(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）、
【化１】
0003904823.tif 000004
（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。）で表されるハロゲン化トリフルオロアセトンを、パラジウム／活性炭担持触媒または白金／活性炭担持触媒の存在下、９０〜１２０℃で、水素ガスにより水素化分解することからなる１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法。
【請求項２】
水の存在下水素化分解することからなる、請求項１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】
【産業上の利用分野】
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】
【従来技術】
１，１，１−トリフルオロアセトンは種々の方法で得られることが知られている。例えば、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（Ｌｏｎｄ．）１９６４，８３５にはトリフルオロ酢酸とヨウ化メチルマグネシウムによるグリニヤー反応により合成されることが、また、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，２０，２１６３，（１９６４）にはトリフルオロアセト酢酸エチルを硫酸中で脱炭酸反応して合成できることが記載されている。
【０００３】
一方、ＣＦ2ＣｌＣ（＝Ｏ）Ｒ（Ｒはハロゲン不含有基）で表されるクロロジフルオロケトン類がテトラヒドロフラン中で亜鉛とメタノールにより還元されてかなりの収率でジフルオロメチルケトン類が得られたと文献(Tetrahedoron lett. Vol.24(No.5), 507-510, 1983)に記載されている。
【０００４】
また、本出願人は特願平第１１−１４７６７０号に３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトンを亜鉛とプロトン供与性溶媒中で還元して１，１，１−トリフルオロアセトンとする方法を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
グリニヤー反応では反応系を無水状態で行わなければならず脱炭酸による方法では原料としてトリフルオロアセト酢酸エチルを入手しなければならない。また、特願平第１１−１４７６７０号に開示した方法は、当量の亜鉛を必要とし大量生産の際には問題を生じる。
【０００６】
【問題点を解決するための具体的手段】
本発明者らはかかる従来技術の問題点に鑑み、工業的規模での製造に適した１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法を確立するべく各種の製造プロセスについて鋭意検討を加えたところ、３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトンなどを水素で水素化分解するにあたって、特定の触媒を用いることにより高収率で目的とする１，１，１−トリフルオロアセトンを得ることができることを見出し、本発明に到達したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、一般式（１）、
【０００８】
【化２】
0003904823.tif 000002
【０００９】
（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。）で表されるハロゲン化トリフルオロアセトンを、パラジウム／活性炭担持触媒または白金／活性炭担持触媒の存在下、９０〜１２０℃で、水素ガスにより水素化分解することからなる１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法である。
【００１０】
本発明の方法は、流通式反応装置を用いる気相反応で実施することができ、以下においてその水素化分解の反応条件を述べるが、それぞれの反応装置において、当業者が容易に調節しうる程度の反応条件の変更を妨げるものではない。
【００１１】
また、本発明の方法において出発原料となるハロゲン化アセトンは、一般式（１）で表されるハロゲン化アセトン、および次式に示すその水和物、アルコール付加物、ｇｅｍ−ジオール、アセタール、ヘミアセタール、またはこれらの水溶液もしくはアルコール溶液であってもよく、水和物の水溶液が取り扱いやすい。
【００１２】
【化３】
0003904823.tif 000003
【００１３】
（各式中、Ｘ、ｎは一般式（１）と同じ、ｍは整数、Ｒ1はアルキル基、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す）
本発明に使用するハロゲン化トリフルオロアセトンは３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン、３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン、３，３，３−トリクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトンのことであり、これらは公知の方法で合成することができる。例えば、ペンタクロロアセトンの遷移金属などを触媒としてフッ酸によりフッ素化する方法、トリフルオロアセト酢酸エステルの脱炭酸による方法などが知られている。
【００１４】
本発明の方法においては原料のハロゲン化トリフルオロアセトンは、それに任意の数の水分子が水和した水和物で使用することもできる。本発明の実施の際には水溶液で使用するのが、原料の取り扱いが容易で反応操作を簡略化できるので好ましい。水の存在は反応の面からは問題はないが、不要な水の存在はエネルギー的に望ましくない。
【００１５】
本発明の方法においては、触媒は、担体としての活性炭にパラジウムまたは白金を担持したもの（Ｐｄ／Ｃ触媒、Ｐｔ／Ｃ触媒）を用いる。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、溶液を担体に噴霧した後、乾燥させ水素ガスで還元して調製できる。
【００１６】
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、炭酸塩等を使用できる。
【００１７】
本発明の方法において担体に担持させるパラジウムまたは白金の量は、担体１００ｍｌに対し０．１ｇ〜１０ｇ程度であり、０．２〜５ｇ程度が好ましい。０．１ｇ以下ではハロゲン化トリフルオロアセトンの反応率、及び１，１，１−トリフルオロアセトンの収率が共に低下し、また５ｇを超えると経済的に好ましくない。
【００１８】
反応温度は９０〜１２０℃である。
【００１９】
出発原料のハロゲン化トリフルオロアセトンに対する水素のモル比は原料化合物のフッ素以外のハロゲン原子数により異なるが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。モル比１．５未満では原料のハロゲン化アセトンの反応率は十分高くなく、一方、モル比５０を超えてもハロゲン化トリフルオロアセトンの反応率の向上は認められず、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。
【００２０】
本発明においては、反応の調節、触媒劣化の防止を目的として反応系に窒素ガスを共存させることができる。
【００２１】
本発明の反応を行う反応器は、系内に水が存在する場合、ホウ珪酸ガラス、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、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、原料に水和物ではないハロゲン化トリフルオロアセトンを使用して水の存在しない場合には、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。
【００２２】
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、例として流通式で実施する際の詳細を述べる。反応条件に耐えられる流通式反応器に遷移金属担持触媒を充填する。反応器の外部より加熱し反応管に水素を流通させる。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トリフルオロアセトンを気化器に導入し気化させて水素と同時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、あるいは冷却して液体として回収する。ハロゲン化トリフルオロアセトンを水と別々に導入してもよい。
【００２３】
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は冷却され、取り出された後、塩化水素が蒸留あるいは液相分離などの操作で除去され、ついで残留した酸性成分を塩基性物質などで除いた後、精製蒸留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。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するがこれらの実施態様に限られない。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。
【００２５】
［触媒調製例１］
２００ｍｌナス型フラスコに活性炭（武田薬品工業（株）製粒状白鷺Ｇ２Ｘ−４／６、粒径４〜６ｍｍの椰子殻炭）を３５ｇ秤取り，そこに約２０％硝酸水溶液を約１２０ｍｌ添加して、約３時間静置し，予め活性炭の硝酸処理を行った。別に、塩化パラジウム（ＩＩ）ＰｄＣｌ2０．８３ｇを２４％塩酸５ｇに溶解しＰｄＣｌ2塩酸溶液を調製した。調製された塩化パラジウム溶液を活性炭の入った上記フラスコに注入し２日間静置した。
【００２６】
２日間静置した金属含浸活性炭をエバポレーターにてバス温を１５０℃まで上げて減圧乾燥した。次いで、乾燥された金属含浸活性炭を反応管（２５ｍｍφ×４００ｍｍ容量約２００ｍｌ）に充填し，窒素を２００〜３００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流しながら，１５０℃から３００℃まで５０℃刻みに昇温し焼成した。３００℃で1時間焼成し、設定温度を１５０℃に下げ窒素５０ｍｌ／ｍｉｎ、水素５０ｍｌ／ｍｉｎ流しながら３００℃まで３０℃刻みに再び昇温し還元を行い、触媒を調製した。パラジウムは活性炭重量の０．５％である。
【００２７】
［触媒調製例２］
２００ｍｌナス型フラスコに活性炭（武田薬品工業(株)製粒状白鷺  Ｇ２Ｘ−４／６）を３５ｇ秤取り、次に、予めヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸・六水和物Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ０．４６ｇを３０％塩酸１００ｍｌに溶解した溶液を注入し、２日間静置した。
【００２８】
その後の分離、乾燥活性化処理などは調製例１と同様に行い、触媒を調製した。白金は活性炭重量の０．５％である。
【００２９】
［実施例１］
ガラス製管状反応器に触媒調製例１で調製した０．５％Ｐｄ／Ｃ触媒５０ｍｌを充填し、８０ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスをダウンフローで流通させながら１１０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、０．２ｇ／ｍｉｎで気化器に導入して気化させた３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン水溶液（水の含有量２５％）を水素と混合して反応器に導入し、５時間反応を行った。反応器から流出する液体及び気体を０℃に冷却した水１０ｇ中に導入し捕集した。回収された４７．２ｇの回収物についてカールフィッシャー法で水分を測定したところ水が５２．４％含まれており、また、ガスクロマトグラフで分析したところ、有機成分として１，１，１−トリフルオロアセトン９８．４％、１，１−ジフルオロアセトン０．１％、１−フルオロアセトン０．５％、アセトン０．４％、その他が含まれていた。
【００３０】
［実施例２］
水素ガスの流量を６５ｍｌ／ｍｉｎとして実施例１と同じ反応を行ったところ、５３．８ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が４２．３％含まれており、有機成分として、１，１，１−トリフルオロアセトン９７．７％、１，１−ジフルオロアセトン０．４％、１−フルオロアセトン１．３％、アセトン０．３％、その他が含まれていた。
【００３１】
［実施例３］
水素ガスの流量を１００ｍｌ／ｍｉｎとして実施例１と同じ反応を行ったところ、４９．１ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が５２．８％含まれており、有機成分として、１，１，１−トリフルオロアセトン９７．５％、１，１−ジフルオロアセトン１．１％、１−フルオロアセトン０．５％、アセトン０．４％、その他が含まれていた。
【００３２】
［実施例４］
ガラス製管状反応器に触媒調製例１で調製した０．５％Ｐｄ／Ｃ触媒５０ｍｌを充填し、８０ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスをダウンフローで流通させながら１１０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、０．２ｇ／ｍｉｎで気化器に導入して気化させた原料混合物（３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン８．２％、３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン８８．８％及び３，３，３−トリクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン２．４％の混合物）水溶液（水の含有量１５％）を水素と混合して反応器に導入し、５時間反応を行った。反応器から流出する液体及び気体を０℃に冷却した水２０ｇ中に導入し捕集すると５６．９ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が４５．６％含まれており、有機成分として１，１，１−トリフルオロアセトン９７．９％、１，１−ジフルオロアセトン０．４％、１−フルオロアセトン０．５％、アセトン０．６％、その他が含まれていた。
【００３３】
［実施例５］
ガラス製管状反応器に触媒調製例２で調製した０．５％Ｐｔ／Ｃ触媒５０ｍｌを充填し、８０ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスをダウンフローで流通させながら１１０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、０．２ｇ／ｍｉｎで気化器に導入して気化させた３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン水溶液（水の含有量２５％）を水素と混合して反応器に導入し、５時間反応を行った。反応器から流出する液体及び気体を０℃に冷却した水１４ｇ中に導入し捕集すると６４．２ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が４６．３％含まれており、ガスクロマトグラフで分析したところ、有機成分として１，１，１−トリフルオロアセトン９９．０％、１，１−ジフルオロアセトン０．１％、１−フルオロアセトン０．１％、アセトン０．３％、その他が含まれていた。
【００３４】
［実施例６］
ガラス製管状反応器に触媒調製例１で調製した０．５％Ｐｄ／Ｃ触媒５００ｍｌを充填し、５００ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスをダウンフローで流通させながら９５℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、１．５ｇ／ｍｉｎで気化器に導入して気化させた原料混合物（３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン９．６％、３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン８４．０％及び３，３，３−トリクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン３．９％の混合物）を水素と混合して反応器に導入し、６時間反応を行った。反応器から流出する液体及び気体を０℃に冷却した水５００ｇ中に導入し捕集すると９０９ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が５５．０％含まれており、有機成分として１，１，１−トリフルオロアセトン９８．１％、１，１−ジフルオロアセトン０．７％、その他が含まれていた。
【００３５】
［実施例７］
ガラス製管状反応器に触媒調製例２で調製した０．５％Ｐｔ／Ｃ触媒１０ｍｌを充填し、８０ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスをダウンフローで流通させながら１１０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、０．１６ｇ／ｍｉｎで気化器に導入して気化させた原料混合物（３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン８．２％、３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン８８．８％及び３，３，３−トリクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン２．４％の混合物）を水素と混合して反応器に導入し、１時間反応を行った。反応器から流出する液体及び気体を０℃に冷却した水１０ｇ中に導入し捕集すると１６．１ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が６１．２％含まれており、有機成分として１，１，１−トリフルオロアセトン９６．７％、３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン１．５％、その他が含まれていた。
【００３６】
［実施例８］
ガラス製管状反応器に触媒調製例２で調製した０．５％Ｐｔ／Ｃ触媒５０ｍｌを充填し、８０ｍｌ／ｍｉｎで水素ガスをダウンフローで流通させながら１１０℃に加熱した。反応器の内部温度が安定した後、０．１８ｇ／ｍｉｎで気化器に導入して気化させた３，３−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロアセトンを水素と混合して反応器に導入し、１時間反応を行った。反応器から流出する液体及び気体を０℃に冷却した水１０ｇ中に導入し捕集すると１７．４ｇの回収物が得られた。得られた回収物について実施例１と同様に分析したところ水が５５．９％含まれており、有機成分として１，１，１−トリフルオロアセトン９５．４％、３−クロロ−１，１，１−トリフルオロアセトン３．０％、その他が含まれていた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の方法は、ハロゲン化トリフルオロアセトンから選択率がよく且つ収率のよい１，１，１−トリフルオロアセトンの製造方法を提供できる。