(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式［１］で表される３−ハロゲン化−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、
【化１】
0003995451.tif 000007
（式中、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表し、ｎは０〜２の整数を表す。）を気相中で、パラジウム／活性炭触媒の存在下水素ガスにより水素化分解することを特徴とする１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法。
【請求項２】
前記パラジウム／活性炭触媒が、さらに銀を担持している触媒であることを特徴とする、請求項１記載の１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法。
【請求項３】
水の存在下、水素化分解することを特徴とする請求項１または２に記載の１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法。
【請求項４】
一般式［１］で表される３−ハロゲン化−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン
【化２】
0003995451.tif 000008
（式中、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表し、ｎは０〜２の整数を表す。）
を、その水和物または水溶液として用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法。
【請求項５】
８０℃〜２３０℃で反応を行なうことを特徴とする、請求項１乃至５の何れかに記載の１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬・農薬の中間体として、また含フッ素基導入試薬として有用な１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有用な有機試薬である１，１，１−トリフルオロアセトンを工業的に製造する方法として、本出願人は、一般式［２］で表される３−ハロゲン化−１，１，１−トリフルオロアセトン類（以下、単にハロゲン化トリフルオロアセトンという）
【０００３】
【化３】
0003995451.tif 000002
【０００４】
（式中、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表し、ｎは１〜３の整数を表す。）
を原料とし、これを金属亜鉛とプロトン性溶媒の存在下、液相中で還元する方法を特開２０００−３３６０５７号公報にて開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人はまた、一般式［２］に表されるハロゲン化トリフルオロアセトンを金属触媒を用いて気相中で水素化分解する方法を特願２０００−３０９６４９号として既に出願している。
【０００６】
本発明は、上記、先行発明において用いられた一般式［２］に表されるハロゲン化トリフルオロアセトンよりもフッ素原子がさらに１つ多い、一般式［１］に表される３−ハロゲン化−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン（以下、単にハロゲン化テトラフルオロアセトンという）
【０００７】
【化４】
0003995451.tif 000003
【０００８】
（式中、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表し、ｎは０〜２の整数を表す。）
を原料とし、これを水素化分解して１，１，１−トリフルオロアセトンを効率よく得る手段を提供することを目的とする。
【０００９】
炭素−フッ素間の結合は、炭素−塩素、炭素−臭素、炭素−ヨウ素間の結合よりも強固であるため、ハロゲン化テトラフルオロアセトン類のＣＨ2-nＸnＦ基中のフッ素原子はハロゲン化トリフルオロアセトン類のＣＨ3-nＸn基中のハロゲン原子に比べ水素による置換を受けにくい。反応性を増大するために還元条件を厳しくすると、カルボニル基やトリフルオロメチル基も水素化を受ける。すなわち、ハロゲン化テトラフルオロアセトンを１，１，１−トリフルオロアセトンに誘導するためには、ハロゲン化テトラフルオロアセトン中のＣＨ2-nＸnＦ基を効率よくメチル基に変換でき、なおかつカルボニル基とトリフルオロメチル基は実質的に水素化を受けない反応条件を見いだすことが課題であった。
【００１０】
【課題を解決するための具体的手段】
本発明者らはかかる問題点に鑑み、一般式［１］で表されるハロゲン化テトラフルオロアセトンを水素化分解する方法につき鋭意検討を加えた。その結果、一般式［１］で表されるハロゲン化テトラフルオロアセトン類を、気相中において、パラジウム／活性炭触媒の存在下、水素ガスと反応させると、上記課題であったハロゲン化テトラフルオロアセトンのＣＨ2-nＸnＦ基の選択的な水素化が効率よく達せられ、１，１，１−トリフルオロアセトンがきわめて高収率で得られるという事実を見いだし、本発明を完成したものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、一般式［１］で表されるハロゲン化テトラフルオロアセトン類をパラジウム／活性炭触媒の存在下、水素ガスにより水素化分解することを特徴とする１，１，１−トリフルオロアセトンを工業的に有利に製造する方法を提供する。
【００１２】
以下、本発明につき詳細に説明する。本発明の方法は、流通式の気相反応装置において気相中で実施することができる。本発明の方法において、一般式［１］で表されるハロゲン化テトラフルオロアセトンとは、１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３，３−ジクロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−ブロモ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３，３−ジブロモ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−ヨード−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３，３−ジヨード−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−ブロモ−３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−ブロモ−３−ヨード−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−クロロ−３−ヨード−１，１，１，３−テトラフルオロアセトンのことであり、これらのうち１種類のみを用いてもよく、複数種が共存したものを用いてもよい。さらにこれらのハロゲン化テトラフルオロアセトンと共に、一般式［２］で表されるハロゲン化トリフルオロアセトン類が共存していてもよく、その混合物を本発明の方法の条件で水素化分解する場合には、ハロゲン化テトラフルオロアセトンとハロゲン化トリフルオロアセトンがいずれも１，１，１−トリフルオロアセトンに変換され、１，１，１−トリフルオロアセトンを主成分とする反応生成物が得られる。
【００１３】
ハロゲン化テトラフルオロアセトン類、もしくはハロゲン化テトラフルオロアセトン類とハロゲン化トリフルオロアセトン類の混合物は無溶媒で使用しても、溶媒を使用してもよい。溶媒を使用する場合には、水溶液、アルコール溶液が好ましく、水溶液が特に好ましい。アルコールを用いる場合には試薬の入手のし易さを考えると、炭素数１〜２０のアルキル基に水酸基が結合したアルコールが好ましい。水溶液、アルコール溶液の場合、ハロゲン化テトラフルオロアセトンは式［３］に示す水和物、式［４］に示すアルコール付加物、式［５］に示すｇｅｍ−ジオール、ヘミアセタール、アセタール等の構造をとり得るが、何れの構造であっても差し支えない。
【００１４】
【化５】
0003995451.tif 000004
【００１５】
【化６】
0003995451.tif 000005
【００１６】
【化７】
0003995451.tif 000006
【００１７】
（各式中、Ｘ、ｎは一般式［１］と同じ意味を表す。ｍは整数、Ｒ１はアルキル基、Ｒ２，Ｒ３はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す。）
溶媒を用いる場合、その量には特別な制限はないが、ハロゲン化テトラフルオロアセトン１００ｇ（ハロゲン化トリフルオロアセトンが共存する場合には、ハロゲン化テトラフルオロアセトンとハロゲン化トリフルオロアセトンを合計して１００ｇ）に対して、１００ｇ以下とすることが好ましく、５０ｇ以下が特に好ましい。溶媒が上記の量より多いと過大な反応装置が必要となるなど問題が生ずるため、経済的に好ましくない。
【００１８】
反応を実施する場合には、上記の原料もしくはその溶液を気化装置でガス化したのちに、反応器に導入し、触媒の存在下、水素ガスと反応させれば良い。この際、反応の調節、触媒の劣化の防止を目的として、反応器内に窒素ガスを共存させることができる。
【００１９】
触媒はパラジウム／活性炭触媒を使用する。また、銀を添加金属としてさらに混合して使用すると反応がより穏和に進行し好ましい場合がある。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、溶液を担体に噴射した後、乾燥させ水素ガスで還元処理することにより得られる。金属化合物は上記金属の塩化物、臭化物、フッ化物、酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等を好ましく使用できる。
【００２０】
本発明の方法において担体に担持させるパラジウムの量（金属原子に換算した重量）に特に制限はないが、担体１００ｇに対し合計０．１ｇ〜１０ｇが好ましく、０．２〜５ｇが特に好ましい。０．１ｇ以下では１，１，１−トリフルオロアセトンの収率が低下し、また５ｇを超えると経済的に好ましくない。
【００２１】
反応温度は５０℃〜３００℃であり、８０℃〜２３０℃が好ましく、１００℃〜１７０℃が特に好ましい。５０℃未満では反応速度が十分でなく、また３００℃を超えるとトリフルオロメチル基の水素化分解および／またカルボニル基への水素付加が進行し１，１，１−トリフルオロアセトンの収率が減少し、副生物により精製も困難になるので好ましくない。
【００２２】
出発原料の３−ハロゲン化テトラフルオロアセトン１モルに作用させる水素のモル数は原料化合物のハロゲン化フルオロメチル基（−ＣＨ2-nＸnＦ）のハロゲン原子の個数（ｎ＋１）により異なるが、１．５〜５０の範囲であり、２〜１０が好ましく、特に好ましくは２．５〜５である。モル数が１．５未満では原料のハロゲン化テトラフルオロアセトンの反応率は十分高くなく、一方、モル比５０を超えても３−ハロゲン化テトラフルオロアセトンの反応率の向上はほとんど認められず、未反応水素回収の点から経済的に有利でないので何れも好ましくない。
【００２３】
本発明の反応を行う反応器は、系内に水が存在する場合（概ね１００ｐｐｍ以上の水が存在するとき）、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、ＰＦＡ樹脂、カーボンなどを内部にライニングした材質で製作したものが好ましく、水の存在しない場合（水が概ね１００ｐｐｍ未満であるとき）には、これらの材質の他に、鉄、ステンレス鋼、ニッケル、ハステロイ（ＴＭ）などで製作したものも使用できる。本発明の方法における反応は反応時にフッ化水素が副生するものであるから、ガラス製の材質を反応器その他、試薬と接触する器具に用いることは好ましくない。
【００２４】
本発明の方法を実施する方法は限定されるものではないが、代表的な態様の具体例を述べる。反応条件に耐えられる流通式反応器にパラジウム／活性炭触媒を充填する。反応器の外部より加熱し水素を流通させ、または水素と窒素を同時に流通させる。反応管の内温が所定の温度になったら原料のハロゲン化テトラフルオロアセトンを含む原料混合物を気化器に導入し気化して水素と混合し、かかる後に反応管に導入し流通させる。反応管より流出した気体及び液体の混合物は水に吸収させ、冷却して液体として回収する。なおハロゲン化テトラフルオロアセトンを水素と別々に反応器に導入してもよい。
【００２５】
本発明の方法で製造された１，１，１−トリフルオロアセトンは、フッ素化物の水素化分解反応生成物についての公知の方法を適用して精製されるが、例えば、反応器より塩化水素、フッ化水素とともに液体または気体状態で流出した１，１，１−トリフルオロアセトンを含む生成物を、冷却し、取り出した後、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどで処理してフッ化水素を中和除去し、次いで塩化水素を蒸留あるいは液相分離などの操作で除去した後、精密蒸留に付することにより目的とする高純度の１，１，１−トリフルオロアセトンを得ることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明の態様を説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。なお実施例において、ガスクロマトグラフ分析組成の「％」は「面積％」を表す。
【００２７】
［実施例１］１，１，１−トリフルオロアセトンの合成
ステンレス鋼製管状反応器に０．５％パラジウム／活性炭触媒（エヌ・イー・ケムキャット（株）社製。活性炭１グラムあたり、０．００５グラムのパラジウム（金属換算）が担持されており、十分乾燥処理したもの。）を２４０グラム充填し、水素ガスを０．８リットル／分の速度で管下部から管上部へ流通させながら熱媒により１５０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、ガスクロマトグラフ純度が９９．０％の３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン２４０ｇ（１．４４ｍｏｌ）を２ｇ／分の速度で気化器に導入し気化させて水素ガスと混合した。この混合気体を反応器に導入し、連続的に流通させる操作を、試料を全て導入するまで（２時間）続けた。試料が全て導入された後、水素ガスの代わりに窒素ガスを同じ速度で１時間流通した。反応器から流出する液体及び気体は０℃の水１０１５ｇ中に導入し捕集した。その結果１１５２ｇの回収物が得られた。回収物についてカールフィッシャー法により水分を測定したところ、８６．９重量％（１００１ｇ）含まれていた。ガスクロマトグラフで水を除く成分（１５１ｇ）の組成を分析したところ、１，１，１−トリフルオロアセトンの純度は９８．４％であった（１，１，１−トリフルオロアセトンの量１．３３ｍｏｌ、収率９２％）。
【００２８】
［実施例２］１，１，１−トリフルオロアセトンの合成
ステンレス鋼製管状反応器に０．５％パラジウム／活性炭触媒（エヌ・イー・ケムキャット（株）社製。活性炭１グラムあたり、０．００５グラムのパラジウム（金属換算）が担持されており、十分乾燥処理したもの。）を２４０グラム充填し、水素ガスを０．８リットル／分の速度で管下部から管上部へ流通させながら熱媒により１５０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン、３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン及び３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトンを主成分とする混合液２４０ｇ（ガスクロマトグラフ組成：３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン４８．２％、３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン２４．５％、３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン２５．６％）を２ｇ／分の速度で気化器に導入し気化させて水素ガスと混合した。この混合気体を反応器に導入し、連続的に流通させる操作を、試料を全て使うまで（２時間）続けた。試料が全て導入された後、水素ガスの代わりに窒素ガスを同じ速度で１時間流通した。反応器から流出する液体及び気体は０℃の水１０２０ｇ中に導入し捕集した。その結果１１５７ｇの回収物が得られた。回収物についてカールフィッシャー法により水分を測定したところ、８７．２重量％（１０１０ｇ）含まれていた。ガスクロマトグラフで水を除く成分（１４７ｇ）の組成を分析したところ、１，１，１−トリフルオロアセトンの純度は９７．２％であった。
【００２９】
［実施例３］１，１，１−トリフルオロアセトンの合成
ステンレス製管状反応器に、０．５％パラジウム−０．１％銀／活性炭触媒（エヌ・イー・ケムキャット（株）社製。活性炭１グラムあたり、０．００５グラムのパラジウム（金属換算）と０．００１グラムの銀（金属換算）が担持されており、十分乾燥処理したもの。）を２４０グラム充填し、０．８リットル／分の速度で水素ガスを管下部から管上部へ流通させながら１５０℃に熱媒で加熱した。反応器の内部温度が安定した後、ガスクロマトグラフ純度が９８．２％の３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン２４０ｇ（１．４３ｍｏｌ）を２ｇ／分の速度で気化器に導入し気化させて水素ガスと混合した。この混合気体を反応器に導入し、連続的に流通させる操作を、試料を全て導入するまで（２時間）続けた。試料が全て導入された後、水素ガスの代わりに窒素ガスを同じ速度で１時間流通した。反応器から流出する液体及び気体は０℃の水１０１０ｇ中に導入し捕集した。その結果１１４５ｇの回収物が得られた。回収物についてカールフィッシャー法により水分を測定したところ、８７．４重量％（１００１ｇ）含まれていた。ガスクロマトグラフで水を除く成分（１４４ｇ）の組成を分析したところ、１，１，１−トリフルオロアセトンの純度は９７．８％であった（１，１，１−トリフルオロアセトンの量１．２６ｍｏｌ、収率８８％）。
【００３０】
［実施例４］  １，１，１−トリフルオロアセトンの合成
ガスクロマトグラフ純度が９８．２％の３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン２４０ｇ（１．４３ｍｏｌ）を水２４０ｇと混合し、合計４８０ｇの３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン水溶液を調製した。
【００３１】
ステンレス鋼製管状反応器に０．５％パラジウム／活性炭触媒（エヌ・イー・ケムキャット（株）社製。活性炭１グラムあたり、０．００５グラムのパラジウム（金属換算）が担持されており、十分乾燥処理したもの。）を２４０グラム充填し、水素ガスを０．８リットル／分の速度で管下部から管上部へ流通させながら熱媒により１５０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、上記４８０ｇの３−クロロ−１，１，１，３−テトラフルオロアセトン水溶液を２ｇ／分の速度で気化器に導入し気化させて水素ガスと混合した。この混合気体を反応器に導入し、連続的に流通させる操作を、試料を全て導入するまで（４時間）続けた。試料が全て導入された後、水素ガスの代わりに窒素ガスを同じ速度で１時間流通した。反応器から流出する液体及び気体は０℃の水１０１２ｇ中に導入し捕集した。その結果１３９５ｇの回収物が得られた。回収物についてカールフィッシャー法により水分を測定したところ、８９．２重量％（１２４５ｇ）含まれていた。ガスクロマトグラフで水を除く成分（１５０ｇ）の組成を分析したところ、１，１，１−トリフルオロアセトンの純度は９８．０％であった（１，１，１−トリフルオロアセトンの量１．３１ｍｏｌ、収率９２％）。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、３−ハロゲン化テトラフルオロアセトンを出発化合物として、有用な化合物である１，１，１−トリフルオロアセトンを簡便に効率良く製造する手段を提供する。