JP2013006807A - ２−クロロメチルベンズアルデヒドの製造方法、２−クロロメチルベンズアルデヒド含有組成物及びその保管方法 - Google Patents

Abstract

【課題】産業上有用な２−クロロメチルベンズアルデヒド含有液組成物を高収率で得る製造方法を提供する。
【手段】１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンと、８４．５質量％以上の硫酸とを混合する工程（Ａ）；及び工程（Ａ）で得られた混合物と、水とを混合する工程（Ｂ）を有する２−クロロメチルベンズアルデヒドの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、２−クロロメチルベンズアルデヒドの製造方法、２−クロロメチルベンズアルデヒド含有組成物及びその保管方法に関するものである。

２−クロロメチルベンズアルデヒド（以下、２ＣＭＡＤと記すことがある）は、医薬および電子材料の中間体として有用である（特許文献１〜３）。しかし、その具体的製法、物性等についての詳しい開示は行われていない。

唯一、特許文献１に１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン（以下、ＴＣＯＸと記すことがある）の加水分解で２ＣＭＡＤを製造できるという記載があるが、その詳細な加水分解条件は不明である。

特開２００６−３３５７３７号公報 特開平６−０１６６８５号公報 特開昭６２−０５１６４１号公報

本発明者らは類似化合物の加水分解条件を参考に詳細に検討した結果、上記特許文献１に記載されたスキームに沿ってＴＣＯＸを水と反応させても、それだけでは２ＣＭＡＤが収率良く得られず、対応すべき技術課題があることを確認した。また、そのようにして得られた２ＣＭＡＤは室温での安定性が必ずしも十分満足できるものではなく、それを原料とした反応中における安定性も必ずしも十分満足できるものではないことを知った。特許文献１〜３の実施例にある実験室での小スケール、短時間反応では目的物が中程度の収率で得られたとしても、工業的スケールでの大量合成を想定した場合に収率が低下したり、その目的物が保管中に分解したりすれば工業原料として用いることは困難となる。

本発明者らは鋭意検討し、本発明に至った。即ち本発明は、以下の通りである。

〔１〕１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンと、８４．５質量％以上の硫酸とを混合する工程（Ａ）；及び
工程（Ａ）で得られた混合物と、水とを混合する工程（Ｂ）
を有することを特徴とする２−クロロメチルベンズアルデヒドの製造方法。
〔２〕前記工程（Ｂ）で得られた混合物の有機相を中和する工程を有する〔１〕記載の製造方法。
〔３〕さらに、得られた２−クロロメチルベンズアルデヒドと、重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種とを混合する工程を有する〔１〕又は〔２〕記載の製造方法。
〔４〕前記重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種が、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン及びフェノチアジンからなる群より選ばれる少なくとも一種である〔３〕記載の製造方法。
〔５〕工程（Ａ）における８４．５質量％以上の硫酸が、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン１モルに対して、０．４モル以上の水を含む〔１〕〜〔４〕のいずれか記載の製造方法。
〔６〕２−クロロメチルベンズアルデヒドと、重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含有することを特徴とする組成物。
〔７〕前記重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種が、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン及びフェノチアジンからなる群より選ばれる少なくとも一種である〔６〕記載の組成物。
〔８〕さらに１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンを含有し、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンのモル量［M_TCOX］との関係で定まる２−クロロメチルベンズアルデヒドのモル量［M_2CMAD］の含有比率（［η_2CMAD］＝［M_2CMAD］／（［M_2CMAD］＋［M_TCOX］））が９５％以上であることを特徴とする〔６〕又は〔７〕記載の組成物。
〔９〕〔６〕〜〔８〕のいずれかの組成物を窒素雰囲気下で保管する組成物の保管方法。

本発明の製造方法によれば、２−クロロメチルベンズアルデヒドを、工業的スケールでの実施においても優れた収率で製造することができる。さらに本発明によれば、安定性に優れる２−クロロメチルベンズアルデヒド含有組成物及びその保管方法を提供することができる。

以下、本発明についてその好ましい実施態様に基づき詳細に説明する。
（第１実施態様）
本実施態様における２−クロロメチルベンズアルデヒド（２ＣＭＡＤ）の製造方法は、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン（ＴＣＯＸ）と、８４．５質量％以上の硫酸とを混合する工程（Ａ）；及び工程（Ａ）で得られた混合物と、水とを混合する工程（Ｂ）を有することを特徴とする。工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を行うことにより、ＴＣＯＸは高い転化率で２ＣＭＡＤに変換される。以下、ＴＣＯＸを２ＣＭＡＤに変換する反応を、「加水分解反応」または「加水分解」と記すことがある。

工程（Ａ）で用いられる硫酸は、Ｈ_２ＳＯ_４の水溶液であり、その濃度は８４．５質量％以上であり、好ましくは９６質量％以下である。硫酸濃度はさらに８５％質量以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。硫酸の量はＴＣＯＸ１モルに対して１モル以上であることが好ましく、２モル以上であることがより好ましい。硫酸の量の上限はないが、ＴＣＯＸ１モルに対して４モル以下であることが実際的である。硫酸量が、ＴＣＯＸ１モルに対して１モル以上であると、ＴＣＯＸと８４．５質量％以上の硫酸との反応を完結させるのに時間がかかりすぎず好ましい。

工程（Ａ）における反応温度としては、特に限定されるものではないが、１５℃以上の温度では反応の速度が十分に維持され好ましい。この反応温度は、生成した２ＣＭＡＤの安定性の点で、２５℃以下であることが好ましい。反応時間に特に制約はないが、工業的な生産において現実的な範囲を考慮すれば、１５時間以下であることが好ましく、８時間以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、３時間以上であることが実際的である。

工程（Ａ）を実施する方法に制限はないが、通常は上記濃度の硫酸中に１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンを滴下する方法により行われる。また、反応初期に誘導期が見られることから、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンの一部を滴下し、ＴＣＯＸと８４．５質量％以上の硫酸との反応が始まるのを確認後、残りの１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンを加える方法を採用することもできる。硫酸濃度が８４．５質量％よりも低いと反応が完結しない。原料に用いられる１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンは、例えば、オルトキシレンの光塩素化で製造されたものを蒸留して用いることができる。

本実態様においては、工程（Ａ）に用いられる硫酸が、ＴＣＯＸ１モルに対して１モル未満の水を含む場合であっても、後述する工程（Ｂ）において、工程（Ａ）で得られた混合物と水とを混合することにより加水分解反応を完結することができる。すなわち、加水分解反応は工程（Ａ）で進むものであっても、工程（Ｂ）を経て完結するものであってもよい。工程（Ａ）に用いられる硫酸は、ＴＣＯＸ１モルに対して０．４モル以上の水を含むことが好ましく、０．８モル以上の水を含むことがより好ましく、１モル以上の水を含むことがより一層好ましい。硫酸に含まれる水量の上限は特にないが、ＴＣＯＸ１モルに対して、２モル以下であることが実際的である。

工程（Ａ）で得られた混合物は、反応液内で均一に混合した状態で存在しているが、その混合物と水とを混合する工程（Ｂ）を行うことにより、２ＣＭＡＤを得ることができ、また、２ＣＭＡＤを含む有機化合物成分を分取して、該有機化合物成分と水及びそこに溶解した成分とを分離することができる。ここで、前記有機化合物成分には、原料化合物である１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン（ＴＣＯＸ）と、生成物である２−クロロメチルベンズアルデヒド（２ＣＭＡＤ）とが共存している場合がある。両有機化合物成分の分離は通常容易ではなく、２ＣＭＡＤが分解しやすい化合物であるため、加熱による精製処理等を行うことは実際的ではない。換言すれば、上記２ＣＭＡＤの生成反応の段階において、高収率で２ＣＭＡＤを取得することがきわめて重要である。
本発明において「水」とは特に断らない限り水および水性媒体（水に可溶な物質を水中に溶解した水溶液）を含む意味に用いる。

工程（Ｂ）で使用する水の量は硫酸濃度が７０質量％以下になるように加えることが、分液を良好に行い、２ＣＭＡＤを単離する点で好ましい。水の使用量の上限はないが、必要以上に用いることは経済性において不利となる。水を加える温度は生成物の安定性を考慮して３０℃以下で行うことが好ましいが、水の凝固点を考慮すると５℃以上３０℃以下の間でより低い温度がさらに好ましい。硫酸濃度が７０質量％以下になり有機層と水層を分液する時の温度は、分液性の点で１５℃〜３０℃で行うことが好ましい。

上述したように、高収率で得た２ＣＭＡＤは、原料化合物であるＴＣＯＸが少ないことを意味する。本実施形態によれば２ＣＭＡＤの収率が高いため、引き続く所望の化学製品の合成に、高い濃度の２ＣＭＡＤを提供することができる。本実施形態においては、この２ＣＭＡＤ濃度［η_2CMAD］、つまりＴＣＯＸのモル量［M_TCOX］と２ＣＭＡＤのモル量［M_2CMAD］との総量に対する２ＣＭＡＤのモル量［M_2CMAD］の比率［η_2CMAD］＝［M_2CMAD］／（［M_2CMAD］＋［M_TCOX］）を高くすることが好ましい。２ＣＭＡＤ濃度［η_2CMAD］を、９５％以上とすることが好ましく、９８％以上とすることがより好ましい。上限は特にないが、例えば反応時間を延長することを考慮すれば、１００％以下として規定することも可能である。このように高い濃度の２ＣＭＡＤを得ることにより、ＴＣＯＸを少量に抑えた良質の原料とすることができ、後述する安定化によりその利点がより一層発揮される。２ＣＭＡＤの濃度は９５％以上であることが好ましく、９５〜９９％の範囲で安定化されていることがより好ましい。

（第２実施態様）
上述のように上記第１実施態様において工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を行うことで有機相と水相との二層に分離することが好ましい。このとき分液操作を行い、分取した有機相を通常水洗するが、その溶液（有機相）のｐＨは強酸性を示し長期の保存に耐えないことがある。なぜなら、２−クロロメチルベンズアルデヒドは非常に酸化を受けやすく、酸性条件下ではフタリドに変化しやすいためである。このことが、２−クロロメチルベンズアルデヒドを工業的に大量に扱うことを難しくしていた。本発明者らは、２−クロロメチルベンズアルデヒドと、重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種（以下、安定剤と記すことがある）とを混合する工程を行うことにより、２−クロロメチルベンズアルデヒドの安定性を向上させることを見出した。このことにより、通常の製造日程（例えば２日程度）での２−クロロメチルベンズアルデヒドの保管が可能となり、大量に次工程の原料として用いることができるようになった。安定剤の効果は不明である。安定剤としては、たとえば、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（以下、ＢＨＴと記すことがある）、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、フェノチアジン、メタノール、キノパワー（登録商標）、ＭｎＣｌ_２、ＣｕＣｌ_２、ＴＥＭＰＯなどを挙げることができるが、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン及びフェノチアジンからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、フェノチアジン、ＢＨＴがより好ましく、ＢＨＴがさらに好ましい。安定剤の使用量は、２ＣＭＡＤに対して質量基準で５０〜５００ｐｐｍ（安定剤／２ＣＭＡＤ）が好ましく、より好ましくは１００〜２００ｐｐｍ用いられる。その使用量が５０ｐｐｍより少ない場合や５００ｐｐｍよりも多い場合は、２−クロロメチルベンズアルデヒドの安定性が、安定剤と混合していない２ＣＭＡＤの安定性と比べて向上しないことがある。とくに過度に多くの添加はかえって不純物の増加を引き起こすため、その量にならないようにすることが好ましい。

２ＣＭＡＤの自己分解反応は空気中の酸素による酸化でフタリドが生成することが観測されている。したがって、窒素雰囲気下で保管、反応することが好ましい。

（第３実施態様）
本発明の第３の実施態様である、２ＣＭＡＤを含む混合液を中和して安定化する処理について説明する。具体的には、工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を経て得られた２ＣＭＡＤを含む混合液と、アルカリ性の水溶液（好ましくはアルカリ緩衝剤を含む水溶液）とを混合することにより中和する操作が挙げられる。このとき、２ＣＭＡＤを含む有機相および水相の混合液のｐＨを測定しｐＨ６〜８に調整することが好ましい。
このとき水に添加するアルカリの種類に制限はないが、リン酸水素二ナトリウムがより好ましい。リン酸水素二ナトリウムはバッファー効果を持ち、使用量が多少変化してもｐＨを保つことができる。水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを用いると、２ＣＭＡＤとの混合によりその液をｐＨ６〜８に厳密に管理するには相当な労力を要することがあり、上記のようなバッファー効果のある調整剤を用いることが好ましい。さらには、上記で示した安定剤を加えることで、さらに長期保存性を高めることができる。なお、本発明においてｐＨとは特に断らない限り実施例で示した方法で測定した値を言う。

上述のとおり本発明の好ましい実施態様によれば、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン（ＴＣＯＸ）が室温下で加水分解され、２−クロロメチルベンズアルデヒド（２ＣＭＡＤ）に収率、純度ともに良好に変換される（第１実施態様）。このときに生成する２−クロロメチルベンズアルデヒドの濃度［η_2CMAD］の好ましい範囲は先に述べた。さらに上記第２実施態様及び第３実施態様によれば、２−クロロメチルベンズアルデヒドは通常の生産日程（例えば２日程度）での保存中においても分解することなく、次工程の反応に供与することができる。

上記の反応において２ＣＭＡＤが高収率で得られない場合、未反応で残るＴＣＯＸを分離することは煩雑であり、直接高濃度の２ＣＭＡＤが得られることの工業上の利点は大きい。上述のとおり２ＣＭＡＤは分解性である。そのため、水の添加及び分離という非加熱の穏和な条件による操作を介して、安定化の処理を行う実施態様とすることができる意義は大きい。２ＣＭＡＤを含有する高品質原料組成物の大量生産を実現し、さらには消費エネルギーの低減に資するものである。

具体的には、上記第２実施態様及び第３実施態様で示した処理を行わない２−クロロメチルベンズアルデヒドは、高濃度の２ＣＭＡＤを第１実施態様により得たとしても、室温での保存において４８時間以内に自己酸化反応で２０％程度純度が低下する。このことは、２−クロロメチルベンズアルデヒドを中間原料とする次工程の反応は、時間差なく直ちに実施しなければならないことを意味し、工業生産においてはなはだ不都合なことである。反応現場においての時間調整、トラブルによる中間体の保存を余儀なくされた場合には、さらに純分低下が起こることを示している。その対応として窒素雰囲気下において自己酸化反応を阻止する方法が有効である。しかしながら、工業的スケールで完全に空気を遮断し窒素雰囲気下に保管することは特別な設備対応が必要となり、空気が入る危険性を考慮すべきである。そのように不可避的に空気との接触がある場合にも、上記第２実施態様及び第３実施態様が有効である。本実施態様によれば、２−クロロメチルベンズアルデヒドは室温以下の長期間の保存中においても分解することなく、次工程の反応に供与することができる。

上記のようにして得た２−クロロメチルベンズアルデヒド含有組成物は、農薬、医薬、ポルフィリン等の工業材料などの原料として用いることができ、本組成物を用いることで従来法より短工程の製造ルートを実現できる場合がある。本発明によれば上述のように上記液組成物における２ＣＭＡＤを高濃度かつ好ましくは安定化して得ることができるため、上記化学製品を高品質かつ安価に製造することを可能とする。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれに限定して解釈されるものではない。
＜実施例１＞
硫酸濃度が１−ジクロロメチル−２―クロロメチルベンゼンの加水分解に及ぼす影響
９６質量％硫酸を場合により水で希釈し、下表１に記載の濃度の硫酸を調製した。その中に、１−ジクロロメチル−２―クロロメチルベンゼンを加え１５−２５℃の温度を保ちながら所定時間攪拌した。その後、０．５質量倍（体積で約０．４倍量）（対ＴＣＯＸ）の水で希釈した。希釈混合液は有機相と水相とに分離しており、この有機相を分取して目的の液組成物を得た。この有機相をなす液組成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果を以下に示す。下表１において、得られる液組成物中の２ＣＭＡＤの含有比率［η_2CMAD］は、２ＣＭＡＤの生成量％［%_2CMAD］を原料ＴＣＯＸの残存率％［%_TCOX］と２ＣＭＡＤの生成量％［%_2CMAD］との和で除した比率（［%_2CMAD］／（［%_2CMAD］＋［%_2CMAD］））として評価することができる。

ＴＣＯＸ：１−ジクロロメチル−２―クロロメチルベンゼン
２ＣＭＡＤ：２−クロロメチルベンズアルデヒド

以上の結果から、本発明によればＴＣＯＸを原料として高収率で２ＣＭＡＤを得ることがき、高濃度の２ＣＭＡＤ含有液組成物を得ることができることが分かる（実施例１−１〜１−５参照）。なお、ＴＣＯＸに対する水の絶対量が加水分解するのに不足していても、硫酸濃度が高い場合には所定の反応時間後に水で希釈した時に直ちに加水分解が進行することを示している（実施例１−１参照）。逆に、水の絶対量が十分であっても硫酸濃度が少なすぎる場合は反応時および後処理時のいずれにおいてもＴＣＯＸが加水分解されずに残ってしまうことが分かる（比較例１−１、１−２参照）。

＜実施例２＞２−クロロメチルベンズアルデヒドの合成工程
５００ｍＬフラスコに、９６％硫酸１４６．１ｇ（１．４３ｍｏｌ）と水９．９ｇ（０．５５ｍｏｌ）を仕込み、温度を２５℃まで冷却した後、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン１１５．２ｇ（０．５５ｍｏｌ）を加え２５℃で５時間撹拌した。得られた混合物に水４８．３ｇを該フラスコ内容物の内温が３０℃以下に保たれるよう滴下し、分液処理した。得られた油層を水８５．０ｇで洗浄し分液処理を行うことで、２−クロロメチルベンズアルデヒドの粗製物を８３．７ｇ得た。そのｐＨは約１を示した。該粗製物を高速液体クロマトグラフィー絶対検量線法にて分析したところ、２−クロロメチルベンズアルデヒドの含量は８８．７％であった（２ＣＭＡＤの含有比率［η_2CMAD］は９９％を超えていた。）。このサンプルをＡとする。なお、実施例２は２ＣＭＡＤの調製について実施例１−３に相当し、上記はその内容を説明しなおしたものである。

収率：８７．３％（１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン基準）
ＧＣ−ＭＳ： ｍ/ｚ１１８（ベースピーク）、１１８、１５４（Ｍ^＋），１５６（Ｍ^＋＋２）

上記サンプルＡの調製と同様の方法で２−クロロメチルベンズアルデヒドを合成し、そこに２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴと略す）を１００ｐｐｍ添加した。そのｐＨは約１であった。このサンプルをＢとする。

前記サンプルＡの調製工程を繰り返し２−クロロメチルベンズアルデヒドを合成し、１０％リン酸水素二ナトリウム水溶液８３．７ｇでｐＨ＝６〜８に調整し分液処理した後、ＢＨＴ０．００８ｇ（２−クロロメチルベンズアルデヒドの粗製物に対して１００ｐｐｍ）を添加した。このサンプルをＣとする。

［２−クロロメチルベンズアルデヒドの安定性試験］
サンプルＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれを、酸素の有無,安定剤の有無を変えて２０℃で時間経過を観察した。

２ＣＭＡＤ: ２−クロロメチルベンズアルデヒド
分析値はＨＰＬＣ全面積％
尚、空気中でＢＨＴを５００ｐｐｍとしたサンプルの安定性結果は１００ｐｐｍと変わらなかった。

表２の結果より特定の安定剤を用いたもの（サンプルＢ）は空気保存下でも高い安定性を示し、工業上有用な高純度液組成物であることが分かる。

ｐＨの影響を確認するために、ＢＨＴ１００ｐｐｍを添加した試料を、窒素雰囲気下保存した。結果を下記表３に示す。

＊含量は２ＣＭＡＤの絶対検量線法で算出

上記表３の結果より、ｐＨを中性領域に調製した液組成物は一層その保存安定性が高められていることが分かる。なお、ｐＨは、ニッコー・ハンセン株式会社製ｐＨ計EcoScan pH 5を用い室温（約２５℃）で測定したものである。

Claims (9)

1. １−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンと、８４．５質量％以上の硫酸とを混合する工程（Ａ）；及び
   工程（Ａ）で得られた混合物と、水とを混合する工程（Ｂ）
   を有することを特徴とする２−クロロメチルベンズアルデヒドの製造方法。
2. 前記工程（Ｂ）で得られた混合物の有機相を中和する工程を有する請求項１記載の製造方法。
3. さらに、得られた２−クロロメチルベンズアルデヒドと、重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種とを混合する工程を有する請求項１又は２記載の製造方法。
4. 前記重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種が、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン及びフェノチアジンからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項３記載の製造方法。
5. 工程（Ａ）における８４．５質量％以上の硫酸が、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼン１モルに対して、０．４モル以上の水を含む請求項１〜４のいずれか記載の製造方法。
6. ２−クロロメチルベンズアルデヒドと、重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含有することを特徴とする組成物。
7. 前記重合禁止剤及び酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一種が、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン及びフェノチアジンからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項６記載の組成物。
8. さらに１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンを含有し、１−ジクロロメチル−２−クロロメチルベンゼンのモル量［M_TCOX］との関係で定まる２−クロロメチルベンズアルデヒドのモル量［M_2CMAD］の含有比率（［η_2CMAD］＝［M_2CMAD］／（［M_2CMAD］＋［M_TCOX］））が９５％以上であることを特徴とする請求項６又は７記載の組成物。
9. 請求項６〜８のいずれかの組成物を窒素雰囲気下で保管する組成物の保管方法。