JP2008536895A

JP2008536895A - フルオロベンゼン誘導体から１，３，５−トリフルオロ−２，４，６−トリクロロベンゼンを製造する方法

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Publication number: JP2008536895A
Application number: JP2008507095A
Authority: JP
Inventors: ラック，ミカエル; ペールシュミット，セバスティアン; ブディッヒ，マヌエル; マイワルド，ヴォルカー; カイル，ミヒャエル; ウルフ，ベルンド
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2008-09-11
Also published as: IL185855A; BRPI0610721A2; US20080214878A1; WO2006111583A1; CN101160278A; EP1874715A1; IL185855A0; US7595426B2; CN101160278B; AR056982A1

Abstract

フルオロベンゼンから1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを製造する方法であって、以下の工程：Ａ）式II[式中、Xはフッ素またはHであり、Zはニトロ、ブロモまたはクロロであり、nは0または1〜4である]のフルオロベンゼン誘導体を塩素化する工程；ならびにＢ）蒸留残留物をフッ素化し、1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを蒸留により分離して製造する工程を含む、上記製造方法。

【選択図】なし

Description

本発明は、フルオロベンゼンから式I：

の1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを調製する方法に関し、以下の工程：
Ａ）式II：

[式中、Xはフッ素または水素であり、Zはニトロ、臭素または塩素であり、nは0または1〜4である]
のフルオロベンゼンを塩素化する工程；および
Ｂ）工程Ａ由来で得られた反応生成物をフッ素化し、得られた式Iの1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを蒸留により単離する工程
を含む。

さらに、本発明は留去された反応生成物を工程Ｃ）において水素化脱塩素化することにより1,3,5-トリフルオロベンゼンを形成することによる1,3,5-トリフルオロベンゼンを調製する方法に関する。

本発明の目的は、工業規模でほぼ純粋なトリフルオロトリクロロベンゼンまたはトリフルオロベンゼンの調製を行うことができ、ヘキサクロロベンゼンの遊離および取り扱いを回避する経済的な方法を提供することである。

それに応じて、我々は冒頭で定義した方法を見出した。

個々の反応自体は、非特許文献１で知られており、該文献は、FeCl₃触媒の存在下でフルオロベンゼンを塩素化することで初めに4-クロロフルオロベンゼンが得られること、過剰の塩素を使用する場合には、2,4-および3,4-ジクロロフルオロベンゼンの異性体混合物として得られることを教示している。

UV照射下、100℃でFe粉を添加してフルオロベンゼンを塩素化することでフルオロペンタクロロベンゼンおよび主成分としてヘキサクロロベンゼンが得られる。AlCl₃を添加する類似の反応では8％収率で主成分として1,2,4-トリクロロフルオロベンゼンが得られる(非特許文献２を参照)。

特許文献１、特許文献２、特許文献３および非特許文献３には、KFを用い、様々な触媒を使用するヘキサクロロベンゼンのフッ素化が記載されている。記載された方法で異性体混合物が得られることがある。

特許文献４には、パラジウム触媒の存在下、水素を用いて1,3-ジクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンを脱塩素化することが記載されている。

非特許文献４には、NiCl₂およびビピリジンの存在下、亜鉛を用いて1,3,5-トリクロロトリフルオロベンゼンを脱ハロゲン化し、1,3,5-トリフルオロベンゼンを得ることが記載されている。
US 6 265 627 US 6 215 032 RU 20 84 437 JP 04224535 J. Indian Chem. Soc. vol. 21, pp.112-14 (1944) Chem. Ber., vol. 91, pp. 2605-7 (1958) Russ. J. of Appl. Chem., vol. 73, 3, pp. 522-23 (2000) Russ. J. of Org. Chem., vol. 36, 1, pp. 132-33 (2000)

既知の方法は、工業規模で実施するには致命的な欠点を有している。いくつかの方法は高価な出発物質から始まり、異性体混合物の生成や、または欧州連合においてPOP(残留性有機汚染物質)として分類されているヘキサクロロベンゼンを取り扱うことを要する。ヘキサクロロベンゼンの取り扱いは避けるべきである。これを回避するには、装置に多額の費用が必要となる。ヘキサクロロベンゼンフリーの方法は通常、比較的高価な出発物質から始まる。フルオロベンゼンの塩素化における副生成物であるヘキサクロロベンゼンを完全に回避することは、多大な技術的困難を有することでのみ可能となる。

従って、記載された合成は、経済的および実用的な理由により工業的な方法には不適切である。

本発明の方法は、洗練された手段で、既知の方法の欠点を克服している。該方法は容易に入手可能な出発物質から始まり、入手容易な試薬を使用し、そして形成した副生成物は新たな反応へ再循環されるか、あるいは該方法の過程において最終生成物に変換される。

本発明の方法は、フッ素化反応における式IIIのクロロフルオロベンゼンへの別の出発物質として使用することができるヘキサクロロベンゼンの形成を気にすることなく、工程Ａ）における塩素化を最適化し、式IIIのクロロフルオロベンゼンの収率が最大となるようにすることができる。

該方法の実施形態において、工程Ａ）およびＢ）は、工程Ａ）の反応生成物である中間体を単離することなく進行する。該方法は好ましくはワンポット反応として行われる。

塩素化後に、もし大量の低塩素化の副生成物[すなわち、式IIの化合物（式中、Zはニトロもしくは臭素であり、および／または添え字nは4ではない）]が反応溶液に残っているならば、該反応溶液を蒸留し(工程Ａ２)、上記の低塩素化の副生成物を分離することができる。

この場合において、工程Ａ）は２つのサブ工程Ａ１）およびＡ２）を含み、本発明の方法は以下の通りである：
Ａ１）式II：

[式中、Xはフッ素または水素であり、Zはニトロ、臭素または塩素であり、nは0または1〜4である]
のフルオロベンゼン誘導体を塩素化し；
Ａ２）主成分として、式III：

[式中、Yは、塩素またはフッ素である]
のクロロフルオロベンゼンを含む反応混合物から蒸留によって揮発性成分を分離し；
Ｂ）蒸留残留物をフッ素化し、得られた式Iの1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを蒸留によって単離する。

1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンの望ましい純度によって、塩素化後に低塩素化副生成物の割合が1重量%、2重量%または最大で5重量%を超える場合に、この方法の変形が問題となる。

本発明の方法において、工程Ａ１）の低塩素化生成物は蒸留により分離され、工程Ａ）またはＡ１)の新たな反応に再循環される一方で、フッ素−塩素交換によって形成された過剰塩素化生成物であるヘキサクロロベンゼンは、主生成物である式IIIのクロロフルオロベンゼンと一緒に、蒸留底部(distillation bottoms)に留まり、工程Ｂ）でフッ素化され、式Iのトリクロロトリフルオロベンゼンを生成する。従って、本発明の方法は処分しなければならない塩素化炭化水素を生成しない。

工程Ａ）またはＡ１）における塩素化は、有利には、元素状塩素を使用し、-10〜50℃、好ましくは-5〜15℃、特に好ましくは+5〜15℃の温度で、ルイス酸、例えばFe、FeCl₃、Al、AlCl₃、SbCl₅、SbCl₃、BF₃、BF₃xOR₂（ここで、RはC₁-C₄-アルキルである）、TiCl₄、SiCl₄、SnCl₄、ZnCl₂、好ましくはFeCl₃およびAlCl₃、特に好ましくはAlCl₃の存在下で行われる。

適切な溶媒は脂肪族炭化水素、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサンおよび石油エーテル、ハロゲン化炭化水素、例えば、メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、トリクロロエタンおよびクロロベンゼン、無機酸、例えば、硫酸およびリン酸、有機酸、例えば、ギ酸および酢酸、ならびにジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドおよびジメチルアセトアミド(DMA)、N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルエチレン尿素(DMEU)およびジメチルプロピレン尿素(DMPU)であり、特に好ましくはメチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタンおよびクロロベンゼンである。記載した溶媒の混合物を使用することもまた可能である。

上記ルイス酸は、通常0.5〜10mol%の量で使用される。

上記ルイス酸は、好ましくは微粉化形態で存在する。

式IIのフルオロベンゼン誘導体として、例えば、フルオロベンゼン、m-ジフルオロベンゼン、o-フルオロニトロベンゼン、o-クロロフルオロベンゼン、m-フルオロニトロベンゼン、m-ブロモフルオロベンゼン、m-クロロフルオロベンゼン、1-クロロ-3-フルオロ-2-ニトロベンゼン、 4-クロロ-2-フルオロ-1-ニトロベンゼン、1-クロロ-2-フルオロ-3-ニトロベンゼン、p-フルオロニトロベンゼン、1-クロロ-2,4-ジフルオロベンゼン、1-ブロモ-2,4-ジフルオロベンゼン、2,4-ジフルオロ-1-ニトロベンゼン、1,3-ジフルオロ-5-ニトロベンゼン、1-ブロモ-3,5-ジフルオロベンゼン、1-クロロ-3,5-ジフルオロベンゼン、1-クロロ-2,4-ジフルオロ-5-ニトロベンゼン、2-クロロ-1,3-ジフルオロ-4-ニトロベンゼンを使用することができる。式IIの好ましい出発物質はフルオロベンゼン、m-ジフルオロベンゼン、m-フルオロニトロベンゼンおよびm-クロロフルオロベンゼンである。

本方法を蒸留工程Ａ２）無しで行う場合には、工程Ａ）の溶媒は、塩素化が完結した後に蒸留によって分離される。反応生成物を含む蒸留残留物は、工程Ｂ）の溶媒およびフッ素化剤と混合される。その後、残留水を、もし適切であれば減圧下で、蒸留によって分離することができる。

工程Ａ２）における蒸留をすることにより、低塩素化副生成物の濃度は低下する；それらは、式IIの出発物質として、工程Ａ）またはＡ１）における新たな反応へ移すことができる。形成した任意のヘキサクロロベンゼンは高沸点成分として蒸留底部に残存し、続くフッ素化の出発物質として使用することができる。本方法の好ましい実施形態において、工程Ａ）またはＡ１）での反応容器（すなわち、蒸留釜）は、工程Ｂ）におけるフッ素化用の反応容器となる。

工程Ｂ）におけるフッ素化は好ましくは、フッ化アルカリ金属およびフッ化アルカリ土類金属を使用し、100〜300℃、好ましくは170〜230℃の温度で、無水条件下、不活性有機溶媒中で行われる（WO 03/101926; JP 60246327; EP 163 230; US 4 500 315を参照されたい）。

好ましい実施形態において、形成したフッ素化生成物は反応中に留去される。好ましくは、これは減圧下で行われる（減圧蒸留）。該蒸留液には、わずかな異性体トリフルオロトリクロロベンゼンしか含まれていない。

適切なフッ化アルカリ金属およびフッ化アルカリ土類金属は、例えば、噴霧乾燥した、または結晶形態のNaF、KF、CsFおよびCaF₂である。KFが好ましい。

適切な溶媒は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、例えばトルエンおよびo-、m-、p-キシレン、ハロゲン化炭化水素、例えばクロロベンゼン、ならびにジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドおよびDMA、カルボキシアミド、スルホラン、NMP、DMEU、DMPUであり、特に好ましくはスルホラン、NMP、DMEU、DMPUである。記載した溶媒の混合物を使用することも可能である。

反応混合物は、共沸蒸留による洗練された方法で乾燥することができる；好ましい溶媒はキシレン、トルエンおよびクロロベンゼンまたはそれらの混合物であり、特にトルエンである。

特に溶媒としてDMFまたはNMPを使用する場合、本反応は有利には準化学量論量の還元防止剤の存在下で行われる。使用可能な還元防止剤としては、例えば、1,3-ジニトロベンゼン、1-クロロ-3-ニトロベンゼンまたは4-クロロニトロベンゼンがある。

本方法の１つの実施形態において、工程Ｂ）は触媒の存在下で行われる。

ハレックス反応用の触媒自体は既知である（WO 03/101926を参照されたい）；4級アンモニウムおよびホスホニウム塩、例えば、式Va、VbおよびVcのものが好ましい：

[式中、R¹はC₁-C₄-アルキルであり、R²およびR³は一緒に-CH₂-CH₂-または-CH₂-CH₂-CH₂-を形成し、R⁴はC₁-C₄-アルキルである]。特に、以下の触媒は一般的にヘリックス反応に使用される：

ベンジルトリブチルアンモニウムブロマイド；ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド；ベンジルトリエチルアンモニウムブロマイド；ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド；ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド；セチルピリジニウムブロマイド；セチルピリジニウムクロライド；セチルトリメチルアンモニウムブロマイド；ジデシルジメチルアンモニウムクロライド；ジメチルジステアリルアンモニウムビスルファート；ジメチルジステアリルアンモニウムメトスルファート；ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド；ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド；メチルトリブチルアンモニウムクロライド；メチルトリブチルアンモニウムハイドロジェンスルファート；メチルトリカプリリルアンモニウムクロライド；メチルトリオクチルアンモニウムクロライド；ミリスチルトリメチルアンモニウムブロマイド；フェニルトリメチルアンモニウムクロライド；テトラブチルアンモニウムボロハイドライド；テトラブチルアンモニウムブロマイド；テトラブチルアンモニウムクロライド；テトラブチルアンモニウムフルオリド；テトラブチルアンモニウムハイドロジェンスルファート；テトラブチルアンモニウムヒドロキシド；テトラブチルアンモニウムアイオダイド；テトラブチルアンモニウムペルクロラート；テトラエチルアンモニウムブロマイド；テトラエチルアンモニウムクロライド；テトラエチルアンモニウムヒドロキシド；テトラヘキシルアンモニウムブロマイド；テトラヘキシルアンモニウムアイオダイド；テトラメチルアンモニウムブロマイド；テトラメチルアンモニウムクロライド；テトラメチルアンモニウムフルオリド；テトラメチルアンモニウムヒドロキシド；テトラメチルアンモニウムアイオダイド；テトラオクチルアンモニウムブロマイド；テトラプロピルアンモニウムブロマイド；テトラプロピルアンモニウムクロライド；テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド；トリブチルメチルアンモニウムクロライド；トリエチルベンジルアンモニウムクロライド；ヘキサ-C₁-C₆-アルキルグアニジニウムクロライドおよびブロマイド；

4級ホスホニウム塩：
ベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド；ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド；ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド；ブチルトリフェニルホスホニウムクロライド；エチルトリフェニルホスホニウムアセテート；エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド；エチルトリフェニルホスホニウムアイオダイド；メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド；テトラブチルホスホニウムブロマイド；テトラフェニルホスホニウムブロマイド；テトラキスジエチルアミノホスホニウムブロマイド；

ポリグリコールおよびクラウンエーテル：
18-クラウン-6；Aliplex DB186(登録商標)；ブチルジグリム；ジベンゾ-18-クラウン-6；ジエチレングリコールジブチルエーテル；ジエチレングリコールジメチルエーテル；ジグリム；ジプロピレングリコールジメチルエーテル；モノグリム；ポリエチレングリコールジブチルエーテル；ポリグリコールBB 300(登録商標)；ポリグリコールDME 200(登録商標)；ポリグリコールDME 250(登録商標)；ポリグリコールDME 500(登録商標)；ポリグリコールDME 1000(登録商標)；ポリグリコールDME 2000(登録商標)；モノ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；テトラグリム；トリエチレングリコールジメチルエーテル；およびトリグリム。

触媒の混合物を使用することも可能である。

工程Ｂ）が水混和性溶媒中で行われるならば、該溶媒は水を添加することによって分離することができ、その結果として、融点以上で反応生成物は溶媒混合物から有機相として分離される。該生成物は相を分離することにより単離することができ、適切であれば、その後に水で洗浄することにより溶媒残留物を除くことができる。

本方法の好ましい実施形態において、工程Ｂ）で留去された反応生成物はそれ以上精製されることなく水素化脱塩素化され、トリフルオロベンゼンを形成する（工程Ｃ）。

工程Ｃ）における水素化脱塩素化は通常50℃〜150℃、好ましくは90℃〜120℃または110℃〜140℃の温度で、水または不活性有機溶媒中、塩基の存在下で行われる（JP 04224535を参照されたい）。

適切な溶媒は水、アルコール、例えばメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノールおよびtert-ブタノール、ならびにジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドおよびジメチルアセトアミド、カルボン酸、例えばギ酸および酢酸であり、好ましくは水および酢酸、特に好ましくは水である。記載した溶媒の混合物を使用することも可能である。

塩基として、無機化合物、例えばアルカリ金属ヒドロキシドおよびアルカリ土類金属ヒドロキシド（例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化カルシウム）、アルカリ金属オキシドおよびアルカリ土類金属オキシド（例えば、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウム）、アルカリ金属ヒドリドおよびアルカリ土類金属ヒドリド（例えば、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウムおよび水素化カルシウム）、アルカリ金属アミド（例えば、リチウムアミド、ナトリウムアミドおよびカリウムアミド）、アルカリ金属カーボネートおよびアルカリ土類金属カーボネート（例えば、炭酸リチウム、炭酸カリウムおよび炭酸カルシウム）、炭酸水素アルカリ金属（例えば、炭酸水素ナトリウム）、アルカリ金属アセテート（例えば、酢酸ナトリウムおよび酢酸カリウム）、アルカリ金属アルコキシドおよびアルカリ土類金属アルコキシド（例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムtert-ブトキシドおよびジメトキシマグネシウム）、ならびに有機塩基、例えば3級アミン（例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルエチルアミンおよびN-メチルピペリジン）、ピリジン、置換ピリジン（例えば、コリジン、ルチジンおよび4-ジメチルアミノピリジン）、および二環性アミンを通常使用することができる。酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが特に好ましい。

塩基は通常、等モル量もしくは過剰量で、あるいは適切であれば溶媒として使用することができる。フルオロクロロベンゼンに基づき、3〜4モル等量を使用することが好ましい。

本反応が水性溶媒中または溶媒混合物中で行われるならば、反応溶液のpHは1〜7、特に4〜6が好ましい。本反応はバッファー系内においても行うことができる。

記載した本反応経路、特に不均一反応では反応溶液を非常に激しく撹拌することが好ましい。これは特に工程Ｃ）に適用される。

通常、1段階式(Single-stage)または多段階式(multistage)のディスク撹拌器(disk stirrers)、プロペラ撹拌器(propeller stirrers)および／または傾斜羽根撹拌器(inclined blade stirrers)および／または反応容器内へのバッフルの設置によって確実に反応溶液を激しく撹拌する。様々な種類の撹拌器を組み合わせることも有利であることが分かる。最適な撹拌器の形状は使用する反応容器の容量によって決まる。ガスを導入する本方法もまた反応容器の形状に左右される。当業者であれば非常に微細なガス(very finely divided gas)を確実に導入する方法を理解できる。

本反応は好ましくは触媒、例えば遷移金属触媒、特にPd/C、Pt/CおよびラネーNiまたはその組み合わせの存在下で行われる。

本方法の１つの実施形態において、脱塩素化反応生成物は反応中に連続して留去される。この実施形態において、本反応は触媒が無くとも十分に進行する。

本発明の方法はワンポット反応として、つまり本反応工程Ａ）〜Ｂ）またはＡ１）、Ａ２）およびＢ）を同じ反応容器内で行うことが可能である。工程Ａ）またはＡ１）で形成された任意のヘキサクロロベンゼンは反応容器内に留まり、工程Ｂ）でのフッ素化によって同じ反応容器内において除かれる。

工程Ａ）〜Ｃ）を含む本発明の方法は、工業規模で行うことができる、大量の純粋なトリフルオロベンゼンへの洗練された経路である。

本発明の方法によって得られる1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンおよび1,3,5-トリフルオロベンゼンは医薬領域または農薬領域における色素または活性化合物を製造するための中間体に適している。

方法の実施例
工程Ａ１）〜Ａ２）

1-フルオロ-2,3,4,5,6-ペンタクロロベンゼンの調製
2Lの1,2-ジクロロエタン中に400g(4.17mol)のフルオロベンゼンを含む溶液を53.2g(0.417mol)の粉末AlCl₃と混合した。次に、0〜5℃で、1394gの塩素ガスを溶液内に通気した。反応終了後、約20〜25℃で、形成したHClを窒素気流で追い出した。反応溶液を激しく撹拌しながら200mlの水と混合し、次に、50℃で相を分離した。

ガスクロマトグラフィー(GC)分析によると、有機相は、百分率範囲において、主成分として43.9%のフルオロペンタクロロベンゼン、36.2%のフルオロテトラクロロベンゼン、13.4%のフルオロトリクロロベンゼンと、さらに別の成分を含んでいた。減圧蒸留(140〜145℃、20mbar)後、GCによると86.2%のフルオロペンタクロロベンゼン、3%のフルオロテトラクロロベンゼン、3.3%のペンタクロロベンゼンおよび2.5%のヘキサクロロベンゼンが底に残っていた。この混合物はさらに精製することなくフッ素化に使用した。

1,3-ジフルオロ-2,4,5,6-テトラクロロベンゼンの調製
1Lの1,2-ジクロロエタン中に100g(0.88mol)の1,3-ジフルオロベンゼンを含む溶液を11.7g(0.088mol)の粉末AlCl₃と混合した。次に、0〜5℃で、290gの塩素ガスを溶液内に通気した。反応終了後、約20〜25℃で、形成したHClを窒素気流で追い出し、その溶液をシリカゲルに通してろ過した。ガスクロマトグラフィー分析によると、その溶液は、百分率範囲において、主成分として38.5%のジクロロジフルオロベンゼン、33.6%のジフルオロトリクロロベンゼン、14.5%のジフルオロテトラクロロベンゼンと、さらに別の成分を含んでいた。50〜90℃の温度範囲において0.2mbarで減圧蒸留することにより、表題の化合物を含む60gの留分を得た。

工程Ａ）

ペンタクロロフルオロベンゼンの調製
1080mlの1,2-ジクロロエタン中に144g(1.5mol)のフルオロベンゼンを含む溶液を10g(0.075mol)の粉末AlCl₃と混合し、次に、5〜15℃で、586gの塩素ガスを混合物内に通気した。続いて、その溶液を25℃で約5時間撹拌した後、65℃まで加熱し、激しく撹拌しながら100mlの水を加えた。この温度で相を分離し、有機相を水で抽出した。その溶媒を留去し、残留物を1300gのNMPに入れた。ガスクロマトグラフィー分析(GC)後、収率を計算した：93.9%のペンタクロロフルオロベンゼン、4.9%のヘキサクロロベンゼンおよび1.1%のテトラクロロフルオロベンゼン。実施例6に記載されているように、その溶液を直接さらに反応させることができる。

工程Ｂ）

1-フルオロ-2,3,4,5,6-ペンタクロロベンゼンからの1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンの調製
8.9gのKFを20gの実施例1で得られた蒸留残留物(GCによる組成：85.2%のフルオロペンタクロロベンゼン、11%のフルオロテトラクロロベンゼン、3.8%のヘキサクロロベンゼン)中に懸濁させ、50mlのDMEUで希釈した。懸濁液を圧力容器内において220℃で12時間撹拌した。減圧後、内容物を100mlのメチルtert-ブチルエーテル(MTBE)に入れ、水で洗浄し、乾燥させ、次に、減圧下で溶媒を留去した。これにより、GCによると24%の表題の化合物を含む14.6gの異性体混合物を得た。

1,3-ジフルオロ-2,4,5,6-テトラクロロベンゼンからの1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンの調製
2.8gのKFと0.6g(2.12mmol)の(Et₂N)₄PBrとを10gの実施例2で得られた留分中に懸濁させ、圧力容器内において180℃で24時間撹拌した。減圧後、生成物を100mlのCH₂Cl₂に入れ、水で洗浄し、乾燥させ、次に、減圧下で溶媒を留去した。これにより45%(GC)の表題の化合物を含む、8.7gの異性体混合物を得た。

1,3,5-トリクロロトリフルオロベンゼンの調製
実施例3と類似の方法で調製した溶液(NMP中、23.2%のフルオロペンタクロロベンゼン)を57g(0.98mol)のKF、1.7gの1,3-ジニトロベンゼンおよび299gのNMPと混合した。溶液を乾燥させるために100gのNMPを81℃、10mbarで留去した。次に、540mbarの減圧とし、内部温度を180℃まで上昇させた。粗生成物／NMP混合物を16時間にわたり留去した。70℃で、蒸留物を250gの水で2回洗浄した。これにより、70.9gのトリクロロトリフルオロベンゼンの混合物(理論値の75.6%)を得た。61.5%の1,3,5-トリクロロトリフルオロベンゼンを主成分として同定した。

フルオロクロロベンゼン混合物からの1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンの調製
49gのKFおよび1.3gの1,3-ジニトロベンゼンと一緒に、81.6%のフルオロペンタクロロベンゼン、4.5%のフルオロテトラクロロベンゼン、10.8%のヘキサクロロベンゼンの組成(GC)である工程Ａ１）〜Ａ２）で得られた74.4gの蒸留残留物を400gのNMPおよび75gのトルエン中に懸濁させた。大気圧下でトルエンを留去することにより混合物を共沸乾燥させた。次に、580mbarの減圧とし、内部温度を190℃まで上昇させた。反応生成物を14時間にわたって留去した。蒸留物をMTBE内に入れ、水で洗浄し、乾燥させた。溶媒を留去し、73.6%(GC)の表題の化合物を含む23.9gの残留物が残った。

フルオロクロロベンゼン混合物からの1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンの調製
86.2%のフルオロペンタクロロベンゼン、3.0%のフルオロテトラクロロベンゼン、2.6%のヘキサクロロベンゼンの組成(GC)である工程Ａ１）〜Ａ２）で得られた100gの蒸留残留物とフッ素化剤としての79.4gのKFとを使用して、実施例7を繰り返した。これにより、融点が65℃である47.6g(理論値の52.6%)の表題の化合物を得た。純度は＞95%(¹⁹F-NMRにより測定)であった。¹⁹F-NMR(DMSO-D₆):δ=-113.6ppm(s)。

フルオロクロロベンゼン混合物からの1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンの調製
DMEU中の86.2%のフルオロペンタクロロベンゼン、3.0%のフルオロテトラクロロベンゼン、2.6%のヘキサクロロベンゼンの組成(GC)である工程Ａ１）〜Ａ２）で得られた100gの蒸留残留物とフッ素化剤としての79.4gのKFとを使用して、実施例7の操作を繰り返した。これにより、融点が65℃である30.2g(理論値の33%)の表題の化合物を得た。純度は＞95%(¹⁹F-NMR)であった。

1,3,5-トリフルオロベンゼンの調製
パラジウム炭素(10%、410mg)、100gの水、21.8gの1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンおよび32.9gの酢酸ナトリウム(4.5等量)を圧力容器に入れた。窒素置換した後、圧力容器を140℃まで熱し、水素で12barに加圧した。激しく撹拌しながら12barの水素圧を140℃で約12時間維持した。20〜25℃まで冷却した後、反応容器を減圧した。二相反応溶液をろ過した後、相を分離した。これにより88.2%収率で1,3,5-トリフルオロベンゼンを得た。

工程Ｃ）

1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼンの水素化脱塩素化
パラジウム炭素(10%、300mg)、水酸化ナトリウム水溶液(35%濃度、26.5g、232mmol、3.7等量)、62gの水および1,3,5-トリクロロ-2,4,6-トリフルオロベンゼン(15g、62mmol)を圧力容器に入れた。窒素置換した後、圧力容器を140℃まで熱し、水素で30barに加圧した。30barの水素圧を140℃で12時間維持した。20〜25℃まで冷却した後、反応容器を減圧した。反応溶液を蒸留装置を介して共沸蒸留した；蒸留物は99.5℃の温度で通過した。相を分離した後、下側の有機相は表題の化合物を含んでいた。水で洗浄し、乾燥させて8.05gの1,3,5-トリフルオロベンゼン(理論値の98%)を得た。

トリクロロトリフルオロベンゼン混合物の水素化脱塩素化
パラジウム炭素(10%、850mg)、130gの水、50gのトリクロロトリフルオロベンゼンの混合物(1,3,5：1,2,3：1,2,4 異性体＝69.1%：21.7%：9.2%)および60gの酢酸ナトリウム(4等量)を圧力容器に入れた。窒素置換した後、圧力容器を140℃まで熱し、水素で12barに加圧した。激しく撹拌しながら12barの水素圧を140℃で6時間維持した。20〜25℃まで冷却した後、反応容器を減圧した。二相反応溶液をろ過した後、相を分離した。これにより91.3%のトリフルオロベンゼンを得た。

Claims

フルオロベンゼンから1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを調製する方法であって、以下の工程：
Ａ）式II：

[式中、Xはフッ素または水素であり、Zはニトロ、臭素または塩素であり、nは0または1〜4である]
のフルオロベンゼンを塩素化する工程；および
Ｂ）工程Ａで得られた反応生成物をフッ素化し、得られた1,3,5-トリフルオロ-2,4,6-トリクロロベンゼンを蒸留により単離する工程
を含む、上記方法。
請求項１に記載の方法により得られた反応生成物を、工程Ｃにおいて水素化脱塩素化して1,3,5-トリフルオロベンゼンを形成する、請求項１に記載の方法。
Xが水素であり、nが0である式IIのフルオロベンゼンから出発する、請求項１または２に記載の方法。
Xがフッ素であり、nが0である式IIの1,3-ジフルオロベンゼンから出発する、請求項１または２に記載の方法。
工程Ａ）における塩素化をAlCl₃の存在下、元素状塩素を使用して行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
工程Ａ）において、式IIのフルオロベンゼンを塩素化する工程Ａ１）を行った後に、蒸留する工程Ａ２）を行い、主成分として、式III：

[式中、Yは、塩素またはフッ素である]
のクロロフルオロベンゼンを含む反応混合物から揮発性成分を分離する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
塩素化度の低いフルオロベンゼンを工程Ａ２）における蒸留によって分離し、再循環させる、請求項６に記載の方法。
工程Ｂ）におけるフッ素化を溶媒の存在下、KFを使用して行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
工程Ｂ）におけるフッ素化を相間移動触媒の存在下で行う、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
フッ素化を還元防止剤の存在下で行う、請求項８または９に記載の方法。
工程Ａ）および工程Ｂ）をワンポット反応として行う、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
工程Ｃ）における水素化脱塩素化を不均一触媒および塩基の存在下、加圧して行う、請求項２〜１１のいずれか１項に記載の方法。