説明

2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体の製造方法

【課題】 医農薬中間体等に有用な2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体の、工業規模で有利な製造方法を提供する。
【解決手段】 3,4−ジメチルフルオロベンゼンを塩素(Cl2)によって塩素化し、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドと2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドの異性体混合物(塩素化反応混合物)を得る。得られた異性体混合物をフッ化水素(HF)と接触させ、フッ素化反応混合物を得る。フッ素化反応混合物を蒸留に付すことにより、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが効率的に単離できる。得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを加水分解すると、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを得られる。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドは、その後、各種誘導体に変換できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、医薬および農薬の重要中間体である、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体は、医薬、農薬の中間体として有用な化合物であり、この化合物を鍵化合物として、種々の含フッ素化合物が合成できる。例えば非特許文献1においては、血栓症抑制剤の原料の1つとして、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが用いられている。特許文献1において、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸が抗癌剤原料として使用された例が開示されている(化合物233)。また特許文献2においては、LPL活性増強剤のビルディングブロックとして、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが使用されている。
【0003】
本願発明で対象とする2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体は、ベンゼン環の2位にトリフルオロメチル(−CF3)基、5位にフッ素(−F)基、1位にホルミル(−CHO)基等の炭素鎖を導入することで合成し得る。ただしこれらの化合物の合成方法を具体的に開示した文献は少ない。
【0004】
非特許文献2(Zhurnal Obshchei Khimii(1963)のケミカルアブストラクト(AN:1963:475140))によれば、5−アミノフタリドをHBF4溶液中に溶かし、水性NaNO2で処理し、5−フルオロフタリドに変換した後、この化合物をPOCl3中に溶かしたPCl5と反応させると、5−フルオロ−1,1,3,3−テトラフルオロフタランが得られ、この化合物をさらにSbF3と反応させ、精製後、アンモニアと反応させると2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアミドが生成し、さらにこの化合物を硫酸と加熱することで、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を得られることが記載されている(スキーム1)。
【0005】
【化1】

【0006】
また前記特許文献2の実施例16、実施例19においては、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を水素化アルミニウムリチウムと反応させることで、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールを得、さらにこの化合物を二酸化マンガンにて酸化することで、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが得られることが記載されている(スキーム2)。
【0007】
【化2】

【0008】
一方、本発明と関連する技術として、特許文献3によれば、p−フルオロトリクロロメチルベンゼンに過剰の無水フッ化水素酸(HF)を作用させると、p−フルオロトリフルオロメチルベンゼンを主成分とする反応混合物が得られることが知られている(スキーム3)。
【0009】
【化3】

【0010】
非特許文献3によれば、キシレンを塩素化してジクロロメチルベンゾトリクロライドを得、次いでこれをフッ化水素でフッ素化してジクロロメチルベンゾトリフルオライドを得られることが報告されている(スキーム4)。
【0011】
【化4】

【0012】
さらに、非特許文献4には、3−メチルフルオロベンゼンに、過剰量の四塩化炭素とフッ化水素を混合し、加熱を続けると、4−トリフルオロメチル−3−メチルフルオロベンゼンを合成できることが記載されている(スキーム5)。
【0013】
【化5】

【特許文献1】国際公開02/70494号パンフレット
【特許文献2】国際公開01/27088号パンフレット
【特許文献3】特開昭60−51127号公報
【非特許文献1】Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters,(米国)、2003年, 13(7),1353-1357
【非特許文献2】Zhurnal Obshchei Khimii,(ソ連)、1963年のケミカルアブストラクト(AN:1963:475140)
【非特許文献3】Journal of Chemical Society,(英国),1960年,p.4003〜4007
【非特許文献4】Journal of Fluorine Chemistry,(オランダ国),1981年、第18巻、p.281〜291
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明の目的化合物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体は、ベンゼン核の1位にホルミル基等の炭素鎖、2位にトリフルオロメチル基、5位にフッ素基が選択的に導入された化合物である。従来の技術では、このような特定部位が置換されたベンゼンを工業的規模で製造することは困難であった。
【0015】
非特許文献2に開示された方法(スキーム1)は、小規模で行うには有利であるが、多数の煩雑な工程を要する上に、目的物の選択率が低く、工業的規模で2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を製造するには不向きである。このようにして製造した2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を、特許文献2に開示された方法(スキーム2)等によって、各種誘導体に変換する場合にも、同様のことが言える。
【0016】
特許文献3に記載された方法でトリフルオロメチル基を含む、2つの置換を有するベンゼンを合成すること(スキーム3)は、工業的に確立された技術である。しかし、それらの二置換ベンゼンを、本発明の対象とする三置換ベンゼンに変換するためには、第三の基(炭素側鎖)をトリフルオロメチル基の隣接部位(オルト位)に導入しなければならない。トリフルオロメチル基には強いメタ配向性があるため、こうしたオルト位への選択的な官能基導入は困難である。
【0017】
非特許文献3に開示された二置換ベンゼンを製造する方法(スキーム4)も、工業的に確立した技術である。得られた化合物のジクロロメチル(−CHCl2)基をホルミル(−CHO)基に変換し、さらに第三の基としてフッ素(−F)基をトリフルオロメチル基のパラ位に導入できれば、目的化合物を合成できるものと考えられる。しかしながら、フッ素基を、トリフルオロメチル基のパラ位に導入することは、やはりトリフルオロメチル基のメタ配向性のため、困難である。
【0018】
非特許文献4の方法(スキーム5)によれば、一段階で目的とする4−トリフルオロメチル−3−メチルフルオロベンゼンを合成できる。この化合物の3位のメチル基を、さらに塩素化してジクロロメチル(−CHCl2)基に変換し、次いでこの基を加水分解によりホルミル基に変換すれば、本発明の対象とする2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが製造できると考えられる。しかしながら、スキーム5の反応においては、フロン規制物質である四塩化炭素を大量に使用しなければならない。四塩化炭素は、閉鎖系内で用いる必要がある物質であり、使用には特別の注意を要する。さらに本方法の反応は、反応性が低いため、大過剰の四塩化炭素とフッ化水素を必要とし、容量が大きくなり、生産性が低いものとなる。また原料の3−メチルフルオロベンゼンも高価な化合物である。したがって本方法は、少量のサンプルを合成するには好適な方法であるが、大量の目的物を工業的に製造する上では、有利とは言い難い。
【0019】
このように、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体は、既存の方法にしたがって工業的に製造することは困難であり、より効率的な手段が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、意外にも、比較的安価な3,4−ジメチルフルオロベンゼンを出発物質として、これを2工程の反応に付すことで、純度の高い2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを容易に得られることを見出した。こうして得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドをさらに加水分解に付すことによって、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが高収率で得られ、この化合物を起点として各種誘導体を合成できることを見出し、本発明の課題の解決に到達した。
【0021】
すなわち3,4−ジメチルフルオロベンゼンを塩素(Cl2)と反応させると、この反応は位置選択性に乏しいため、位置異性体(2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリド及び2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリド)を含む混合物(この混合物を、「塩素化反応混合物」ともいう。)が得られる(第1工程)。ここで、これらの異性体間には、液相におけるフッ化水素(HF)を用いたフッ素化の反応速度に、顕著な差があることを、発明者らは見出した。すなわち、該「塩素化反応混合物」を、液相でHFと接触させると、一方の異性体である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが優先的にフッ素化を受け、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが高い選択性で得られることが見出された(第2工程)。驚くべきことに、この液相フッ素化反応が有意に進行する間(2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの変換率99%以上に達するまで)、異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドはフッ素化を受けないか、「不完全なフッ素化」しか受けない。すなわち該異性体からは2−ジクロロフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドおよび2−クロロジフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドの2つの化合物は段階的に生成するものの、さらにフッ素化された2−トリフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリド(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの位置異性体)は有意に生成しないことがわかった。
【0022】
一般に、異なる位置にメチル基を有する異性体が混合物を形成している場合、特定化合物のメチル基のみをCF3基に置換することは困難であり、物性が類似し分離の難しい異性体が併産され、純度の高いフッ素化物の製造を著しく困難にする。これに対し、本発明の第2工程においては、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを選択的に合成でき、分離の難しい不純物(異性体等)がほとんど生成しない。すなわち、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドと、フッ素化されずに残った2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドや「不完全なフッ素化生成物」は、その物性が大きく異なり、相互の分離は容易である。
【0023】
なお、本発明の第2工程は「液相中」で反応させることが重要である。ここで「液相中の反応」とは、反応混合物が液相状態を保つような温度、圧力の組み合わせで行う反応をいい、反応成分の中で沸点の低いHFが液体状態を保つ条件で反応を行えばよい。この「液相中でのフッ素化」を行うことによって、第2工程における目的物の選択性が向上する。
【0024】
発明者らは、このような第2工程で得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、引き続き加水分解に付することによって、本発明の目的化合物の1つである2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドに、収率良く変換できる(第3工程)ことを見出した。
【0025】
得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドは、次の「第4工程(a)〜(d)」によって、各種誘導体に誘導できることが判った。
【0026】
(1)第4工程(a):2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールを得る工程。
【0027】
(2)第4工程(b):2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドをヒドロキシルアミンまたはその塩と反応させ、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドキシムを得、さらに該2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドキシムを、遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンを得る工程。
【0028】
(3)第4工程(c):2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、塩素化剤と反応させることを特徴とする、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドを得る工程。
【0029】
(4)第4工程(d):2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、酸化剤と反応させて、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を得る工程。
【0030】
上記、各工程の反応は穏和な条件で進行する反応であるばかりでなく、分離の難しい不純物の生成もなく、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体を工業的に合成する上で、優れた方法であることが判った。
【0031】
発明者らは、上記各工程の反応が、特定の条件下、特に有利に進行することを見出し、本発明を完成した。
【0032】
すなわち本発明は、次の3工程を含む、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの製造方法を提供する。
第1工程:3,4−ジメチルフルオロベンゼンを塩素(Cl2)と反応させ、塩素化反応混合物を得る工程。
第2工程:前記、塩素化反応混合物を、液相でフッ化水素(HF)と反応させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを含む反応混合物を得る工程。
第3工程:前記2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを、ルイス酸触媒存在下、水と接触させ、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを得る工程。
【0033】
また本発明は、上述の方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させることを特徴とする、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールの製造方法を提供する。
【0034】
また本発明は、上記方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、ヒドロキシルアミンまたはその塩と反応させ、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドキシムを得、さらに該2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドキシムを、遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させることを特徴とする、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンの製造方法を提供する。
【0035】
また本発明は、上記方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、塩素化剤と反応させることを特徴とする、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドの製造方法を提供する。
【0036】
また本発明は、上記方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、酸化剤と反応させることを特徴とする、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の製造方法を提供する。
【0037】
また本発明は、上記第1工程の反応をラジカル開始剤の存在下、もしくは光照射下で行うことを特徴とする、上記何れかに記載の方法を提供する。
【0038】
また本発明は、上記第2工程の反応を、加圧条件下で行うことを特徴とする、上記何れかに記載の方法を提供する。
【0039】
また本発明は、第2工程によって得られた反応混合物を精製し、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを単離した後に、この2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを用いて第3工程の反応を実施することを特徴とする、上記何れかに記載の方法を提供する。
【0040】
本発明の概要を次のスキーム6に示す。
【0041】
【化6】

【発明の効果】
【0042】
本発明によれば、工業的に入手が容易な3,4−ジメチルフルオロベンゼンを原料として、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドおよびその誘導体を、従来よりも格段に低廉に、容易な操作で合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0043】
本発明は第1工程〜第3工程を必須の構成要素とし、目的物の種類に応じ、これに第4工程(a)〜(d)を加えることによりなる。
【0044】
まず第1工程について詳細に説明する。第1工程は、反応領域において3,4−ジメチルフルオロベンゼンを塩素(Cl2)と接触させ、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを得る工程である。本工程においては、通常、異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドも同時に生成するため、目的物は「異性体混合物」として得られる。反応式を以下(スキーム7)に示す。
【0045】
【化7】

【0046】
反応領域としてはガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が塩化物に変換され(Feの場合、FeCl3)、これがルイス酸触媒となりフリーデルクラフツ型の副反応を起こし、ベンゼン核にClが直接結合した化合物が生成することがあるので、可能な限り、ガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。
【0047】
接触方法は特に限定されず、流通系またはバッチ式あるいは半バッチ式で行うことができる。例を挙げれば、予め反応容器に仕込まれた3,4−ジメチルフルオロベンゼンに塩素ガスを吹き込むことで行うのが一般的であり、好適に採用される。反応に伴い発生する塩化水素ガスは、未反応の塩素ガスとともに、反応領域から排出させ、水、アルカリ性水溶液などでトラップすることができる。
【0048】
本反応を進行させるためには触媒、例えば、2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、(1−フェニルエチル)アゾジフェニルメタン、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビスイソブチル酸ジメチル、1,1'−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、4,4'−アゾビス(4−シアノペンタン酸)等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ドデカノイル、過酸化ジラウロイル、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ−t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチル−クミル−パーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの過酸化物などのラジカル開始剤、赤燐、五塩化燐、三塩化燐、トリフェニルフォスフィン、亜リン酸トリフェニルなどの燐化合物などが使用され、また、光を照射することが行われる。さらにこれらのラジカル開始の手法を適宜組み合わせて用いても良い。また上記ラジカル開始剤を添加しなくとも、高温(概ね160℃以上)に加熱することで、系内にラジカルが発生し、同様のラジカル反応を起こすことも可能であるが、反応の円滑性を保つ意味からも、開始剤を用いた方が好ましい。
【0049】
触媒は通常、原料1モルに対して0.0001〜1mol添加するが、0.001〜0.1モルが好ましく、0.001〜0.05モルがより好ましい。触媒は反応の進行状況を観察して、適宜追加することもできる。ラジカル開始剤の量が原料1モルに対して0.0001モル未満では反応が途中で停止しやすく、収率が低下する恐れがあるため好ましくなく、1モルを超えると経済的に好ましくない。また、触媒は必要に応じて、反応の途中で追加することもできる。
【0050】
本塩素化反応の実施に際して光照射を行う場合の光源は高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、各種ハロゲン灯、タングステンランプ、発光ダイオード等からなる群より選ばれる少なくとも一種であるが、これらのうち高圧水銀ランプ、タングステンランプが好ましい。
【0051】
反応温度は使用する触媒の種類により異なるが、0〜250℃程度であり、30〜200℃が好ましく、50〜180℃がより好ましい。また、0℃未満では反応は殆ど進まず、250℃を超えると反応収率が低下するので好ましくない。
【0052】
本発明の塩素化は、原料基質に3原子のClが導入されるまでは比較的反応が速く、その後の塩素化は遅くなる傾向がある。このため、反応の初期(塩素化度が概ね3〜4の範囲の値(例えば3.5)となるまで)は比較的低温(通常30〜100℃、好ましくは50〜80℃、特に好ましくは60〜70℃)で行い、この温度で反応が進行しにくくなったら、触媒を追加するか、より高い温度(通常150〜250℃、好ましくは160〜200℃、特に好ましくは170〜180℃)で行うことが効果的である。ここで「塩素化度」とは、その時点における反応混合物の組成から計算される、芳香環1個あたりに導入された塩素原子数の平均値を意味する。
【0053】
また、本発明の反応基質の場合、2つのメチル基が隣接しているため、両方のメチル基ともトリクロロメチル基に変換された化合物は立体障害が大きく、6つのCl原子が導入された3,4−ビス(トリクロロメチル)フルオロベンゼンが主生成物となる恐れは通常ない。
【0054】
塩素化反応は発熱を伴うので反応温度は外部から加熱または冷却するとともに塩素導入速度を変化させたりまたは塩素ガスを不活性ガスで希釈することで調節することができる。反応圧力は反応に殆ど影響を及ぼさないので特に加圧することは必要がなく、通常0.05〜1MPa(絶対圧。以下、本明細書において同じ。)であり、0.1〜0.3MPaで行うことができる。
【0055】
反応に使用する塩素量は、3,4−ジメチルフルオロベンゼン1モルに対し5モル以上であればよいが、おおよそ5〜10モル程度であり、反応装置あるいは反応操作を最適化することで5〜6モル程度とすることができる。最適化は反応条件を設定するとともに、塩素化反応が気−液接触反応であることから、接触効率を高めるための慣用の手段、例えば、ガスの導入速度の調節、撹拌装置、ガス吹き込み装置、スパージャーなどの使用、または多段塩素化反応装置による方法を適宜採用することは有効である。
【0056】
また、本発明の第1工程の塩素化は、溶媒の存在下で行うこともできる。使用される溶媒としては原料および生成物を溶解することができ、塩素化反応で不活性な溶媒であり、さらに生成物と充分な沸点差を有することが好ましく、例えば、四塩化炭素、クロロホルム、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、o−、m−、p−ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−、3,5−ジクロロベンゾトリフルオリド、3,4,5−トリクロロベンゾトリフルオリドまたはビストリフルオロメチルベンゼンなどが挙げられる。しかし、反応原料の3,4−ジメチルフルオロベンゼン、生成物の2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリド及び2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドともに液体であり、かつ塩素や触媒を十分に溶解させ、溶媒の役割を兼ねるので、敢えて別途溶媒を使用する必要はなく、その方が経済的にも好ましい。
【0057】
第1工程の塩素化反応で得られる2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドは、通常、異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドを不純物として随伴している。この反応混合物をカラムクロマトグラフィー等の精製処理に付すことにより各々の異性体に分離することもできるが、蒸留による精製はきわめて困難である。本発明では次の第2工程において、異性体の反応性の違いを利用して分離が可能となるので、本発明の利点を生かすためにも、第1工程終了後の反応混合物は敢えて精製せずに、そのまま第2工程(フッ素化反応)の原料として使用する方が好ましい。
【0058】
以下、第2工程につき、説明する。第2工程は、第1工程で得た2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを液相でフッ化水素(HF)と接触させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを得る工程である。先に述べたように、この第2工程では、原料の2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリド中に、異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが共存していても、前者が優先的にフッ素化を受け、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを主生成物として得られるのが大きな特徴である(スキーム8)。
【0059】
【化8】

【0060】
一方、共存する2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドもフッ素化を受けるが、反応は遅く、1原子のFが導入された2−ジクロロフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリド、2分子のFが導入された2−クロロジフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが主生成するに留まる(スキーム9参照)。
【0061】
【化9】

【0062】
第2工程のフッ素化で得られる反応混合物を「フッ素化反応混合物」ともいう。「フッ素化反応混合物」中における2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドや、「不完全にフッ素化された化合物」は、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドよりも高沸点のため、その分離が容易である。すなわち、「フッ素化反応混合物」から、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを高い純度で効率的に単離できる。
【0063】
第2工程の液相フッ素化反応は、液相フッ素化反応で慣用される金属ハロゲン化物、例えば、五塩化アンチモン、四塩化スズなどを触媒として使用することもできるが、無触媒でもよい。触媒を用いると0℃以上の温度で反応し、反応が速くなるので例えば室温以下でおこなうことが必要となることがある等、かえって反応操作が困難となるなど好ましくない場合がある。無触媒の場合、反応温度は通常40〜150℃であり、50〜100℃が好ましい。40℃未満では反応が遅く、150℃を超えると異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドのフッ素化を制御しにくくなることがあり、またトリフルオロメチル基の分解も起こることがあり、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの収率、純度を低下させるので好ましくない。
【0064】
フッ素化反応では、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリド1モルに対しフッ化水素を通常は3〜20モル、好ましくは4〜12モルを、さらに好ましくは5〜10molを使用する。3モルに足りないと収率が低下するので好ましくなく、また20モルよりも多量に用いると、異性体2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドのフッ素化も起こりやすくなる他、ジクロロメチル基(−CHCl2基)もフッ素化を受け、2−クロロフルオロメチル−4−フルオロベンゾトリフルオリド等を生成することがあり、好ましくない。
【0065】
液相フッ素化反応は、モネル、ハステロイ、ニッケルまたはこれらの金属やポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロポリエーテル樹脂などのフッ素樹脂でライニングされた耐圧容器中で攪拌機を使用して行われ、バッチ式反応、連続式反応または半連続式反応の形式が採られる。
【0066】
反応圧力は、装置上の制約から通常、0.1〜10MPaで行われる。この第2工程の反応は加圧条件下で好ましく進行することを、発明者らは見出した。特に、原料の2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが、異性体2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドを含有している場合には、0.5MPa〜10MPaの範囲、さらに好ましくは1MPa〜5MPaの圧力で行うと、目的とする2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの生成速度が十分大きく、なおかつ2−トリフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドの生成は抑えられ、特に好ましい。逆に0.1MPa(常圧)未満では、上述した反応温度でフッ化水素が液化せず反応が進まないことがあり、好ましくない。
【0067】
以上のことから、特に好ましい反応温度と反応圧力の組み合わせは50℃〜100℃、1MPa〜5MPaである。
【0068】
フッ素化反応を行う際には、不活性な溶媒を使用することもできる。その様な溶媒としては、例えば、1,4−ビストリフルオロメチルベンゼンなどが挙げられる。しかし、本工程の原料、生成物ともに液体であり、溶媒が存在しなくとも反応は円滑に進むので、経済性、操作性の観点から、無溶媒の方が好ましい。
【0069】
フッ素化反応に要する時間は、温度、圧力、溶媒の有無等に依存する。しかし、原料の2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリド中に、異性体2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが共存している場合には、本工程で、必要以上に長時間反応させないことが重要である。具体的には第2工程における原料の2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが完全に消費されるよりも前か、完全に消費された後、2時間以内に反応を終了させることが望ましい。そうすることによって、分離の難しい2−トリフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドの生成を効果的に抑制できる。
【0070】
こうしたことから第2工程の反応時間は、反応液の組成をガスクロマトグラフィー等の手段で観測しつつ、当業者により最適化することが望ましい。上述の「特に好ましい反応温度と反応圧力の組み合わせ」の条件では、概ね5時間〜10時間の反応時間が好ましく採用される。
【0071】
第2工程の反応混合物は通常の方法で後処理できる。すなわち、未反応のフッ化水素を分離除去した後、水洗、アルカリ性水溶液(炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など)での洗浄を行い、フッ化水素を系内から除去する。その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
【0072】
第2工程で得られた「フッ素化反応混合物」は、蒸留精製することができ、それによって2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを単離することが好ましい。かかる蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましい(たとえば2100Paでの2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの沸点は72℃)。蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によってフッ化水素を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留等中には、充填剤を詰めることもできる。この蒸留に要求される段数に制限はないが、5〜100段が好ましく、さらに好ましくは10〜50段である。本蒸留操作によって、無色透明の液体2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを留分として単離される。なお、2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドや、それが不完全にフッ素化された化合物の沸点はこれより有意に高い(2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドの沸点は127℃(1470Pa)、2−クロロ−ジフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドの沸点は100℃(2400Pa))ため、これらは、蒸留残渣(釜残物)として容易に分離できる。
【0073】
以下、第3工程について説明する。第3工程は、反応領域において2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドをルイス酸触媒下において水と接触させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを得る工程である。
【0074】
反応領域としてはガラス、カーボンまたはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が塩化水素(塩酸)により腐食されことがあるので、可能な限り、ガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。
【0075】
接触方法は特に限定されず、気相(流通系)または液相(バッチ式)行うことができ、水蒸気との接触または、水との接触によって行うことができる。
【0076】
例を挙げれば、予め反応容器に仕込まれた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドに水の滴下を行うのが一般的であり、好適に採用される。反応に伴い発生する塩化水素ガスは反応領域から排出させ、水、アルカリ性水溶液などでトラップすることができる。
【0077】
本反応を進行させるためには触媒、例えば、塩化第二鉄、塩化クロム、塩化アルミニウム、五塩化アンチモン、三フッ化ホウ素などのルイス酸が使用され、また、これらの触媒を活性炭などの担体に担持して用いても良い。また上記の触媒を添加しなくとも、濃硫酸にて高温に加熱することで、加水分解を起こすことも可能であるが、カルボン酸などへの副反応も懸念されるため、反応の円滑性を保つ意味からも、触媒を用いた方が好ましい。
【0078】
触媒は通常、原料1モルに対して0.0001〜0.5モル添加するが、0.001〜0.2モルが好ましく、0.005〜0.1モルがより好ましい。触媒は反応の進行状況を観察して、適宜加えることもできる。触媒の量が原料1モルに対して0.0001モル未満では反応が途中で停止しやすく、収率が低下する恐れがあるため好ましくなく、1モルを超えると経済的に好ましくない。また、触媒は必要に応じて、反応の途中で追加することもできる。
【0079】
反応温度は使用する触媒の種類により異なるが、通常100〜250℃程度であり、100〜200℃が好ましく、100〜150℃がより好ましい。また、100℃未満では系内に水が溜まり触媒を失活させ反応は殆ど進まず、250℃を超えると分解などにより反応収率が低下するので好ましくない。
【0080】
反応圧力は反応に殆ど影響を及ぼさないので特に加圧することは必要がなく、通常0.05〜1MPa(絶対圧。以下、本明細書において同じ。)であり、0.1〜0.3MPaで行うことができる。
【0081】
反応に使用する水の量は、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリド1モルに対し1モル以上であればよいが、おおよそ1.05〜1.2モルが好ましく、最適化は反応条件を設定するとともに、接触効率を高めるための慣用の手段、例えば、水の導入速度の調節、水の導入方法、撹拌装置、スパージャーなどの使用は有効である。
【0082】
また、本発明の第3工程の加水分解は、溶媒の存在下で行うこともできる。使用される溶媒としては原料および生成物を溶解することができ、加水分解反応で不活性な溶媒であり、さらに生成物と十分な沸点差を有することが好ましく、例えば、トルエン、o−、m−、p−キシレン、1,3,5−メシチレン、トリフルオロベンゼン、o−、m−、p−、ビストリフルオロメチルベンゼンなどが挙げられる。しかし、反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリド、生成物の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドともに液体であり、かつ生成物を十分に溶解させ、溶媒の役割を兼ねるので、敢えて別途溶媒を使用する必要はなく、その方が経済的にも好ましい。
【0083】
第3工程で得られた反応混合物は通常の方法で後処理できる。すなわち、水洗、アルカリ性水溶液(炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など)での洗浄を行い、塩化水素を系内から除去する。その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
【0084】
第3工程の生成物は、その後蒸留することができ、かかる蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましい(たとえば3000Paでの2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの沸点は65℃)。蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によって塩化水素を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留塔中には、充填剤を詰めることもできる。この蒸留に要求される段数に制限はないが、3〜100段が好ましく、さらに好ましくは3〜50段である。
【0085】
蒸留によって、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、無色液体の留分として単離することができる。
【0086】
以下、第4工程(a)(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの還元)について説明する。第4工程(a)は、前記第3工程で得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させ、本発明の目的化合物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールを得る工程である。また、この工程は気相法、液相法のいずれによっても行うことができる。
【0087】
当反応に用いる遷移金属触媒の遷移金属としては、パラジウム、白金、ルテニウム、イリジウムまたはロジウムが反応条件下で腐食を受けにくく、触媒活性も高いので好ましい。この中でパラジウムは取扱いやすく、活性も高いため特に好ましい。複数種類の金属を同時に使用してもよい。遷移金属触媒は、担体に担持させて用いることが好ましく、担体としては活性炭、シリカ、アルミナが使用でき、活性炭が好ましい。担持方法は特に限定されないが、上記金属の金属化合物の溶液に担体を浸漬したり、溶液を担体に噴霧した後、乾燥させ、おおむね150℃〜350℃に加熱しながら水素ガスで還元処理することによって得られる。得られた触媒はそのまま使用しても良いが、適当量の水と混合した「水を含有する触媒(wet品)」として使用すると、取扱いやすく好ましい。またこのようにして調製できる遷移金属触媒としては、市販のもの(例えばパラジウム/活性炭触媒)を用いてもよい。
【0088】
当反応において担体に担持させる遷移金属の量(金属原子に換算した量)の合計値は特に制限はないが、担体100gに対し0.1g〜10gが好ましく、0.2g〜5gが特に好ましい。0.1gに満たないと反応速度が遅くなり、10gを超えると経済的に好ましくない。このようにして調製した遷移金属触媒を、第3工程で得られた原料化合物に対し0.1〜30重量%(水分を除いた重量)用いることが好ましく、1〜10重量%(水分を除いた重量)用いることがさらに好ましい。なお、これらの遷移金属触媒は固相触媒であるから、反応に使用した後、ろ過等の操作によって分離し、再利用することもできる。
【0089】
当反応において遷移金属触媒以外の添加物は必要ないが、酸を添加することにより反応が速やかに進行するため酸の添加は好ましい。使用される酸は硫酸、塩酸、酢酸などが使用されるが酸に特に制限はない。この中で硫酸は取り扱いやすく好ましい。
【0090】
当反応において使用されるプロトン酸の量は基質100gに対し0.01g〜20gが好ましく、0.1g〜5gが特に好ましい。0.01gに満たないと効果が小さくなり、20gを超えると経済的に好ましくない。
【0091】
第4工程(a)の具体的な操作手順に特に制限はないが、例えば次の手順で実施することができる。加圧条件に耐えられるオートクレーブ中に2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを投入する。オートクレーブ内部の材質はガラス、カ−ボンまたはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が酸により腐食されことがあるので、可能な限り、ガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。続いて所定量の遷移金属触媒を加え、容器を密閉し、容器内の撹拌を開始する。水素ガスのボンベに接続して加圧し、加熱する。その後は、所定の温度に維持する様に加温または冷却し、系内が所定の圧力に維持される様に水素ガスを連続的もしくは断続的に供給すればよい。反応中は適宜、サンプリングを行って、NMR、ガスクロマトグラフィー等の分析法で反応の進行状況を測定しながら反応を実施することが好ましい。そして原料が十分に目的物に変換されたか、水素ガスがもはや吸収されなくなるまで反応を続ける。
【0092】
反応温度は40〜150℃が好ましく、50〜100℃が特に好ましい。系内における水素の圧力は常圧(0.1MPa)以上、10MPa以下であることが好ましく、0.3〜2.0MPaが特に好ましい。あまり高い圧力で実施することは、反応性の上では問題ないが、反応器に過大な強度が要求されるなど、工業的な問題が生じるので好ましくない。例えば反応器としてガラス製容器を用いる場合には、圧力の上限は通常2MPa程度であるから、反応器の強度にも注意して圧力の設定を行う必要がある。
【0093】
第4工程(a)が終了した後の反応混合物の精製処理は、通常の有機合成の処理法に基づいて行えばよく、特に制限されない。すなわち、水洗、アルカリ性水溶液(炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など)での洗浄を行い、酸分を系内から除去する。その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
【0094】
第4工程(a)の生成物2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールは、その後蒸留することができ、かかる蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましい。蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によって酸分を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留等中には、充填剤を詰めることもできる。この蒸留に要求される段数に制限はないが、3〜100段が好ましく、さらに好ましくは3〜50段である。
【0095】
蒸留によって、無色透明の液体2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールが留分として単離される。
【0096】
以下、第4工程(b)(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドのアミン化)について、説明する。第4工程(b)は、前記第3工程で得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドをヒドロキシアミンと反応させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムを得(「オキシム化」という)、次いで得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムを遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールを得る(「還元反応」という)工程である。
【0097】
本工程のオキシム化で用いられるヒドロキシアミンは通常、系内においてヒドロキシアミン塩をアルカリ金属水溶液と作用させ発生させる。ヒドロキシアミン塩の種類には制限はないが、塩酸ヒドロキシアミン、硫酸ヒドロキシアミンなどが一般的であり、好適に採用される。また、アルカリ金属水溶液のアルカリ金属の種類にも制限はないが水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが一般的であり、好適に採用される。
【0098】
本発明のオキシム化方法において、アルカリ金属水溶液中のアルカリ金属の量は、使用するヒドキシアミン塩のモル数および原料のモル数の和に対して通常等モル以上であるが、使用するヒドキシアミン塩のモル数および原料のモル数の和に対して1〜5倍モルが好ましく、1〜3倍モルがより好ましい。等モル以下では反応が遅くなるので、好ましくない。一方、5モル以上使用しても反応性の上では問題ないが、反応終了後の過剰アルカリ金属の中和処理量が多くなる。また、アルカリ金属水溶液の量が増えることにより生産性を悪くするなどの工業的な問題が生じるので好ましくない。
【0099】
本工程のオキシム化方法においてアルカリ水溶液の濃度には制限はないが、1重量%〜48重量%が好ましく、5重量%〜30重量%が特に好ましい。1重量%以下ではアルカリ水溶液が多くなり生産性を悪くなり、48重量%を超えても反応性の上では問題ないが、固化、アルカリ金属の析出など操作性の問題が生じるので好ましくない。
【0100】
本反応のオキシム化は一般に溶媒中にて行われる。溶媒としてはヒドロキシアミン塩、アルカリ金属水溶液、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムおよび2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムのアルカリ金属塩を溶解させ、オキシム化に不活性な溶媒で、アルコール、水などが用いられる。アルコールとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、tert−ブタノールなど低級アルコールが好ましく、炭素数の多い高級アルコールは水への溶解が悪いので好ましくない。
【0101】
第4工程(b)のオキシム化の具体的な操作手順に特に制限はないが、例えば次の手順で実施することができる。反応容器に水または溶媒または水及び溶媒の混合液を投入する。続いて所定量のヒドロキシアミン塩を投入する。反応容器内部の材質はガラス、カーボンまたはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が反応後の中和処理時に塩酸を使用するためこの塩酸により腐食されることがあるので、可能な限り、ガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。容器内の撹拌を開始し、冷却しながら所定量のアルカリ金属水溶液を加える。アルカリ金属水溶液の投入方法は一括投入、分割投入、滴下投入などの方法があるが特に制限はなく、設定温度以上にならないように注意しながら投入すればよい。続いて所定量の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを滴下ロート、定量ポンプなどの滴下装置を使用して滴下投入する。滴下投入後も原料が十分に目的物に変換されるまで反応を続ける。反応中は所定の温度を保つように冷却または加温する。反応中は適宜、サンプリングを行って、NMR、ガスクロマトグラフィー等の分析法で反応の進行状況を測定しながら、反応を実施することが好ましい。
【0102】
反応温度は−50〜150℃が好ましく、0〜100℃が特に好ましい。反応圧力は反応に殆ど影響を及ぼさないので特に加圧することは必要がなく、通常0.05〜1MPa(絶対圧。以下、本明細書において同じ。)であり、0.1〜0.3MPaで行うことができる。
【0103】
本工程のオキシム化が終了した後の反応物の精製処理は、通常の有機合成の処理法に基づいて行えばよい。たとえば、塩酸にてpH9〜3に中和すると、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムの結晶が析出する。pH9以上では収率を低下させ、pH3以下では、生成した2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムが2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドとヒドロキシアミンに分解することがあるので、好ましくない。この結晶を濾過により回収し乾燥する。また、塩酸によってpH9〜3の範囲になるまで中和し、次いで酢酸エチル、トルエン、塩化メチレンなどの有機溶媒にて注出し水洗浄を行い酸分を系内から除去し、乾燥剤等で水分を除去した後、溶媒を留去することもできる。
【0104】
本工程のオキシム化で得た反応物は敢えてこれ以上の精製はせずに、そのまま還元反応の原料にする方が好ましい。
【0105】
本工程における還元反応は本工程のオキシム化で得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムを遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させ、本発明の目的化合物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンを得る工程である。
【0106】
当反応に用いる遷移金属触媒の遷移金属としては、パラジウム、白金、ルテニウム、イリジウムまたはロジウムが反応条件下で腐食を受けにくく、触媒活性も高いので好ましい。この中でパラジウムは取扱いやすく、活性も高いため特に好ましい。複数種類の金属を同時に使用してもよい。遷移金属触媒は、担体に担持させて用いることが好ましく、担体としては活性炭、シリカ、アルミナが使用でき、活性炭が好ましい。担持方法は特に限定されないが、上記金属の金属化合物の溶液に担体を浸漬したり、溶液を担体に噴霧した後、乾燥させ、おおむね150℃〜350℃に加熱しながら水素ガスで還元処理することによって得られる。得られた触媒はそのまま使用しても良いが、適当量の水と混合した「水を含有する触媒(wet品)」として使用すると、取扱いやすく好ましい。またこのようにして調製できる遷移金属触媒としては、市販のもの(例えばパラジウム/活性炭触媒)を用いてもよい。
【0107】
本発明の方法において担体に担持させる遷移金属の量(金属原子に換算した量)の合計値は特に制限はないが、担体100gに対し0.1g〜10gが好ましく、0.2g〜5gが特に好ましい。0.1gに満たないと反応速度が遅くなり、10gを超えると経済的に好ましくない。このようにして調製した遷移金属触媒を、第3工程で得られた原料化合物に対し0.1〜30重量%(水分を除いた重量)用いることが好ましく、1〜10重量%(水分を除いた重量)用いることがさらに好ましい。なお、これらの遷移金属触媒は固相触媒であるから、反応に使用した後、ろ過等の操作によって分離し、再利用することもできる。
【0108】
本発明の還元反応方法において原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムは常温で固体であるため、溶媒を使用するのが好ましい。溶媒には特に制限はないが、酢酸エチル、トルエン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどが一般的であり、好適に採用される。
【0109】
当反応において遷移金属触媒以外の添加物は必要ないが、次の式で表される2級アミンの生成を抑制するため、塩化水素またはアンモニアを添加することもでき、通常はその方が好ましい。
【0110】
【化10】

【0111】
還元反応において使用される塩化水素またはアンモニアの量は、基質1モルに対し1〜20モルが好ましく、1〜10モルが特に好ましい。1モルに満たないと効果が小さくなり、20モルを超えると経済的に好ましくない。使用される塩化水素またはアンモニアは通常ガスボンベに充填されたものを使用するが、溶媒に溶解して市販されているもの(例えば塩化水素メタノール溶液、アンモニアメタノール溶液)を用いてもよい。
【0112】
本工程の還元反応の具体的な操作手順に特に制限はないが、例えば次の手順で実施することができる。加圧条件に耐えられるオートクレーブ中に2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムおよび溶媒を投入する。オートクレーブ内部の材質はガラス、カ−ボンまたはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、添加物に塩化水素を使用する場合は金属が塩化水素により腐食されことがあるので好ましくない。続いて所定量の遷移金属触媒を加え、容器を密閉し、容器内の撹拌を開始する。塩化水素またはアンモニアを添加する場合は、塩化水素ガスまたはアンモニアのボンベを接続して所定量を導入する。続いて水素ガスのボンベに接続して加圧し、加熱する。その後は、所定の温度を維持する様に加温または冷却し、系内が所定の圧力に維持される様に水素ガスを連続的もしくは断続的に供給すればよい。反応中は適宜、サンプリングを行って、NMR、ガスクロマトグラフィー等の分析法で反応の進行状況を測定しながら反応を実施することが好ましい。そして原料が十分に目的物に変換されたか、水素ガスがもはや吸収されなくなるまで反応を続ける。
【0113】
反応温度は0〜150℃が好ましく、10〜100℃が特に好ましい。系内における水素の圧力は常圧(0.1MPa)以上、10MPa以下であることが好ましく、0.3〜2.0MPaが特に好ましい。あまり高い圧力で実施することは、反応性の上では問題ないが、反応器に過大な強度が要求されるなど、工業的な問題が生じるので好ましくない。例えば反応器としてガラス製容器を用いる場合には、圧力の上限は通常2MPa程度であるから、反応器の強度にも注意して圧力の設定を行う必要がある。
【0114】
本工程の還元反応が終了した後の反応混合物の精製処理は、通常の有機合成の処理法に基づいて行えばよく、特に制限されない。すなわち、濾過にて触媒を除去後、水洗、アルカリ性水溶液(炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など)での洗浄を行い、その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
【0115】
本工程の蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましく、蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によって酸分を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留塔中には、充填剤を詰めることもできる。この蒸留に要求される段数に制限はないが、3〜100段が好ましく、さらに好ましくは3〜50段である。
【0116】
第4工程(b)の生成物は、その後蒸留することができ、かかる蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましい。蒸留によって、無色透明の液体2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンを留分として単離される。
【0117】
以下、第4工程(c)(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの塩素化)について説明する。
【0118】
第4工程(c)は、反応領域において第3工程で得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを塩素化剤と接触させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドを得る工程である。
【0119】
本反応における塩素化剤としては塩素(Cl2)、POCl3とか、PCl3、PCl5、(CO)2Cl2、SO2Cl2などが挙げられるが、塩素(Cl2)が好ましく、この場合ラジカル開始剤、熱、光などによるラジカル反応にて行うことが特に好ましい。
【0120】
反応領域としてはガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が塩化物に変換され(Feの場合、FeCl3)、これがルイス酸触媒となりフリ−デルクラフツ型の副反応を起こし、ベンゼン核にClが直接結合した化合物が生成することがあるので、可能な限り、ガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。
【0121】
接触方法は特に限定されず、流通系またはバッチ式あるいは半バッチ式で行うことができる。例を挙げれば、予め反応容器に仕込まれた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドに塩素ガスを吹き込むことで行うのが一般的であり、好適に採用される。反応に伴い発生する塩化水素ガスは、未反応の塩素ガスとともに、反応領域から排出させ、水、アルカリ性水溶液などでトラップすることができる。
【0122】
本反応を進行させるためには触媒、例えば、2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、(1−フェニルエチル)アゾジフェニルメタン、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビスイソブチル酸ジメチル、1,1'−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、4,4'−アゾビス(4−シアノペンタン酸)等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ドデカノイル、過酸化ジラウロイル、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ−t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチル−クミル−パーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの過酸化物などのラジカル開始剤、赤燐、五塩化燐、三塩化燐、トリフェニルフォスフィン、亜リン酸トリフェニルなどの燐化合物などが使用され、また、光を照射することが行われる。さらにこれらのラジカル開始の手法を適宜組み合わせて用いても良い。また上記ラジカル開始剤を添加しなくとも、高温(概ね160℃以上)に加熱することで、系内にラジカルが発生し、同様のラジカル反応を起こすことも可能であるが、反応の円滑性を保つ意味からも、開始剤を用いた方が好ましい。
【0123】
触媒は通常、原料1モルに対して0.0001〜1モル添加するが、0.001〜0.1モルが好ましく、0.001〜0.05モルがより好ましい。触媒は反応の進行状況を観察して、適宜追加することもできる。ラジカル開始剤の量が原料1モルに対して0.0001モル未満では反応が途中で停止しやすく、収率が低下する恐れがあるため好ましくなく、1モルを超えると経済的に好ましくない。また、触媒は必要に応じて、反応の途中で追加することもできる。
【0124】
本塩素化反応の実施に際して光照射を行う場合の光源は高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、各種ハロゲン灯、タングステンランプ、発光ダイオード等からなる群より選ばれる少なくとも一種であるが、これらのうち高圧水銀ランプ、タングステンランプが好ましい。
【0125】
反応温度は使用する触媒の種類により異なるが、0〜250℃程度であり、30〜200℃が好ましく、50〜180℃がより好ましい。また、0℃未満では反応は殆ど進まず、250℃を超えると反応収率が低下するので好ましくない。
【0126】
塩素化反応は発熱を伴うので反応温度は外部から加熱または冷却するとともに塩素導入速度を変化させたりまたは塩素ガスを不活性ガスで希釈することで調節することができる。反応圧力は反応に殆ど影響を及ぼさないので、特に加圧することは必要がなく、通常0.05〜1MPa(絶対圧。以下、本明細書において同じ。)であり、0.1〜0.3MPaで行うことができる。
【0127】
反応に使用する塩素量は、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド1モルに対し1モル以上であればよいが、おおよそ1〜1.5モル程度であり、反応装置あるいは反応操作を最適化することで1〜1.2モル程度とすることができる。最適化は反応条件を設定するとともに、塩素化反応が気−液接触反応であることから、接触効率を高めるための慣用の手段、例えば、ガスの導入速度の調節、撹拌装置、ガス吹き込み装置、スパージャーなどの使用、または多段塩素化反応装置による方法を適宜採用することは有効である。
【0128】
また、本発明の第4工程(c)の塩素化は、溶媒の存在下で行うこともできる。使用される溶媒としては原料および生成物を溶解することができ、塩素化反応で不活性な溶媒であり、さらに生成物と充分な沸点差を有することが好ましく、例えば、四塩化炭素、クロロホルム、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、o−、m−、p−ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、モノブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−、3,5−ジクロロベンゾトリフルオリド、3,4,5−トリクロロベンゾトリフルオリドまたはビストリフルオロメチルベンゼンなどが挙げられる。しかし、反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド、生成物の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドともに液体であり、かつ塩素や触媒を十分に溶解させ、溶媒の役割を兼ねるので、敢えて別途溶媒を使用する必要はなく、その方が経済的にも好ましい。
【0129】
第4工程(c)が終了した後の反応物の精製処理は、通常の有機合成の処理法に基づいて行えばよく、特に制限されない。すなわち、水洗、アルカリ性水溶液(炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液など)での洗浄を行い、酸分を系内から除去する。その後、乾燥剤等で水分を除去することもできる。
【0130】
第4工程(c)の生成物は、その後蒸留することができ、かかる蒸留精製は減圧条件で行うことが好ましい。蒸留を行う場合には、通常、前記の後処理によって酸分を除去したものを用いる。この場合、蒸留塔の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を、用いることができる。蒸留塔中には、充填剤を詰めることもできる。この蒸留に要求される段数に制限はないが、3〜100段が好ましく、さらに好ましくは3〜50段である。
【0131】
蒸留によって、無色透明の液体2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールが留分として単離される。
【0132】
以下、第4工程(d)(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの酸化)について、説明する。第4工程(d)は、前記第3工程で得られた2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを酸化剤と接触させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を得る工程である。
【0133】
本工程に用いられる酸化剤には特別の制限はないが、二酸化マンガン、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、クロム酸ナトリウム、クロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム、重クロム酸カリウム、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過酢酸、硫酸、硝酸、過酸化水素、オゾン、酸化銀、硝酸銀、酸化第二銅、水酸化第二銅、二酸化セレンなどが挙げられる。中でも、反応性に優れ、後処理、廃棄物、経済性などにも優れる点から、塩基性水溶液中で酸素(O2)と反応させることが、工業的には特に好ましい。
【0134】
酸素を酸化剤とする場合、塩基性水溶液を構成する塩基としては、生成物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を溶解できるものであれば特に制限はないが、アルカリ金属塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属塩、アルカリ土類金属水酸化物(水酸化カルシウム等)、有機塩基(トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ルチジンなど)が挙げられ、中でもアルカリ金属塩、アルカリ金属水酸化物が好ましい。これらの中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、燐酸三ナトリウム、燐酸三カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムなどが好適に使用され、この中で水酸化ナトリウム、水酸化カリウムは水への溶解度も高く取扱いやすく、特に好ましい。
【0135】
塩基性水溶液を構成する塩基の量は、第3工程で製造された原料に対して通常1モル以上であるが、1〜5モルが好ましく、1〜3モルがより好ましい。1モル以下では、生成する2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を十分溶解できず、5モル以上使用しても反応性の上では問題ないが、塩基性水溶液の容積が増えることにより生産性を悪くするなどの工業的な問題が生じるので、好ましくない。
【0136】
本発明の方法において塩基性水溶液の濃度には制限はないが、1重量%〜30重量%が好ましく、5重量%〜20重量%が特に好ましい。1重量%以下では塩基性水溶液の容積が大きくなり生産性を悪くなり、30重量%を超えるとカニッアロ反応が進行し副生成物を多く生成させ、収率を低下させることがあるために好ましくない。
【0137】
第4工程(d)の具体的な操作手順に特に制限はないが、例えば次の手順で実施することができる。加圧条件に耐えられるオートクレーブ中に2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを投入する。オートクレーブ内部の材質はガラス、カ−ボンまたはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器が好適に採用される。ステンレス鋼、鉄などが内壁となっている反応容器の場合も反応自体は進行するが、金属が塩酸により腐食されことがあるので、可能な限り、ガラス、またはガラス、フッ素樹脂などでライニングされた反応容器を用いた方がよい。続いて所定量のアルカリ金属水溶液等の塩基性水溶液を加え、容器を密閉し、容器内の撹拌を開始する。酸素ガスのボンベに接続して加圧し、加熱する。その後は、所定の温度を維持する様に加温または冷却し、系内が所定の圧力に維持される様、酸素ガスを連続的もしくは断続的に供給すればよい。反応中は適宜、サンプリングを行って、NMR、ガスクロマトグラフィー等の分析法で反応の進行状況を測定しながら、反応を実施することが好ましい。そして原料が十分に目的物に変換されたか、酸素ガスがもはや吸収されなくなるまで反応を続ける。
【0138】
反応温度は50〜150℃が好ましく、60〜100℃が特に好ましい。系内における酸素の圧力は常圧(0.1MPa)以上、10MPa以下であることが好ましく、0.3〜2.0MPaが特に好ましい。あまり高い圧力で実施することは、反応性の上では問題ないが、反応器に過大な強度が要求されるなど、工業的な問題が生じるので好ましくない。例えば反応器としてガラス製容器を用いる場合には、圧力の上限は通常2MPa程度であるから、反応器の強度にも注意して圧力の設定を行う必要がある。
【0139】
第4工程(d)が終了した後の反応物の精製処理は、通常の有機合成の処理法に基づいて行えばよく、特に制限されない。たとえば、塩酸にてpH3〜1まで中和すると、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の結晶が析出する。この結晶を濾過により回収し乾燥する。また、塩酸にてpH3〜1まで中和後、酢酸エチル、トルエン、塩化メチレンなどの有機溶媒にて注出し水洗浄を行い、酸分を系内から除去し、乾燥剤等で水分を除去した後、溶媒を留去することもできる。
【0140】
本工程の精製は有機溶媒による再結晶で行うことができる。再結晶を行う場合には、通常、前記の後処理によって得た結晶を用いる。この場合、再結晶に用いる容器の材質には制限はなく、ガラス製のもの、ステンレス製のもの、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの等を用いることができる。再結晶で用いられる溶媒は2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸が加温によって溶解でき、冷却によって析出するような溶媒であれば特に制限はないが、ヘキサン、ヘプタンなどの飽和炭化水素が好ましい。
【0141】
再結晶した結晶を乾燥すれば、白色の結晶2−トリフルオロメチル−5フルオロ安息香酸が単離される。
【実施例】
【0142】
以下、実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明の実施態様はこれに限られない。実施例中の%は別途注記がない限り、溶媒を除く有機相中各成分のガスクロマトグラフの面積%を表す。
【0143】
[実施例1]
(実施例1−1)塩素化(第1工程)
ジムロ−ト管、温度計、塩素吹き込み管を備えた500ml四つ口フラスコに3,4−ジメチルフルオロベンゼン:248.0g及び2,2’−アゾビスブチロニトリル(AIBN):0.93g(0.28mol%)を仕込み、攪拌しながら内温を60℃に昇温し、塩素ガスを約1.0〜1.1mol/Hrの速度で導入し、反応を開始した。内温を65〜70℃に保ちながら、塩素ガスを7時間供給した。その結果、反応液の塩素化度は3.51となった。
【0144】
その後、内温を180℃に上げ、さらに5時間反応を継続した。反応継続後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが52.2%、異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが44.2%、その他の副生成物として3,4−ビス(ジクロロメチル)フルオロベンゼンが0.3%、2−クロロ−5−フルオロベンザルクロリド及び2−クロロ−4−フルオロベンザルクロリドの合計が0.9%、2−クロロ−4−フルオロベンゾトリクロリド及び2−クロロ−5−フルオロベンゾトリクロリドの合計が2.2%であった。反応液の重量は585.0gであった。この反応液(塩素化反応混合物)は精製することなく、続く(実施例1−2)に使用した。
【0145】
(実施例1−2)フッ素化(第2工程)および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製1Lオ−トクレ−ブに、(実施例1−1)で得られた塩素化反応混合物579.4g及び無水フッ化水素169.3gを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を80℃に昇温し、反応を開始した。内圧が2.0〜2.1MPaになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら、8時間反応した。この時の反応液(有機相)の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが52.6%、異性体である2−トリフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドは0.7%であった。この他に、目的物の過フッ素化体である2−クロロフルオロメチル−4−フルオロベンゾトリフルオリドが2.4%、異性体の過フッ素化体である2−クロロフルオロメチル−5−フルオロベンゾトリフルオリドが1.6%、目的物の中間体である2−クロロジフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが1.1%、異性体が不完全にフッ素化された化合物である2−クロロジフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが21.9%、同じく異性体が不完全にフッ素化された化合物である2−ジクロロフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが11.7%、未反応の異性体2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが1.4%であった。
【0146】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は445.1gであった。
【0147】
得られたフッ素化反応混合物をディクソン(Dixon)パッキンを充填した45cmの蒸留塔(理論段数10段)で蒸留精製した。
【0148】
この蒸留によって2000〜2100Pa、温度72〜76℃の留分を分取したところ、純度95.3%の目的物が164.5g得られた。塩素化原料の3,4−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は33.3%であった。
[2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの物性データ]
1H−NMR(基準物質:TMS,溶媒:CDCl3
δ ppm:7.04(d,1.7Hz、1H),7.18(mlut、2.7Hz、7.4Hz、8.8Hz、1H),7.64(dd、5.4Hz、8.8Hz、1H),7.82(dd、2.7Hz、9.3Hz、1H)
19F−NMR(基準物質:CCl3F,溶媒:CDCl3
δ ppm:−58.36(3F)、−105.13(1F)
GLC−MS
m/z(rel.intensity):246(M+、11.4)、211(100)、176(46.6)、107(12.3)、88(17.4)
形状:無色透明液体。
【0149】
[実施例2]
(実施例2−1)塩素化(第1工程)
ジムロ−ト、温度計、塩素吹き込み管を備えた500ml四つ口フラスコに3,4−ジメチルフルオロベンゼン248.0g、及びAIBN0.93g(0.28mol%)を仕込み、攪拌しながら内温を60℃に昇温し、塩素ガスを約1.0〜1.1mol/Hrの速度で導入し反応を開始した。内温を65〜70℃に保ちながら、塩素ガスを7時間供給した。7時間後の反応液の塩素化度は3.60であった。その後、ジ−t−ブチルパ−オキサイド1.46g(0.50mol%)を添加すると共に130℃に昇温し、10時間反応を継続した。10時間後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが52.6%及び異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが44.9%、その他の副生成物として3,4−ビス(ジクロロメチル)フルオロベンゼンが1.4%、2−クロロ−5−フルオロベンザルクロリド及び2−クロロ−4−フルオロベンザルクロリドの合計が0.3%、2−クロロ−5−フルオロベンゾトリクロリド及び2−クロロ−5−フルオロベンゾトリクロリドの合計が0.4%であった。反応液の重量は591.2gであった。この反応液(塩素化反応混合物)は精製することなく、続く(実施例2−2)に使用した。
【0150】
(実施例2−2)フッ素化(第2工程)および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製1Lオ−トクレ−ブに、(実施例2−1)で得られた塩素化反応混合物587.3g及び無水フッ化水素237.3gを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を70℃に昇温し、反応を開始した。内圧が2.0〜2.1MPaになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら、9時間反応した。9時間後の反応液の組成をガスクロマトグラフィーで測定したところ、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが57.2%、異性体のフッ素化物である2−トリフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドは0.2%であった。また、2−クロロフルオロメチル−4−フルオロベンゾトリフルオリドが2.4%、異性体の過フッ素化体である2−クロロフルオロメチル−5−フルオロベンゾトリフルオリド、目的物の中間体である2−クロロジフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが1.1%、異性体が不完全にフッ素化された2−クロロジフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが16.9%、同じく異性体が不完全にフッ素化された2−ジクロロフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが15.5%、未反応の異性体2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが3.2%であった。反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は483.6gであった。
【0151】
得られたフッ素化反応液を、Dixonパッキンを充填した45cmの蒸留塔で蒸留精製した。この蒸留によって2270〜2400Pa、温度77〜81℃の留分を分取したところ、純度97.6%の目的物が224.5g得られた。塩素化原料3,4−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は45.4%であった。
【0152】
[実施例3]
(実施例3−1)塩素化(第1工程)
ジムロ−ト管、温度計、塩素吹き込み管を備えた500ml四つ口フラスコに3,4−ジメチルフルオロベンゼン248.0g及びAIBN0.93g(0.28mol%)を仕込み、攪拌しながら内温を60℃に昇温し、塩素ガスを約1.0〜1.1mol/Hrの速度で導入し反応を開始した。内温を65〜70℃に保ちながら、塩素ガスを7時間供給した。7時間後の反応液の塩素化度は3.55であった。その後、AIBN0.93g(0.28mol%)を1時間毎に添加しながら5時間反応を継続した。5時間後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが55.1%、異性体である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが42.4%、その他副生成物として3,4−ビス(ジクロロメチル)フルオロベンゼンが1.0%、2−クロロ−5−フルオロベンザルクロリド及び2−クロロ−4−フルオロベンザルクロリドの合計が0.1%、2−クロロ−5−フルオロベンゾトリクロリド及び2−クロロ−5−フルオロベンゾトリクロリドの合計が0.2%であった。反応液の重量は592.8gであった。この反応液(塩素化反応混合物)は精製することなく、続く(実施例3−2)に使用した。
【0153】
(実施例3−2)フッ素化(第2工程)および蒸留精製
攪拌機、圧力調整弁を備えた冷却還流管、熱電対、圧力計、サンプリング管を備えた金属製1Lオ−トクレ−ブに、(実施例3−1)で得られた塩素化反応混合物589.8g及び無水フッ化水素238.7gを仕込み密閉とし、撹拌しながら内温を70℃に昇温し、反応を開始した。内圧が3.0〜3.1MPaになるように圧力調整弁を調整し、反応の進行と共に発生する塩化水素を圧力調整弁から系外へ放出しながら、8時間反応した。8時間後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが58.5%、異性体のフッ素化物である2−トリフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドは0.1%であった。また、目的物の過フッ素化体である2−クロロフルオロメチル−4−フルオロベンゾトリフルオリドが2.4%、異性体の過フッ素化体である2−クロロフルオロメチル−5−フルオロベンゾトリフルオリドが0.3%、目的物の中間体である2−クロロジフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが1.2%、異性体が不完全にフッ素化された2−クロロジフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが13.9%、同じく異性体が不完全にフッ素化された2−ジクロロフルオロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが17.0%、未反応の異性体2−トリクロロメチル−4−フルオロベンザルクロリドが5.1%であった。反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は485.8gであった。
【0154】
得られたフッ素化反応混合物を、Dixonパッキンを充填した45cmの蒸留塔で蒸留精製した。この蒸留によって2270〜2400Pa、温度77〜80℃の留分を分取したところ、純度98.4%の目的物が233.5g得られた。塩素化原料の3,4−ジメチルフルオロベンゼンからの総合収率は47.3%であった。
【0155】
[実施例4]2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドの加水分解
(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの合成:第3工程)
【0156】
【化11】

【0157】
(実施例4−1)
ジムロート管、温度計および滴下ロートを備えた500ml四つ口フラスコに2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリド(純度98.4%)246.0g及び塩化第二鉄(無水)3.2g(2.0mol%)および滴下ロートに水19.8gを仕込み、攪拌しながら内温を110℃に昇温した。滴下ロ−トより水の滴下を開始し、反応を開始した。内温を105〜115℃に保ちながら、水19.8gを2時間掛けて滴下した。水の滴下終了後、内温を120℃に上げ、さらに1時間反応を継続した。反応継続後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが99.1%、原料である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが0.1%であった。
【0158】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄を2回した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は179.6gであった。
【0159】
得られた加水分解反応液を、Dixonパッキンを充填した45cmの蒸留塔(理論段数10段)で蒸留精製した。
【0160】
この蒸留によって3000〜3100Pa、温度69〜72℃の留分を分取したところ、純度99.8%の目的物が152.7g得られた。加水分解原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドからの総合収率は85.0%であった。
【0161】
(実施例4−2)
ジムロ−ト管、温度計および滴下ロートを備えた500ml四つ口フラスコに2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリド(純度98.4%)246.0g、および塩化第二鉄(無水)3.2g(2.0mol%)、および滴下ロートに水19.8gを仕込み、攪拌しながら内温を120℃に昇温した。滴下ロートより水の滴下を開始し、反応を開始した。内温を115〜125℃に保ちながら、水19.8gを2時間掛けて滴下した。水の滴下終了後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが98.9%、原料である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが0.1%であった。
【0162】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄を2回した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は176.5gであった。
【0163】
得られた加水分解反応液を、Dixonパッキンを充填した15cmの蒸留塔(理論段数3〜4段)で蒸留精製した。
【0164】
この蒸留によって2800〜2900Pa、温度64〜65℃の留分を分取したところ、純度99.5%の目的物が150.0g得られた。加水分解原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドからの総合収率は78.1%であった。
【0165】
(実施例4−3)
ジムロート管、温度計および滴下ロートを備えた500ml四つ口フラスコに2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリド(純度98.4%)246.0g、及び塩化第二鉄(無水)6.4g(4.0mol%)、及び滴下ロートに水19.8gを仕込み、攪拌しながら内温を110℃に昇温した。滴下ロートより水の滴下を開始し、反応を開始した。内温を105〜115℃に保ちながら、水19.8gを2時間掛けて滴下した。水の滴下終了後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが98.9%、原料である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンザルクロリドが0.1%であった。
【0166】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄を2回した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は174.3gであった。得られた加水分解反応液をDixsonパッキンを充填した15cmの蒸留塔(理論段数3〜4段)で蒸留精製した。
【0167】
この蒸留によって3200〜3300Pa、温度65〜66℃の留分を分取したところ、純度99.5%の目的物が161.6g得られた。加水分解原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドからの総合収率は84.2%であった。
【0168】
[実施例5] 2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの還元
(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールの合成:第4工程(a))
【0169】
【化12】

【0170】
(実施例5−1)
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えたガラス製500mlオ−トクレーブに、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)192.0g、5%−Pd/C(50%含水品)3.84gを仕込み、撹拌を開始し、窒素及び水素置換後、水素を導入し、圧力0.5MPaすると共に内温80℃とし10時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール98.5%、原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド0.4%であった。
【0171】
反応終了後、回収した反応液を、60℃を保ちながら濾過して触媒を取り除き、濾液で得られた反応液の重量は191.2gであった。この濾液の有機物を蒸留精製し、1600Pa、温度85〜86℃の留分を分取したところ、純度99.9%の目的物が160.8g得られた。還元反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は82.3%であった。
【0172】
(実施例5−2)
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えたガラス製500mlオ−トクレーブに、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.4%)192.0g、濃硫酸1.9g、5%−Pd/C(50%含水品)3.84gを仕込み、撹拌を開始した。窒素及び水素置換後水素を導入し、圧力0.5MPaすると共に内温60℃とし5時間反応した。反応後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール98.2%、原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド0.4%であった。
【0173】
反応終了後、回収した反応液を、60℃を保ちながら濾過して触媒を取り除き、酢酸エチル200ml添加後水洗浄を行った。有機物相を分離し硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をし、濾液をエバポレーションにて溶媒留去した。得られた粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールの重量は188.9gであった。この濾液の有機物を蒸留精製し、2000〜1800Pa、温度90〜91℃の留分を分取したところ、純度99.8%の目的物が156.6g得られた。還元反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は80.7%であった。
【0174】
(実施例5−3)
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えたガラス製500mlオ−トクレーブに、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.4%)96.0g、エタノ−ル(溶媒)96.0g、濃硫酸1.0g、5%−Pd/C(50%含水品)1.92gを仕込み、撹拌を開始し、窒素及び水素置換後、水素を導入し圧力0.5MPaすると共に、内温60℃とし2時間反応した。反応後の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール91.3%、原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド0.1%であった(溶媒を除いた組成比。)。
【0175】
反応終了後、回収した反応液を、濾過して触媒を取り除き、酢酸エチル200ml添加後水洗浄を行った。有機物相を分離し硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をし、濾液をエバポレーションにて溶媒留去した。得られた粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールの重量は94.2gであった。反応液の有機物を蒸留精製し、1600〜1700Pa、温度86〜87℃の留分を分取したところ、純度99.8%の目的物が64.0g得られた。還元反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は65.9%であった。
【0176】
[実施例6]2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドのオキシム化及び還元(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンの合成:第4工程(b))
【0177】
【化13】

【0178】
(実施例6−1)
ジムロート管、温度計、滴下ロートを備えた500ml四つ口フラスコに塩酸ヒドロキシアミン38.2g及びメタノ−ル191.1gを仕込み、攪拌しながら水または氷浴にて冷却し内温を20〜30℃に保ちながら、滴下ロートを使用して25%水酸化ナトリウム水溶液192.0gを約1時間掛けて滴下した。その後、内温を20〜30℃に保ちながら滴下ロートを使用して、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)96.0gを1時間掛けて滴下した。滴下後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析(一部サンプリングし、塩酸によりpH=5〜3に中和後、酢酸エチルにて抽出したものを分析した。)から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムが98.1%、及び原料である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンズアルデヒドが0.1%であった(溶媒を除いた組成比。)。反応終了後、35%塩酸:64.3gを添加してpH=5に中和した。さらに酢酸エチル200mlにて抽出後、有機物相を分離し硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液をエバポレーションにて溶媒留去し、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム100.3gを得た。還元反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は95.1%であった。この反応液は精製することなく、続く還元反応に使用した。
【0179】
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えたガラス製1Lオートクレーブに、前工程で製造した2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム(純度98.1%品)100.3g、5%−Pd/C(50%含水品)8.4g、塩化水素34.7g、メタノ−ル475.6gを仕込み、撹拌を開始し、窒素及び水素置換後、水素を導入し、圧力0.5MPaにすると共に内温60℃とし、10時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミン88.4%、原料である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム1.1%、その他2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール6.2%、2級アミン3.1%であった。反応終了後、回収した反応液を、濾過して触媒を取り除き、エバポレーションにてメタノール及び過剰の塩化水素を除去した。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンの塩酸塩が得られたので、10%−水酸化ナトリウム水溶液でアルカリ性になるように洗浄したところ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが分離した。これをn−ヘキサンで抽出し有機物を水洗浄した。洗浄後の有機物相を分離し、硫酸マグネシウムを加え攪拌後濾過をした。濾液の有機物を再度エバポレーションにてn−ヘキサンを除去したところ、62.8gの粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが得られた。これを蒸留精製し、3200Pa〜3500Pa、温度84〜85℃の留分を分取したところ、純度99.0%の目的物が50.1g得られた。還元反応の収率は54.5%(原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は51.9%)であった。
【0180】
【化14】

【0181】
(実施例6−2)
ジムロート管、温度計、滴下ロートを備えた500ml四つ口フラスコに塩酸ヒドロキシアミン38.2g及び水200.0を仕込み、攪拌しながら水または氷浴にて冷却し内温を20〜30℃に保ちながら、滴下ロートを使用して25%水酸化ナトリウム水溶液192.0gを約1時間掛けて滴下した。その後、内温を20〜30℃に保ちながら滴下ロートを使用して、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)96.0gを1時間掛けて滴下した。滴下後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析(一部サンプリングし、塩酸によりpH=5〜3に中和後、酢酸エチルにて抽出したものを分析した。)から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムが98.7%、及び原料である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンズアルデヒドが0.2%であった(溶媒を除いた組成比。)。反応終了後、35%塩酸65.0gを添加にてpH=5に中和した。さらに酢酸エチル200mlにて抽出後、有機物相を分離し硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液をエバポレーションにて溶媒留去した。得られた2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムの重量は100.1gであった。還元反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は93.4%であった。この反応液は精製することなく、続く還元反応に使用した。
【0182】
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えたガラス製1Lオートクレーブに、前工程で製造した2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム(純度98.1%品)100.3g、5%−Pd/C(50%含水品)4.1g、アンモニア16.2g、メタノール476.2gを仕込み、撹拌を開始し、窒素及び水素置換後水素を導入し、圧力0.5MPaにすると共に内温30℃とし、3時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミン96.9%、原料である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム0.2%、その他2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール0.8%、2級アミン1.3%であった。反応終了後、回収した反応液を、濾過して触媒を取り除き、エバポレーションにてメタノール及び過剰の塩化水素を除去した。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンの塩酸塩が得られたので、10%−水酸化ナトリウム水溶液でアルカリになるように洗浄したところ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが分離した。これをn−ヘキサンで抽出し有機物を水洗浄した。洗浄後の有機物相を分離し、硫酸マグネシウムを加え攪拌後濾過をした。濾液の有機物を再度エバポレーションにてn−ヘキサンを除去したところ、84.7gの粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが得られた。これを蒸留精製し、3000Pa〜3200Pa、温度82〜83℃の留分を分取したところ純度99.0%の目的物が78.6g得られた。還元反応の収率は85.5%(原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は81.5%)であった。
【0183】
(実施例6−3)
ジムロート管、温度計、滴下ロートを備えた500ml四つ口フラスコに塩酸ヒドロキシアミン38.2g及び水200.0を仕込み、攪拌しながら水または氷浴にて冷却し内温を30〜40℃に保ちながら、滴下ロートを使用して25%水酸化ナトリウム水溶液192.0gを約1時間掛けて滴下した。その後、内温を45〜55℃に保ちながら滴下ロートを使用して2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)96.0gを1時間掛けて滴下した。滴下後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析(一部サンプリングし、塩酸によりpH=5〜3に中和後、酢酸エチルにて抽出したものを分析した。)から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムが99.0%及び原料である2−トリクロロメチル−4−フルオロベンズアルデヒドが0.1%であった(溶媒を除いた組成比。)。反応終了後、35%塩酸64.6gを添加してpH=5に中和した。さらに酢酸エチル200mlにて抽出後、有機物相を分離し硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液をエバポレーションにて溶媒留去し得られた2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシムの重量は99.6gであった。還元反応原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は95.3%であった。この反応液は精製することなく、続く還元反応に使用した。
【0184】
攪拌機、熱電対、圧力計、水素導入管、脱気弁を備えたガラス製1Lオートクレーブに、前工程で製造した2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム(純度99.0%品)99.6g、5%−Pd/C(50%含水品)4.0g、メタノ−ル:476.3gを仕込み、撹拌を開始し、窒素及び水素置換後水素を導入し、圧力0.5MPaにすると共に内温30℃とし、3時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析から目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミン95.3%、原料である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドオキシム0.5%、その他2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール0.1%、2級アミン2.9%であった。反応終了後、回収した反応液を、濾過して触媒を取り除き、エバポレーションにてメタノール及び過剰の塩化水素を除去した。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンの塩酸塩が得られたので、10%−水酸化ナトリウム水溶液でアルカリになるように洗浄したところ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが分離した。これをn−ヘキサンで抽出し有機物を水洗浄した。洗浄後の有機物相を分離し、硫酸マグネシウムを加え攪拌後濾過をした。濾液の有機物を再度エバポレーションにてn−ヘキサンを除去したところ、86.1gの粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンが得られた。これを蒸留精製し、3000Pa〜3200Pa、温度82〜83℃の留分を分取したところ純度99.5%の目的物が74.0g得られた。還元反応の収率は78.8%(原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は76.7%)であった。
【0185】
[実施例7]2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの塩素化
(2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドの合成:第4工程(c))
(実施例7−1)
ジムロート管、温度計、塩素吹き込み管を備えた300ml四つ口フラスコに2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)192.0g及びAIBN0.82g(0.5mol%)を仕込み、攪拌しながら内温を60℃に昇温し、塩素ガスを約0.3〜0.35mol/Hrの速度で導入し、反応を開始した。内温を65〜70℃に保ちながら、塩素ガスを3時間供給した。3時間後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドが96.6%及び原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが0.2%であった。
【0186】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は220.4gであった。
【0187】
得られたフッ素化反応液をDixonパッキンを充填した45cmの蒸留塔(理論段数10段)で蒸留精製した。この蒸留によって1700〜1900Pa、温度73〜74℃の留分を分取したところ、純度99.3%の目的物が191.3g得られた。塩素化原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は83.9%であった。
【0188】
(実施例7−2)
ジムロ−ト、温度計、塩素吹き込み管を備えた300ml四つ口フラスコに2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)192.0g及びナイパーBW(ベンゾイルパーオキサイド)3.23g(1.0mol%)を仕込み、攪拌しながら内温を70℃に昇温し、塩素ガスを約0.3〜0.35mol/Hrの速度で導入し反応を開始した。内温を75〜85℃に保ちながら、塩素ガスを3時間供給した。3時間後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドが94.9%及び原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが0.2%であった。
【0189】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は224.7gであった。
【0190】
得られたフッ素化反応液をDixonパッキンを充填した45cmの蒸留塔(理論段数10段)で蒸留精製した。この蒸留によって1300〜1400Pa、温度69〜70℃の留分を分取したところ、純度99.0%の目的物が200.2g得られた。塩素化原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は87.8%であった。
【0191】
(実施例7−3)
ジムロート管、温度計、塩素吹き込み管を備えた300ml四つ口フラスコに2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.6%)192.0g及びパーブチルD(t−ブチルパーオキサイド)1.46g(1.0mol%)を仕込み、攪拌しながら内温を120℃に昇温し、塩素ガスを約0.3〜0.35mol/Hrの速度で導入し反応を開始した。内温を125〜130℃に保ちながら、塩素ガスを3時間供給した。3時間後の反応液の組成は、ガスクロマトグラフィーの分析から、目的物である2−トリクロロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドが95.6%及び原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドが0.4%であった。
【0192】
反応終了後、回収した反応液を、水洗浄、炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、さらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした。濾液で得られた反応液の重量は220.6gであった。
【0193】
得られたフッ素化反応液をDixonパッキンを充填した45cmの蒸留塔(理論段数10段)で蒸留精製した。
【0194】
この蒸留によって1700〜1900Pa、温度72〜73℃の留分を分取したところ、純度99.3%の目的物が198.3g得られた。塩素化原料の2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの総合収率は87.0%であった。
【0195】
[実施例8]2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの酸化
(2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の合成:第4工程(d))
(実施例8−1)
攪拌機、熱電対、圧力計、酸素導入管、脱気弁を備えた金属製1Lオ−トクレ−ブに、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.8%品)194.0g、15%水酸化ナトリウム水溶液533.3gを仕込み、撹拌を開始し、酸素置換後酸素を導入し、圧力0.5MPaにすると共に、内温80℃昇温した。反応温度75〜85℃を保ちながら6時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析(一部サンプリングし、塩酸によりpH=1に調整し、酢酸エチルにて抽出したものを分析した。)から目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸94.3%、原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド1.1%、その他2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコール3.5%であった。反応終了後、回収した反応液を35%塩酸水溶液250.3gを添加し、pH=1とした。酢酸エチル500mlにて抽出後、二層分離した濾液の有機物をさらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした後エバポレーションにて酢酸エチルを除去し193.6gの粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を得た。この粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸及びn−ヘキサン400mlをジムロート管、温度計を備えた1L四ツ口フラスコに仕込み、加熱して完全溶解後、氷浴にて10℃以下まで冷却し再結晶を行った。析出した2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の結晶を濾過にて回収し乾燥機で乾燥し、純度99.6%の2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸160.8gを得た。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの収率は76.6%であった。
【0196】
(実施例8−2)
攪拌機、熱電対、圧力計、酸素導入管、脱気弁を備えた金属製1Lオ−トクレ−ブに、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.8%品)194.0g、7.5%水酸化ナトリウム水溶液640.0gを仕込み、撹拌を開始し、酸素置換後、酸素を導入し、圧力0.5MPaにすると共に、内温60℃に昇温した。反応温度60〜70℃を保ちながら3時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析(一部サンプリングし、塩酸によりpH=1に調整し、酢酸エチルにて抽出したものを分析した。)から目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸99.3%、原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド0.7%であった。反応終了後、回収した反応液を35%塩酸水溶液156.4gを添加しpH=1とした。酢酸エチル500mlにて抽出後、二層分離した濾液の有機物をさらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした後、エバポレーションにて酢酸エチルを除去し、202.6gの粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を得た。この粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸及びn−ヘキサン400mlをジムロート管、温度計を備えた1L四つ口フラスコに仕込み、加熱して完全溶解後、氷浴にて10℃以下まで冷却し再結晶を行った。析出した2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の結晶を濾過にて回収し、乾燥機で乾燥し、純度99.6%の2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸185.4gを得た。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの収率は88.3%であった。
【0197】
(実施例8−3)
攪拌機、熱電対、圧力計、酸素導入管、脱気弁を備えた金属製1Lオ−トクレ−ブに、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド(純度99.8%品)194.0g、5%水酸化ナトリウム水溶液800.0gを仕込み、撹拌を開始し、酸素置換後酸素を導入し、圧力0.5MPaにすると共に、内温80℃に昇温した。反応温度75〜85℃を保ちながら3時間反応した。この時の反応液の組成はガスクロマトグラフィーの分析(一部サンプリングし、塩酸によりpH=1に調整し、酢酸エチルにて抽出したものを分析した。)から目的物である2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸99.5%、原料である2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒド0.5%であった。反応終了後、回収した反応液を35%塩酸水溶液155.0gを添加し、pH=1とした。酢酸エチル500mlにて抽出後、二層分離した濾液の有機物をさらに水洗浄した。洗浄後の反応液に硫酸マグネシウムを加え、攪拌後濾過をした後、エバポレーションにて酢酸エチルを除去し、199.2gの粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸を得た。この粗2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸及びn−ヘキサン400mlをジムロート管、温度計を備えた1L四つ口フラスコに仕込み、加熱して完全溶解後、氷浴にて10℃以下まで冷却し再結晶を行った。析出した2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の結晶を濾過にて回収し、乾燥機で乾燥し、純度99.8%の2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸184.8gを得た。2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドからの収率は88.0%であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
次の3工程を含む、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドの製造方法。
第1工程:3,4−ジメチルフルオロベンゼンを塩素(Cl2)と反応させ、塩素化反応混合物を得る工程。
第2工程:前記、塩素化反応混合物を、液相でフッ化水素(HF)と反応させ、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを含む反応混合物を得る工程。
第3工程:前記2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを、ルイス酸触媒存在下、水と接触させ、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを得る工程。
【請求項2】
請求項1の方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させることを特徴とする、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアルコールの製造方法。
【請求項3】
請求項1の方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、ヒドロキシルアミンまたはその塩と反応させ、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドキシムを得、さらに該2−トリクロロメチル−5−フルオロベンズアルドキシムを、遷移金属触媒の存在下、水素(H2)と反応させることを特徴とする、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンジルアミンの製造方法。
【請求項4】
請求項1の方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、塩素化剤と反応させることを特徴とする、2−トリクロロメチル−5−フルオロベンゾイルクロリドの製造方法。
【請求項5】
請求項1の方法で得られた、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンズアルデヒドを、酸化剤と反応させることを特徴とする、2−トリフルオロメチル−5−フルオロ安息香酸の製造方法。
【請求項6】
第1工程の反応をラジカル開始剤の存在下、もしくは光照射下で行うことを特徴とする、請求項1乃至請求項5の何れかに記載の方法。
【請求項7】
第2工程の反応を、加圧条件下で行うことを特徴とする、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の方法。
【請求項8】
第2工程によって得られた反応混合物を精製し、2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを単離した後に、この2−トリフルオロメチル−5−フルオロベンザルクロリドを用いて第3工程の反応を実施することを特徴とする、請求項1乃至請求項7の何れかに記載の方法。

【公開番号】特開2006−160635(P2006−160635A)
【公開日】平成18年6月22日(2006.6.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−351728(P2004−351728)
【出願日】平成16年12月3日(2004.12.3)
【出願人】(000002200)セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Fターム(参考)】