JP2667720B2 - 電子吸引置換基を含むジフルオロベンゼンの製造法 - Google Patents
電子吸引置換基を含むジフルオロベンゼンの製造法Info
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Description
トリフルオリドからの環弗素化ベンゾニトリル及びベン
ゾトリフルオリドの製造法に関する。さらに特に、本発
明は弗素化剤として弗化カリウム(KF)及び/又は弗化
セシウム(CsF)を用いる3,4−ジフルオロベンゾニトリ
ル及び3,4−ジフルオロベンゾトリフルオリドの製造法
に関する。
は除草剤の製造用の有効な中間体である。例えば、米国
特許第4,642,338号は、広葉作物の存在下雑草を制御す
るアリールオキシフェノキシ除草剤の製造における3,4
−ジフルオロベンゾトリフルオリドの使用を開示してい
る。同様に、欧州特許出願公開302,203号は広葉作物及
びある種の穀物の存在下雑草を制御するアリールオキシ
フェノキシ除草剤の製造における3,4−ジフルオベンゾ
ニトリルの使用を開示している。さらに、ベンゾニトリ
ル及びベンゾトリフルオリドは下式、 で示されるように、公知の有機反応により内部変換され
る。
の段階を含むジアゾ化に基づく。例えば、米国特許第4,
642,338号において、下式 により示されるように、(a)4−クロロ−3−ニトロ
ベンゾトリフルオリドをKFと反応させ、(b)ニトロ基
をアミンに還元し、(c)ジアゾ化しフルオロ硼酸塩を
形成し、及び(d)所望の生成物に分解することによ
り、3,4−ジフルオロベンゾトリフルオリドが製造され
た。同様の式はSchaeferらによりCan.J.Chem.,57,802
(1979)に用いられた。
化合物又は1種以上の電子吸引置換基を含む過ハロゲン
化芳香族化合物よりかなり弗素化された芳香族化合物が
製造されるが、この反応は完全にハロゲン化された化合
物の製造に対してのみ重要であり及びハロゲン化が不完
全な芳香族化合物とKFとの間の反応は多くの副反応を伴
ない収率が乏しいと考えられた(例えば、Yokobsonらの
Synthesis,652,1976年10月参照)。
ベンゾトリフルオリド及びベンゾニトリルに対するKF又
はCsFの作用により良好な収率で不完全な環弗素化ベン
ゾトリフルオリド及びベンゾニトリルが製造されること
が発見された。本発明は下式、 (上式中、Zは−CF3又は−CNである)の3,4−ジフルオ
ロ置換ベンゼンの製造法に関し、この方法は下式、 (上式中、Xは−F又は−Clであり、Zは前記規定のも
のである)の3,4−ジハロ置換ベンゼンを140〜300℃の
温度において500ppm未満の水を含む極性非プロトン性溶
剤反応媒体中、有効量のKF又はCsFと反応させ、反応混
合物から3,4−ジフルオロ置換ベンゼンを回収すること
を含んでなる。
率で相当する不完全な塩素化ベンゾトリフルオリド及び
ベンゾニトリルから不完全な弗素化ベンゾトリフルオリ
ド及びベンゾニトリルの製造を可能にする。転化はCsF
及びずっと安価なKFにより有効に達成される。
3,4−ジクロロ置換ベンゼン(下式中の式I)の転化
は、3−フルオロ−4−クロロ置換ベンゼン及び/又は
3−クロロ−4−フルオロ置換ベンゼンである一弗素交
換した化合物(下式の式III)の中間体を含む段階プロ
セスである。
換フルオロクロロ置換ベンゼンが得られるような方法で
行なってよい。
り、市販入手可能な化合物である。実質的に無水物及び
微粉砕KF又はCsFが好ましい。非晶質又は噴霧乾燥した
形状が特に好ましい。実質的に無水KF及びCsFは、例え
ば真空中140〜250℃において数時間乾燥することにより
製造される。
ロベンゾニトリルも市販入手可能な化合物である。
ン性稀釈剤が用いられる。好適な極性非プロトン性稀釈
剤はジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムア
ミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ヘキサメ
チル燐酸トリアミン(HMPA)、スルホラン、N−メチル
ピロリジノン(NMP)、N−シクロヘキシルピロリジノ
ン(NCHP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(D
MI)、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2−
(1H)ピリミドン(DMTHP)、及びベンゾニトリルを含
む。好ましい稀釈剤はNMP,DMI,DMTHP,DMSO及びスルホラ
ンを含む。
ート、及び/又は (b)弗素化剤としてKFを用いる場合、相転移触媒 の存在下行ってよい。
水条件下で行なわれる。3,4−ジフルオロベンゾトリフ
ルオリドに対する好ましい温度範囲は、CsFを用いる場
合175〜275℃であり、KFを用いる場合240〜295℃であ
る。3,4−ジフルオロベンゾニトリルに対する好ましい
温度範囲は、CsFを用いる場合160〜250℃であり、KFを
用いる場合220〜275℃である。
CsFはKFより反応性であり、大気圧で操作することが最
も都合がよい。KFは安価であるがCsFほど反応性ではな
く、しかし大気圧で操作することは可能である。しか
し、KFは好ましい反応温度において密閉反応器内で稀釈
剤、出発物質及び生成物により生じた自然発生圧力で操
作することが時には有利である。そのような圧力は典型
的には、わずかに大気圧以上から約500psi(約3450kP
A)であり、反応器の体積により異なる。所望により、
反応は形成した生成物を除去できるよう蒸留カラムを取
り付けた好適な形の反応器内で圧力下行なってよい。
件が好ましい。実質的に無水とは、反応媒体が約500ppm
未満の水を含むことを意味する。好ましくは反応媒体は
約150ppm未満の水を含む。実質的無水条件は標準乾燥法
を用いて得られる。例えば、典型的実験室反応器は反応
体の添加前に真空下極性非プロトン性溶剤を蒸留するこ
とにより乾燥される。所望により、共沸蒸留による水の
除去を助けるため少量(極性非プロトン性溶剤の5〜10
重量パーセント)の非極性溶剤、例えば芳香族炭化水素
(例えばトルエン又はキシレン)を極性非プロトン性溶
剤に加えてよい。反応器システム内の残留水も共弗蒸留
により除去される。
度において溶液中に出発物質を保つに十分な溶剤、通常
置換ベンゼン出発物質の重量部あたり2〜25重量部の溶
剤を用いることが有利である。用いる反応体の相対比
は、どんな割合の反応体を用いても生成物が形成される
ので問題ではない。しかし、反応は出発物質に存在する
交換可能な塩素原子のモルあたり1モルの弗素化剤の比
で反応体を消費する。例えば、出発物質として3,4−ジ
クロロベンゾニトリルにより出発物質のモルあたり2モ
ル当量のKF又はCsFが消費される。通常出発物質の交換
可能な塩素のモルあたり1.0〜3.0モルのKF又はCsFが用
いられる。
均一な分散体を保つに十分な撹拌の存在下行なわれる。
る。好適な触媒は相間移動触媒である。触媒は出発物質
のモルあたり0.0001〜0.1モルの量で反応混合物に加え
られる。有利には0.001〜0.75モル当量、好ましくは0.0
1〜0.05モル当量の触媒が用いられる。
の炭素原子を含む第四ホスホニウム塩及び(b)通常ク
ラウンエーテルとして公知の大環状ポリエーテルを含
む。好適なクラウンエーテル触媒は18−クラウン−6;ジ
シクロヘキサノ−18−クラウン−6;ジベンゾ−18−クラ
ウン−6;15−クラウン−5を含む。関係する触媒である
トリス(3,6−ジオキサ−ヘプチル)アミンも有効であ
る。好適な第四ホスホニウム塩はテトラ−n−アルキル
ホスホニウム塩を含む。ホスホニウム塩の陰イオンはF
であり、これは反応条件下でF に容易に転化するあ
らゆる陰イオン、例えばCl ,Br ,I ,OH 又はOAc
に由来する。
消費する又は不活性化するため、所望により酸スキャベ
ンジャーを本発明の反応において用いてよい。好適な酸
スキャベンジャーはアルカリ金属カーボネート、例えば
無水K2CO3及び無水Na2CO3を含む。好ましい酸スキャベ
ンジャーは無水K2CO3である。酸スキャベンジャーはベ
ンゾニトリル又はベンゾトリフルオリド出発物質のモル
あたり0.001〜0.1モルの量で反応混合物に加えられる。
好ましくは、0.03〜0.05モル当量が用いられる。
ベンゾトリフルオリドは従来の方法、例えば抽出及び/
又は蒸留により反応混合物から回収される。好ましく
は、この生成物は形成された際に反応混合物より除去さ
れる。所望により、生成物を除去した際に反応体化合物
を加えてよい。
ルオロクロロ置換ベンゼンより分離される。
序のいずれも問題ではない。通常、溶剤及び弗素化剤が
適当な反応容器に加えられ、少量の溶剤を蒸留すること
により乾燥する。次いで出発物質又は前駆体化合物を反
応容器に加える。次いで十分な反応速度を保つに十分な
高温に反応混合物を加熱する。抽出及び/又は蒸留によ
り反応の終了後反応混合物から生成物を回収する。この
他に、形成した際分画蒸留により反応混合物より生成物
を除去する。この反応において酸スキャベンジャー、非
極性溶剤、又は触媒を用いる場合、これらは有利には反
応容器を乾燥する前に溶剤/弗素化剤混合物に加えられ
る。
するものではない。
℃で少なくとも24時間乾燥された。溶剤は水素化カリウ
ムからの蒸留により乾燥された。また、以下の語を用い
る。
(1H)ピリミドン DMSO=ジメチルスルホキシド 例 1 600mlのハステロイ(Hastelloy)C圧力反応器にKFを
28.35g、NMPを150ml、DCBCNを20.5g及びナフタレン(内
部標準)を10.06g加えた。反応器を密閉し、圧力テスト
した。この反応混合物を235℃で40時間撹拌した。冷却
し反応器をガス抜きした後、反応混合物をガスクロマト
グラフィーにより分析した。この分析値は21パーセント
のDFBCNの収率を示した。
18.5g、スルホランを200ml、DCBCNを20g、テトラフェニ
ルホスホニウムクロリド(相転移触媒)を2.0g及びナフ
タレン(内部標準)を4.03g加えた。反応器を密閉し、
圧力テストした。この反応混合物を225℃で64時間撹拌
した。冷却し反応器をガス抜きした後、反応混合物をガ
スクロマトグラフィーにより分析した。この分析値は37
パーセントのFCBCNの収率及び15パーセントのDFBCNの収
率を示した。
(0.6モル)、DMIを120ml及びDCBCNを34.8g(0.2モル)
加えた。この反応器を密閉し、圧力テストした。この反
応混合物を250℃で24時間撹拌した。冷却ガス抜き後、
酢酸エチルによる抽出によって生成物を単離した。内部
標準として抽出物に加えたビフェニルによる抽出物のガ
スクロマトグラフ分析は14パーセントのFCBCNの収率及
び46パーセントのDFBCNの収率を示した。
度計、磁気撹拌機及び窒素パージ付きの蒸留ヘッドを取
り付けた。蒸留カラム及びヘッドを絶縁テープで包み、
それぞれ160℃及び130℃に調節した。フラスコにKFを34
g(0.6モル)、DMTHPを120ml及びDCBCNを34.8g(0.2モ
ル)加えた。この反応混合物を撹拌しながら240℃で23
時間加熱し、留出物を8.71g集めた。温度をさらに2.25
時間245℃に上げ、さらに留出物を集めた。合わせた留
出物の分析値は、26パーセントのFCBCNの収率及び39パ
ーセントのDFBCNの収率を示した。
の四口ガラス丸底フラスコに入れた。このフラスコに同
心チューブ蒸留カラム、機械撹拌機及びサーモウェルを
取り付けた。フラスコ及び蒸留システムにN2をみたし
た。蒸留システムは真空外被付であった。このシステム
を120mmHg(15.8kPa)の真空下135℃のポット温度で乾
燥した。真空を開放し、N2をみたし及び反応器の温度を
160℃に上げた。DCBCN(10g;0.06モル)を加え、反応温
度を160℃に11時間保った。再び120mmHgの真空にし、DM
SO溶剤と共に生成物を蒸留した。留出物(61.2g)は10.
6パーセントDFBCN6.7g(収率80パーセント)含んでい
た。中間体FCBCNは反応混合物中1.5パーセントであり1.
5g(収率17パーセント)であった。
口ガラス丸底フラスコに入れた。このフラスコに15トレ
ーOldershaw カラム、機械撹拌機、サーモウェル及び粉
末添加漏斗を取り付けた。N2をフラスコ及び蒸留システ
ムにみたした。蒸留システムは真空外被付であった。こ
のシステムを100mmHg(13.3kPa)の真空下160℃のポッ
ト温度で乾燥した。約25mlのDMI及び水を除去した。真
空を開放し、N2をみたし、粉末添加漏斗を取付け反応器
の温度を220℃に上げた。DCBCN及びFCBCNの濃度を約5
パーセントに保つため出発物質DCBCN(62g;0.36モル)
をゆっくり加えた。生成物DFBCNを蒸留した。留出物はD
MI及びDFBCN140gであった。留出物のガスクロマトグラ
フィー分析によりDFBCNが25パーセント35g(収率70パー
セント)であることが示された。FCBCN中間体は1パー
セント、1.4gであった。留出物を再蒸留し純粋DFBCNが1
4g得られた。
口ガラス丸底フラスコに入れた。このフラスコに15トレ
ーOldershaw カラム、機械撹拌機、サーモウェル及び粉
末添加漏斗を取り付けた。N2をフラスコ及び蒸留システ
ムにみたした。蒸留システムは真空外被付であった。こ
のシステムを100mmHg(13.3kPa)の真空下160℃のポッ
ト温度で乾燥した。合計25mlのDMI及び水を除去した。
真空を開放し、N2をみたし、粉末添加漏斗を取付け反応
器の温度を227℃に上げた。出発物質及び中間体の濃度
を約10パーセントに保つため出発物質DCBCN(62g;0.36
モル)をゆっくり加えた。生成物DFBCNを蒸留した。留
出物、カット#1は25.8gであり、83パーセント、21.4g
DFBCNを含んでいた。カット#2は52.6gでありDFBCN65
パーセント、34gであった。DFBCNの総モルは(0.3999モ
ル)80.0パーセントであった。FCBCN中間体は4.2g(0.0
27モル)5.4%であった。
ー、1″I.D.シーブプレート(Oldershaw)分画カラム
を取り付けた1の三口フラスコにDMSOを600ml、乾燥C
sFを159.9g(1.05モル)及びK2CO3(酸スキャベンジャ
ー)を3g加えた。このシステムを乾燥するため真空下15
0mmHg(20kPa)で約40mlの溶剤を蒸留し、次いで3,4−
ジクロロベンゾトリフルオリド(Hooker Chemical C
o.)を107.5g(0.5モル)加えた。この混合物を大気圧
で117℃に加熱し、この際蒸留カラムに環流がみられ
た。ヘッド温度が約100℃に低下するまで加熱を続け
(2時間)、次いで120℃以下にヘッド温度を保つ速度
で引取を開始した。5.5時間後、合計20.8gの留出物が集
められた。分析(g/pc)は15.7gの3,4−ジフルオロベン
ゾトリフルオリド及び4.0gの3−クロロ−4−フルオロ
ベンゾトリフルオリドの存在を示した。さらに19時間こ
の反応混合物を加熱し、29gの留出物を得た。すべての
フラクションの分析は、合計21.7gの3,4−ジフルオロベ
ンゾトリフルオリドが製造されたことを示した。
ジフルオロベンゾトリフルオリド、b.p.102℃並びに中
間体3−クロロ−4−フルオロベンゾトリフルオリド、
b.p.140℃を得た。
を乾燥するため約30mlのDMSOを蒸留後(大気圧)、乾燥
CsF228g(1.5モル)、乾燥3,4−ジクロロベンゾトリフ
ルオリド107.5g(0.5モル)及びK2CO3を3g加えた。この
混合物を撹拌しながら大気圧で180℃に加熱し、蒸留ヘ
ッドで環流した。ヘッド温度が110℃に低下したら(2
時間)、引取を開始した。蒸留を続け、3,4−ジフルオ
ロベンゾトリフルオリドの形成速度が著しく低下するま
で(13時間)ヘッド温度を120℃以下に保つように引取
速度を調節した。留出物の分析は3,4−ジフルオロベン
ゾトリフルオリドを44.8g並びに85:15比の3−クロロー
4−フルオロー及び4−クロロ−3−フルオロベンゾト
リフルオリドを5.4g回収したことを示した。
質を30ml蒸留することによりこのシステムを乾燥した。
次いで乾燥CsF108g(0.71モル)、約85パーセント3−
クロロ−4−フルオロ−及び15パーセント4−クロロ−
3−フルオロベンゾトリフルオリドの乾燥混合物99.3g
(0.5モル)、及びK2CO33gを加えた。この混合物を撹拌
しながら大気圧において177〜186℃に加熱し、63パーセ
ント3,4−ジフルオロベンゾトリフルオリド及び35パー
セント出発クロロフルオロ誘導体からなる留出物(28.4
g)を106〜120℃のヘッド温度において4.3時間で集め
た。次いでこのシステムを真空にし、さらに揮発性物質
を36.6g集めた。合わせた留出物の分析は3,4−ジフルオ
ロベンゾトリフルオリドを19.6g及び出発クロロフルオ
ロベンゾトリフルオリドを42.1g回収したことを示し
た。
テムを乾燥するため約100mmHg(13.3kPa)を圧力におい
てこの溶剤を約40ml除去した。次いで乾燥KFを61g(1.0
5モル)、乾燥3,4−ジクロロベンゾトリフルオリドを10
7.5g(0.5モル)、K2CO3を3g及び18−クラウン−6エー
テルを5g(0.019モル)加えた。この混合物を1atmで24
時間203〜210℃に加熱し、次いで圧力を13.3kPaに下
げ、残りのベンゾトリフルオリド誘導体の蒸留を完了し
た。分析は3,4−ジフルオロベンゾトリフルオリドを2.2
g、3−クロロ−4−フルオロ−及び4−クロロ−3−
フルオロベンゾトリフルオリドの85:15混合物を53.6g、
並びに出発物質3,4−ジクロロベンゾトリフルオリドを1
6.5g回収したことを示した。
びK2CO33gを加えた。このシステムを乾燥するため大気
圧において約20mlの溶剤を蒸留した。次いで3−クロロ
−4−フルオロ−及び4−クロロ−3−フルオロベンゾ
トリフルオリドの85:15混合物を99g加え、大気圧におい
てこの混合物を192℃に加熱し環流した。ヘッド温度が1
10℃に低下したら(1時間)、ヘッド温度を125℃以下
に保つ速度で蒸留を開始する。19時間後、反応は幾分低
下し、残りの揮発物を除去する。合わせた留出物の分析
は39.1gの3,4−ジフルオロベンゾトリフルオリド及び31
gの回収した出発クロロフルオロベンゾトリフルオリド
の存在を示した。
において、圧力下一連の実験を行った。真空オーブン内
で150℃において少なくとも24時間弗素化剤を乾燥し
た。水素化カリウムからの蒸留により溶剤を乾燥した。
出発物質、弗素化剤及び稀釈剤を内部標準として提供さ
れる公知の量の1,3−ジエチルベンゼンと共に圧力反応
器に入れた。反応器を密閉し、圧力テストした。示した
時間及び温度後、反応器を冷却しガス抜きし及び反応混
合物をガスクロマトグラフィーにより分析した。この実
験の実験条件及び結果を表Iに示す。
Claims (10)
- 【請求項1】下式 (上式中、Zは−CF3又は−CNである) の3,4−ジフルオロ置換ベンゼンの製造法であって、140
〜300℃の温度において500ppm未満の水を含む極性非プ
ロトン性溶剤反応媒体中で下式、 (上式中、Xは−F又は−Clであり、及びZは前記規定
のものである) の3,4−ジハロ置換ベンゼンを有効量のKF又はCsFと反応
させ、反応混合物から3,4−ジフルオロ置換ベンゼンを
回収することを含む方法。 - 【請求項2】Xが−Clである、請求項1記載の方法。
- 【請求項3】Zが−CNである、請求項1又は2記載の方
法。 - 【請求項4】Zが−CF3である、請求項1又は2記載の
方法。 - 【請求項5】弗素化剤がKFであり、温度が220〜275℃で
ある、請求項3記載の方法。 - 【請求項6】弗素化剤がKFであり、温度が240〜295℃で
ある、請求項4記載の方法。 - 【請求項7】極性非プロトン性溶剤がジメチルスルホキ
シド、スルホラン、N−メチルピロリジノン、1,3−ジ
メチル−2−イミダゾリジノン又は1,3−ジメチル−3,
4,5,6−テトラヒドロ−2−(1H)ピリミドンである、
請求項1〜6のいずれか記載の方法。 - 【請求項8】交換可能な−Cl原子あたり1.0〜3.0モル当
量のKFを用いる、請求項5,6又は7記載の方法。 - 【請求項9】相間移動触媒又は酸スキャベンジャーの存
在下反応を行なう、請求項1〜8のいずれか記載の方
法。 - 【請求項10】密閉反応器中反応混合物により生じた自
生圧力において反応を行なう、請求項1〜9のいずれか
記載の方法。
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