し、このグリニャール試薬をジアルキルカーボネートと効率的に反応させることにより２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを製造することができることから、工業的に優れた製造方法である。

本発明により製造された２-トリフルオロメチル安息香酸エステルは、ファインケミカル、医農薬原料、樹脂・プラスチック原料、電子情報材料、光学材料など、工業用途として多岐にわたる分野で使用できる。

以下に本発明の詳細を記載する。

本発明の２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの製造方法は、下記一般式で示されるｏ−クロロベンゾトリフルオライドまたはｏ−ブロモベンゾトリフルオライドを出発基質とする。

（但し、Ｘは、ＣｌまたはＢｒ）
本発明において、２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物のハロゲン原子をマグネシウム金属と反応させて、グリニャール試薬に転化する。グリニャール試薬への転化反応は、公知の転化反応を利用することができる。

本発明において、用いるマグネシウム金属は、粉末状のものを用いることが好ましい。

本発明において、グリニャール試薬に転化する反応は、脱水された系で行われるため、事前に脱水した溶媒を用いても良いし、あるいは反応前、溶媒に安価なグリニャール試薬を添加し、溶媒中に含まれる水を除去してもよい。

本発明において、マグネシウム金属の使用量は、原料の２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物に対して、０．８〜３モル倍が好ましい。

また、本発明において、マグネシウム金属の表面酸化皮膜をとり、反応性を高めるため、ヨウ素、臭素あるいは、これらを含む安価な化合物を添加するとよい。このような化合物の例としては、ヨウ化メチル、臭化メチル、ヨウ化エチル、臭化エチル等が好ましく挙げられる。

本発明において、グリニャール試薬に転化する反応は、脱水された系で行われる。このため、反応は、事前に脱水した溶媒を用いても良いし、あるいは反応前、溶媒に安価なグリニャール試薬を添加し、溶媒中に含まれる水を除去してもよい。

本発明のグリニャール試薬製造で用いる溶媒は、反応を効率よく進行させることができる溶媒が使用される。グリニャール試薬の製造で用いる溶媒は、グリニャール試薬が生成しやすいエーテル系溶媒が好ましい。溶媒の具体例としては、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、シクロプロピルメチルエーテル、メチル−ターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。中でも好ましいのは、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、シクロプロピルメチルエーテル、メチル−ターシャリーブチルエーテルである。

溶媒の使用量は、２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物またはグリニャール試薬の溶解性やスラリー濃度または反応液の性状に応じ、使用量を決めることが好ましい。溶媒の使用量は、好ましくは、前記式（２）で示される２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物に対し１〜１００モル倍量である。1モル倍以下だと、グリニャール試薬の収率が低くなることがあり、１００モル倍以上だと生産性が悪く、非経済的なプロセスとなる場合がある。

本発明の製造方法において、グリニャール試薬と反応させるジアルキルカーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネートがあげられる。ジアルキルカーボネートは、好ましくは、ジメチルカーボネート、または、ジエチルカーボネートである。

ジアルキルカーボネートの使用量は、２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物１モルに対し、０．５〜１０モル倍量用いるのが好ましく、より好ましくは、１モル倍量〜５モル倍量である。０．５モル倍量より少ないと未反応のグリニャール試薬が残存し、収率が低下する場合があるとともに目的物の単離精製で負荷がかかる場合がある。１０モル倍量より多いと未反応のジアルキルカーボネートが残存し、生産性が悪くなる場合があり、未反応のジアルキルカーボネートと２-トリフルオロメチル安息香酸エステルの分離に負荷が大きくなる。

本発明のグリニャール試薬とジアルキルカーボネートの反応で溶媒を用いても良い。溶媒は、反応を阻害せず、効率よく進行させることができるものであれば、いずれの溶媒でも任意に選択できる。

溶媒の具体例としては、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジオキサン、1,4-ジオキサン、シクロプロピルメチルエーテル、メチル−ターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。中でも好ましいのは、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、シクロプロピルメチルエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレン。メシチレンである。

また、溶媒の使用量は、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルに対し、好ましくは、０．０５〜５０重量倍である。０．０５重量倍以下だと、反応熱を除熱しづらい。５０重量倍以上だと生産性が悪い場合がある。

反応方法は、グリニャール試薬溶液中へジアルキルカーボネートを含む溶液を投入しても良いし、ジアルキルカーボネートを含む溶液中にグリニャール試薬溶液を投入してもよい。急な発熱反応や反応暴走を防ぐために、投入する溶液を時間をかけて連続的にまたは分割して間欠的に投入するなど反応系内の温度が設定範囲になるように制御しながら、投入速度を調整することが好ましい。投入に要する時間は、０．５〜６時間が好ましく選ばれる。

本発明の製造方法において、グリニャール試薬とジアルキルカーボネートの反応温度は、０〜１００℃が好ましく、２０〜６０℃がさらに好ましい。反応温度が０℃より低いと、反応がほとんど進行せず、例え反応が進行したとしても、途中で停止することがあり、また１００℃を超えると、グリニャール試薬が反応する前に熱分解することがあり好ましくない。

本発明の製造方法において、グリニャール試薬とジアルキルカーボネートの反応時間は、グリニャール試薬溶液とジアルキルカーボネートを含む溶液を全量混合後、０〜１００℃で０．５〜４０時間が好ましい。

本発明の製造方法において、グリニャール試薬とジアルキルカーボネートとの反応終了後、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルとハロゲン化マグネシウムとからなる塩を形成していることから、これを加水分解することで、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルが得られる。反応終了液に、好ましくは、水、酸性水またはアルカリ性水を加え、２-トリフルオロメチル安息香酸エステルとハロゲン化マグネシウムからなる塩を加水分解する。生成したハロゲン化マグネシウムを水相に除去した後、得られた油相から２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを単離する方法が好ましい。

反応液から目的の２-トリフルオロメチル安息香酸エステルを単離する方法は、蒸留法、晶析法、抽出法、シリカ等によるカラム分離、擬似移動床吸着分離法などが挙げられ、複数の方法を組み合わせても構わない。例えば、蒸留法では、単蒸留、精留、減圧蒸留、常圧蒸留であり、好ましくは、減圧蒸留が用いられる。

本発明の製造方法により得られた２-トリフルオロメチル安息香酸エステルは、多岐にわたる分野で有用な化合物であることから、これを効率よく工業的に得られることの意義は大きい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、ここで用いている試薬類のメーカーグレードは、いずれも１級レベル以上に相当するものである。

[実施例１]
テトラヒドロフラン７５．０ｇ（１．０４ｍｏｌ；nacalai tesque社製）、マグネシウム粉末５．１ｇ（０．２０８ｍｏｌ；中央工産社製）、ＬｉＣｌ１．７ｇ（０．０４ｍｏｌ；nacalai tesque社製)を温度計付き四つ口フラスコ２００ｍｌに投入し、系内を窒素置換しながら、撹拌した。これに１ｍｏｌ／ＬエチルマグネシウムブロミドＴＨＦ溶液０．５ｇ（東京化成製）を添加し、系内の水分を除去した。続いて、臭化エチル０．４４ｇ（０．００４ｍｏｌ；和光純薬社製）を加えた。暫く撹拌し、発熱が起こることを確認した。次に反応液温度４５〜５０℃に保ちながら、ｏ−クロロベンゾトリフルオライド３６．１ｇ（０．２ｍｏｌ；和光純薬社製）を徐々に滴下した。滴下終了後、４５℃で５時間撹拌しながら、熟成し、グリニヤール試薬溶液を得た。

次に、ジメチルカーボネート２７．０ｇ（０．３ｍｏｌ；和光純薬社製）、トルエン１０．８ｇ(０．３重量倍／ｏ−クロロベンゾトリフルオライド：和光純薬社製）を温度計付き四つ口フラスコ２００ｍｌに投入し、系内を窒素置換しながら、水浴中で撹拌した。これに上記グリニヤール試薬溶液を反応液温度４０〜５０℃になるように制御しながら滴下した。グリニヤール試薬溶液を全量滴下した後、５０℃で７時間攪拌した。

攪拌終了後、反応液を室温へ降温し、水浴中で、３％塩化水素水溶液３９．２ｇを徐々に滴下した。滴下後、１時間攪拌することで、加水分解を完結させた。加水分解後、攪拌を停止し、静置分液により、２-(トリフルオロメチル)安息香酸メチルを含む油相を取得した。

取得した油相をガスクロマトグラフィー法（ＧＣ）で分析した結果、２-(トリフルオロメチル)安息香酸メチルの反応収率は、８０．７％（原料ｏ−クロロベンゾトリフルオライド基準）であった。

[実施例２]
実施例１において、ｏ−クロロベンゾトリフルオライド３６．１ｇ（０．２ｍｏｌ）をｏ−ブロモベンゾトリフルオライド４５．０ｇ（０．２ｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を行った。取得した油相をガスクロマトグラフィー法で分析した結果、２-(トリフルオロメチル)安息香酸メチル反応収率は、８２．５％（原料ｏ−ブロモベンゾトリフルオライド基準）であった。

[実施例３]
実施例１において、ジメチルカーボネート２７．０ｇ（０．３ｍｏｌ）をジエチルカーボネート３５．４ｇ（０．３ｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を行った。取得した油相をガスクロマトグラフィー法で分析した結果、２-(トリフルオロメチル)安息香酸エチル反応収率は、７８．３％（原料ｏ−クロロベンゾトリフルオライド基準）であった。

[実施例４]
実施例１で得られた油相を減圧蒸留（減圧度０．４〜１．３ｋＰａ、留出温度８５〜９０℃）した結果、トータル収率７１．８％（原料ｏ−クロロベンゾトリフルオライド基準）で、ＧＣ純度９９．０％の２-(トリフルオロメチル)安息香酸メチルを得た。

[比較例１]
実施例１において、ｏ−クロロベンゾトリフルオライド３６．１ｇ（０．２ｍｏｌ）をｍ−ブロモベンゾトリフルオライド４５．０ｇ（０．２ｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を行った。取得した油相をガスクロマトグラフィー法で分析した結果、３-(トリフルオロメチル)安息香酸メチル反応収率は、４７．９％（原料ｍ−ブロモベンゾトリフルオライド基準）であった。

[比較例２]
比較例１において、ｍ−ブロモベンゾトリフルオライド４５．０ｇ（０．２ｍｏｌ）をｐ−ブロモベンゾトリフルオライド４５．０ｇ（０．２ｍｏｌ）に変更した以外は、比較例１と同様に反応を行った。取得した油相をガスクロマトグラフィー法で分析した結果、４-(トリフルオロメチル)安息香酸メチル反応収率は、４４．４％（原料ｐ−ブロモベンゾトリフルオライド基準）であった。

Claims

下記一般式で示される２-ハロゲン置換ベンゾトリフルオライド化合物を

（但し、Ｘは、ＣｌまたはＢｒである）
マグネシウム金属と反応させて、グリニャール試薬に転化し、該グリニヤール試薬をジアルキルカーボネートと反応させた後、加水分解処理して、下記一般式で示される２-トリフルオロメチル安息香酸エステル

（但し、ｎは、１〜４の整数である）
を製造する２-トリフルオロメチル安息香酸エステル製造方法。
ジアルキルカーボネートが、ジメチルカーボネートまたはジエチルカーボネートである請求項１に記載の２-トリフルオロメチル安息香酸エステル製造方法。