(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）、
ＣＨnＣｌ3-nＣＯＣＨmＣｌ2-mＣＯ2Ｒ （１）
（式中、ＲはＣ1〜Ｃ5の分岐を有することもあるアルキル基またはクロロアルキル基を表す。n、mは０または正の整数を表し、かつ０≦n≦３、０≦m≦２を満たす。ただし、n＝３かつm＝２の場合を除く。また、n、mは片方もしくは両方が０であっても良い）で表される塩素化アセト酢酸エステルを触媒の存在下塩化水素と接触させて一般式（２）、
ＣＨnＣｌ3-nＣＯＣＨm+1Ｃｌ2-m （２）
（式中、n、mは前記と同じ。）で表される塩素化アセトンを製造する方法において、触媒としてトリフェニルフォスフィンを用いる塩素化アセトンの製造法。
【請求項２】
塩素化アセト酢酸エステルがペンタクロロアセト酢酸エステルであり、塩素化アセトンがペンタクロロアセトンである請求項１記載の塩素化アセトンの製造法。
【請求項３】
塩素化アセト酢酸エステル１モルに対しトリフェニルフォスフィン０．００１〜０．１モルを使用する請求項１または２記載の塩素化アセトンの製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医農薬中間体として有用な塩素化アセトン類の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩素化アセトン類の製造方法としては、アセトンを光、金属塩化物、酸、金属有機酸塩などを触媒として塩素により塩素化する方法、対応する塩素化アルコールの酸化による方法などが知られている。
【０００３】
また、アセト酢酸やアセト酢酸エステルは酸または塩基性物質を触媒として分解でき、何れもアセトンが得られることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
塩素化アセト酢酸エステルを塩酸水溶液の存在下に加熱すると、塩素化アセトンの得られることが知られている（Annales de Chimie et de Physique 〔6〕24, 82)。しかしながら、アセト酢酸エステルが酸あるいは塩基を触媒として容易に加水分解してアセトンを生成するのと異なり、塩素化アセト酢酸エステルは塩酸水溶液によっても容易に加水分解することはできず、前記文献では１６０〜１７０℃の封管中で反応が行われている。
【０００５】
この方法は反応温度が高温であり、水を反応剤とすることから高圧のもとで反応を行わなければならない。そこで、本発明はより温和な条件で塩素化アセト酢酸エステルから塩素化アセトンを得る方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための具体的手段】
本発明者らは、塩素化アセト酢酸エステルから対応する塩素化アセトンを製造する方法について鋭意検討を加えたところ、塩素化アセト酢酸エステルと塩化水素を新規な触媒の存在下加熱することで効率的に塩素化アセトンが得られることを見いだし、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明は、一般式（１）、
ＣＨnＣｌ3-nＣＯＣＨmＣｌ2-mＣＯ2Ｒ （１）
（式中、ＲはＣ1〜Ｃ5の分岐を有することもあるアルキル基またはクロロアルキ
ル基を表す。n、mは０または正の整数を表し、かつ０≦n≦３、０≦m≦２を満たす。ただし、n＝３かつm＝２の場合を除く。また、n、mは片方もしくは両方が０であっても良い）で表される塩素化アセト酢酸エステルを触媒の存在下塩化水素と接触させて一般式（２）、
ＣＨnＣｌ3-nＣＯＣＨm+1Ｃｌ2-m （２）
（式中、n、mは前記と同じ。）で表される塩素化アセトンを製造する方法において、触媒としてトリフェニルフォスフィンを用いる塩素化アセトンの製造法である。
【０００８】
本発明にかかる一般式（１）の塩素化アセト酢酸エステルにおいて、式中のＲはＣ1〜Ｃ5の分岐を有することもあるアルキル基またはクロロアルキル基のものであり、余り炭素数の多いものを使用することに有利な点はなく、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などおよびそれらの水素原子が任意の個数だけ塩素原子に置換したもの、例えば、ジクロロエチル基、トリクロロエチル基、テトラクロロエチル基などが挙げられる。一般式（１）の塩素化アセト酢酸エステルとしては、具体的には、２−クロロアセト酢酸エチル、２−クロロアセト酢酸メチル、２，２−ジクロロアセト酢酸エチル、２，２−ジクロロアセト酢酸メチル、４−クロロアセト酢酸エチル、４−クロロアセト酢酸メチル、４，４−ジクロロアセト酢酸エチル、４，４−ジクロロアセト酢酸メチル、２，２，４−トリクロロアセト酢酸エチル、２，２，４−トリクロロアセト酢酸メチル、４，４，４−トリクロロアセト酢酸エチル、４，４，４−トリクロロアセト酢酸メチル、２，２，４，４−テトラクロロアセト酢酸エチル、２，２，４，４−テトラクロロアセト酢酸メチル、ペンタクロロアセト酢酸エチル、ペンタクロロアセト酢酸メチルなどが好適に用いられる。
【０００９】
本発明の方法にかかる反応は下記反応式（３）、
ＣＨnＣｌ3-nＣＯＣＨmＣｌ2-mＣＯ2Ｒ  ＋  ＨＣｌ  →    ＣＨnＣｌ3-nＣＯＣＨm+1Ｃｌ2-m ＋ＣＯ2 ＋  ＲＣｌ （３）
（式中、Ｒ、n、mは前記と同じ。）に従うものと考えられる。
【００１０】
本発明は、触媒としてトリフェニルフォスフィンを添加した塩素化アセト酢酸エステルを加熱し、そこに塩化水素ガスを導入しながら、副生する炭酸ガスと塩素化アルカンを系外に排出することで行うのが好ましい。使用する触媒の量は塩素化アセト酢酸エステル１モルに対し０．００１〜０．１モルであり、好ましくは０．０２〜０．０５モルである。０．１モル以上を用いても技術的には特に問題はない。また、塩化水素ガスは塩素化アセト酢酸エステル１モルに対し１モル以上、通常１〜１０モルを使用する。反応は液体と気体の反応であるので、相互の接触を促進する公知の装置、例えば、攪拌機、スパージャーなどを用いてもよい。塩化水素は反応の制御を容易にするために反応に不活性なガス、例えば、窒素、アルゴンなどとともに使用してもよい。反応は、塩素化アセト酢酸エステルの種類により異なるが５０〜２００℃で行い、８０〜１５０℃で行うのが好ましく、１００〜１３０℃程度で行うのが反応を制御し易くより好ましい。５０℃未満では反応が実質的に起こらず、２００℃を超えるのは生成物の分解が起こることがあり好ましくない。また、この反応は約１〜１０ｋｇ／ｃｍ2で行うが、特に加圧下で実施することに利点はなく通常ほぼ大気圧下で行えばよい。本発明の方法により得られた副生成物を含む塩素化アセトンは反応後、水洗浄、塩基性水溶液洗浄、蒸留等の慣用の方法によって精製する。本発明の方法に使用する装置は、ステンレス鋼、耐熱性ニッケル合金、フッ素樹脂、ガラスなどの材質でできた装置かまたはこれらの材質でライニングされた材料で造られた装置であることが好ましい。
【００１１】
本発明の方法は、溶媒の存在下においても行うことができる。溶媒としては塩素系溶媒、フッ素系溶媒などの塩素化に不活性なもので、原料の塩素化アセト酢酸エステルや生成物の塩素化アセトンと比べて充分に沸点の高いものが好ましい。例えば、四塩化炭素、四塩化エタン、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン、１、１、１−トリフルオロ−２，２−ジクロロエタン、１，１，１，２，２−ペンタフルオロ−３，３−ジクロロプロパン、１，１，２，２，３−ペンタフルオロ−１，３−ジクロロプロパン、２，４−ジクロロトリフルオロトルエン、１，４−ビストリフルオロメチルベンゼン、ヘキサクロロアセトンなどを挙げることができる。
【００１２】
本発明の方法において使用する塩素化アセト酢酸エステルを得る方法は特に限定されないが、アセト酢酸エステルを触媒の存在下または非存在下で塩素により塩素化する方法が例示できる。アセト酢酸エステルの代わりに既に一部分塩素化された塩素化アセト酢酸エステルを使うこともできる。触媒としては、キノリン、トリフェニルフォスフィン、モルホリン、塩化第二鉄などが例示でき、特にキノリン、トリフェニルフォスフィンなどが好ましい。これらの触媒はアセト酢酸エステル１モルに対して０．００１〜０．１モルを使用し、好ましくは０．０３〜０．０６モルを使用する。塩素ガスはアセト酢酸エステル１モルに対し５〜１０モル程度を使用するが、反応を調節することで５〜７モル程度でも十分に良い結果を得ることができる。
【００１３】
この塩素化反応は初期から触媒の存在下に行っても良いが、逐次反応であり、ジクロロ体までは無触媒下比較的低温で反応は進むので、最初、無触媒で低次塩素化物としてその後さらに高度に塩素化された塩素化アセト酢酸エステルとするのが好ましく、この方法について以下に説明する。塩素化反応は発熱反応であるので反応にあたって塩素ガスを吹き込む温度は任意でよく、吹き込むと同時に反応液の温度は上昇する。反応全体をスムーズに完結させるには室温（２０〜３０℃）から吹き込み、反応に伴う発熱による反応液の温度上昇を塩素供給量、窒素などの不活性ガスによる希釈度または装置を使った冷却または加熱により３０〜６０℃位の温度を維持するようにして反応をコントロールする。アセト酢酸エステル１モルに対して塩素ガス２モル程度を消費した頃から発熱は減少する。
【００１４】
さらに、塩素化度を上げ例えばペンタクロロアセト酢酸エステルとするためには反応温度を高めても良いが、前記の触媒を加えて反応を続ける。触媒を加えることでさらに発熱するので、６０〜１００℃、好ましくは７０〜９０℃を維持するようにして反応を完結させペンタクロロアセト酢酸エステルとする。反応が激しすぎるときは外部から冷却し反応が遅いときは加熱してもかまわない。
【００１５】
塩素化反応終了後、反応生成物は塩基性水溶液および／または水で洗浄し次いで乾燥し、蒸留などの操作を行って精製してもよいが、本発明の原料として使用するには、単に窒素ガス吹き込みにより未反応塩素、生成した塩化水素などのパージした粗塩素化アセト酢酸エステルで十分である。溶媒を使用した場合は蒸留などにより除去することが好ましい。
【００１６】
また、その他の方法としてアセト酢酸エステルと塩素を光触媒照射により反応させる方法、アセト酢酸エステルと塩化スルフリルを加熱して反応させる方法などで塩素アセト酢酸エステルを製造することができる。
【００１７】
以下に、本発明を実施例をもって説明するが、これらの実施態様に限られない。
【００１８】
【実施例】
〔ペンタクロロアセト酢酸エステルの調製〕
ガス吹き込み管と還流冷却器を備えたガラス反応器にアセト酢酸メチル（１．１６ｋｇ）を入れ室温で塩素ガスを徐々に吹き込んだ。反応器内の温度は上昇して約６０℃に達した。その後、緩やかに加温し、６５℃まで上げて反応を続けた。塩素ガス約１．４２ｋｇを消費したところで発熱が減少したのでトリフェニルフォスフィン（４７ｇ）を加えたところ、再び発熱したがさらに加熱して９０℃として反応を続けた。反応器中の組成をガスクロマトグラフで追跡しながらペンタクロロアセト酢酸メチルが最大濃度となるまで反応を行い完結させた。塩素ガスの導入量は約４．０ｋｇであった。その後、反応器に窒素ガスを吹き込み未反応の塩素、生成した塩化水素を追い出した。反応器中の粗ペンタクロロアセト酢酸メチルは２．８１ｋｇでペンタクロロアセト酢酸メチルの選択率は７１％（面積％、以下同じ。）であった。
【００１９】
〔実施例〕
得られた粗ペンタクロロアセト酢酸メチルエステルにトリフェニルフォスフィン（７８ｇ）を加え１００〜１３０℃に加熱し、塩化水素ガスを連続的に導入しながら反応させた。反応終了後、反応器内に残留した有機物は２．３８ｋｇであり、ガスクロマトグラフ分析では、テトラクロロアセトン４．５％、ペンタクロロアセトン７２．１％、ヘキサクロロアセトン１８．７％、ペンタクロロアセト酢酸メチル４．７％であった。これを減圧下蒸留して純度９６％のペンタクロロアセトン１．３４ｋｇを得た。
【００２０】
〔参考例：従来技術に基づく製造例〕
ガス吹き込み管を備えたガラス反応器にアセトン（８００ｇ）および触媒としてキノリン（３．２ｇ）を入れ室温で塩素ガス４．４ｋｇを徐々に吹き込んだ。反応器内の温度は上昇し約６０℃に達した。その後、緩やかに加温し、１００℃まで上げて反応を続けた。反応器中の組成をガスクロマトグラフで追跡しながらペンタクロロアセトンが反応液中で最大量となったところで塩素ガスを止め未反応の塩素、生成した塩化水素を窒素ガスの吹き込みにより追い出した。残留した反応液は２．９７ｋｇであり、トリクロロアセトン２５％、テトラクロロアセトン５％、ペンタクロロアセトン５８％、ヘキサクロロアセトン１２％であった。これを精密蒸留によって精製して純度９５％のペンタクロロアセトン９０９ｇを得た。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の方法によると、塩素化アセト酢酸エステルを比較的低温で塩素化アセトンに転換できるという効果を奏する。