(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 2,3,5,6-テトラクロロテレフタロニトリルを弗素化して2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルを得；
b) 2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルを水素化して1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを形成させ；
c) 1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンに転化し；
ｄ) 1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンをハロゲン化して4-(ハロメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコール(ハロは塩素又は臭素である)を得；ついで
e) 4-(ハロメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを水素化して 4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを得ることからなる、4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールの製造方法。
【請求項２】
工程c)は、1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンをジアゾ化しついで得られたジアゾニウム塩を、その場で、加水分解することにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールをcis-Z 3-(2-クロロ-1,1,1-トリフルオロ-2-プロペニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボニルクロライドと反応させてテフルトリンを形成させる工程を更に包含する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンに転化する工程を行った後に、加水分解反応を行って、エステル副生物を所望の1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンに転化する、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルをカルボン酸溶剤中で水素化しついで水素化反応混合物を、更なる酸を必要としないように、スクリーニングを行った後、ジアゾ化工程(工程c)に直接、通送する、請求項２〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを含有する反応混合物をpH７〜10に調節し、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを溶剤中に抽出する、請求項２〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
工程c)からの1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを反応混合物からメチルイソブチルケトン(MiBK)中に抽出し、溶剤を減圧下で除去しついで第２の溶剤を添加する方法であって、第２の溶剤は1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンをハロゲン化して4-(ハロメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを得るのに適当なものである、請求項２〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンをハロゲン化して4-(ハロメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを得るのにも使用される溶剤中に直接抽出する、請求項２〜６のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はピレトロイド(pyrethroid)系殺虫剤の合成に有用なポリ弗素化ベンジルアルコールの製造方法に関する。
【０００２】
cis-3-(ハロアルケニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボン酸と4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールとのエステル、特に、テフルトリン(tefluthrin)[2,3,5,6-テトラフルオロ-4-メチルベンジル cis-3-((Z-2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロプ-1-エニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボキシレート]は重要な殺虫及び殺ダニ剤である。従って、4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールのごとき、上記化合物の製造に必要な中間体を製造するための工業的に許容されるかつ効率的な方法が存在することが望ましい。
【０００３】
4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを製造する既知の方法はDE 3714602号、GB 2155464号及びEP 31199号に記載されているが、これらの方法では水素化ホウ素のごとき高価な試薬を使用する原料安息香酸又は酸ハライドの還元又は非常に低い温度でのテトラフルオロベンゼンのリチウム化(lithiation)及びその後のメチル化を行うことが必要である。これらの方法は高価な試薬を使用すること或いは特に低い温度条件を必要とするため、工業的な適用には適していない。
【０００４】
本発明者は、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンから4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを製造することにより上記の不利益を回避し得ることを知見し、容易に入手し得る化合物である2,3,5,6-テトラクロロテレフタロニトリルから出発して、上記２種の化合物を工業的規模で製造するための実際的なかつ効率的な方法を考案した。
【０００５】
従って、本発明によれば、
a) 2,3,5,6-テトラクロロテレフタロニトリルを弗素化して2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルを得；
b) 2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルを水素化して1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを形成させ；ついで
c) 1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンに転化することからなる、
1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンの製造方法が提供される。
【０００６】
工程a)の弗素化はアルカリ金属弗化物、例えば弗化カリウムのごとき弗素交換剤(fluoride exchange agent)及び場合により相間移動触媒、例えば、テトラメチルアンモニウムクロライド(TMAC)を使用して行うことが適当である。反応は溶剤中で行うことが適当である。適当な溶剤はジメチルホルムアミドのごとき二極非プロトン溶剤である。反応は100〜150℃、好ましくは、130〜150℃の温度で、好ましくは、無水条件下で行うことが適当である。
【０００７】
工程b)の水素化はEP99622号に記載される方法のいずれかに従って行い得る。特に適当な方法においては水素とパラジウムのごとき金属触媒が使用される。反応は０℃〜約60℃で、周囲圧力〜10バールの加圧下で行い得る。この反応で使用するのに適当な溶剤としてはアルコール、ギ酸、酢酸のごときカルボン酸又はこれらのいずれかと水の混合物が挙げられる。水素化反応に好ましい溶剤は酢酸又は酢酸水溶液である。酢酸のモル比は2-10:1であることが適当であるが、4-6:1であることが好ましい。
【０００８】
工程c)はジアゾ化及びジアゾニウム塩のその場での加水分解により行うことが好ましい。ジアゾ化は亜硝酸ナトリウム水溶液を使用し、０〜100℃、好ましくは50〜80℃の温度で行うことが適当である。反応溶液中の(亜硝酸塩を添加する前の)アミンの濃度は５〜30％であることが適当であり、好ましくは５〜15％である。
【０００９】
亜硝酸塩と1,4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンのモル比は2-5:1であることが適当であるが、2:1であることが好ましい。工程c)の完了後には、生成物は所望のベンジルアルコール製品のエステル(例えば酢酸エステル)を若干含有し得る。酢酸エステルの構造は下記のごとく示される。
【００１０】
0004058339.tif 000002
【００１１】
反応混合物をアルカリ性にしついでこれを加熱してエステルを所望のジオール化合物に加水分解することが有利であることが認められた。全てのエステルを加水分解した後、反応混合物をpH 7-10、好ましくは9-10に調節し、ついで、精製のために、又は、以後の工程で使用するために、生成物を溶剤中に抽出する。
【００１２】
本発明の別の要旨においては、
i) 1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンをハロゲン化して2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(ハロメチル)ベンジルアルコールを形成させ；ついで
ii) 2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(ハロメチル)ベンジルアルコールを水素化して4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールを得ることにより、工程c)からの1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールに転化し得る。
【００１３】
ハロ基が例えば塩素又は臭素である場合の、工程i)のハロゲン化は塩酸又は臭化水素酸水溶液のごときハロゲン化剤を使用して行うことが適当である。反応は溶剤の存在下、２相中で行うことが適当である。適当な溶剤は芳香族炭化水素、例えばトルエンのごとき不活性でかつ水と非混和性の溶剤である。反応は50-150℃、好ましくは、75-100℃で行われる。
【００１４】
工程ii)の水素化反応は、前記工程b)について述べたものと類似のプロセス条件下で、但し、放出されたハロゲン化水素を吸収させるための塩基の存在下で行い得る。適当な塩基はアルカリ金属又はアルカリ土金属水酸化物又は炭酸塩又はアルカリ土金属酸化物である。適当な溶剤はアルコール、エステル又は芳香族炭化水素である。
【００１５】
本発明の更に別の要旨においては、4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールをcis-Z 3-(2-クロロ-1,1,1-トリフルオロ-2-プロペニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボニルクロライド
0004058339.tif 000003
と反応させてテフルトリン(tefluthrin)
0004058339.tif 000004
を形成させる。
【００１６】
反応を行うのに適当な条件は、例えばEP-A-31199号に記載されている。
【００１７】
本発明の好ましい態様においては、2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルをカルボン酸溶剤、例えば酢酸中で水素化しそして水素化反応混合物をスクリーニングの後、ジアゾ化工程(工程c))に直接通送し、従って、追加の酸を必要としない。
【００１８】
他の好ましい態様においては、工程c)からの1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを反応混合物からメチルイソブチルケトン(MiBK)のごとき溶剤中に抽出し、溶剤を減圧下で除去しついで第２の溶剤を添加する；第２の溶剤は前記工程i)のハロゲン化反応について適当な溶剤である。適当な第２の溶剤はトルエンである。
【００１９】
他の好ましい態様においては、工程c)からの1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンを、工程i)のハロゲン化反応においても使用される溶剤中に直接抽出する。適当な溶剤は芳香族炭化水素(例えばトルエン、キシレン又はハロベンゼン)又はハロゲン化炭化水素(例えば二塩化エチレン又はパークロロエチレン)のごとき酸水溶液に安定な溶剤である。
【００２０】
下記の実施例は本発明の方法及び化合物を例示するものである。
【００２１】
1H NMRの測定はブルカー(Bruker) AS 200(200MHz 1H)分光計上で、参照標準としてTMSを使用して行った。ガスクロマトグラフィー分析はヘウレット パッカード(Hewlett Packard)5890シリーズIIを使用して行った。加圧下での水素化反応は、1000rpmのガス誘発タービン撹拌機を備えた１Lステンレススチールオートクレーブ中で行った。水素の供給はブッチガスコントローラー(Buchi gas controller)6002型から浸漬管を経て行い、加熱と冷却はジェラボ(Jelabo) FP40浴によって制御した。パラジウム/炭素 58型触媒はJohnson Matthey社から供給されたものである。
【００２２】
実施例１
この実施例は1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンの調製を例示する。
【００２３】
工程a. 2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルの調製
弗化カリウム(117.7g)とDMF(330g)をコンデンサー、窒素ブランケット及び外部加熱冷却コイルを取付けた１リッタージャケット付きフラスコに装入した。混合物を窒素雰囲気下、５分間撹拌し、その後、サンプル(５ml)を採取し、水分含量を分析して、反応混合物が＜0.2重量％の水を含有するようにした。ついで、2,3,5,6-テトラクロロテレフタロニトリル(120g)とテトラメチルアンモニウムクロライド(1.55g)を装入し、反応混合物を撹拌下、115℃に加熱した。反応混合物を窒素雰囲気下、６時間、115℃に保持し、その後、サンプルを採取し、反応の完結が達成されたか否かを測定した(即ち、モノクロロ不純物が＜２％)。必要に応じ、反応混合物を更に30分間、115℃に加熱した。反応混合物を70℃に冷却しついで反応容器から、底部流出弁を経て、周囲温度の水(670g)を含有している、撹拌されている２リットルビーカーに流出させた。得られたスラリーをろ過し、ろ過ケーキを水洗した(3ｘ300ml)。2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルをフィルター上で部分的に乾燥し、適当な貯蔵容器中に排出した。この反応により97.8gの水湿潤ペーストが得られた；GC分析は78.6％の強度(strength)を示し、収率は85.2％であった。
【００２４】
工程b. 1.4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンの調製
水(258g)、酢酸(179g)、2,3,5,6-テトラフルオロテレフタロニトリルペースト(90.6g、100％重量)、湿潤剤[ノプコ(Nopco)8050](0.15g)及び５％パラジウム/炭素触媒(1.8g、100％重量)をオートクレーブに装入した。蓋を密閉し、オートクレーブを、最初、窒素でパージして残留酸素を除去しついで水素で５バールgまで加圧し、その後、ガスコントローラーを零点調整した。撹拌機を始動させ、圧力をブッチコントローラーにより自動的に５バールgに保持した。温度を手動的に監視し、反応による発熱を外部加熱/冷却浴を使用して、手動介入(manual intervention)により制御した。反応温度は、当初、５℃であり、水素の導入から、最初の120分間で30℃まで上昇させた。水素の消費はブッチガスコントローラーにより合計した。反応は水素の消費が止るまで継続した(典型的には４時間)。残留圧力を開放し、オートクレーブを窒素でパージした。オートクレーブの内容物をオートクレーブの底部流出弁により排出させ、少量の水で洗浄した。消費された触媒をろ過により除去した。ろ液とフィルターケーキ洗浄液とを一緒にし、製品の1.4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンについて分析した。上記した反応より83.4gのジアミンが生成し、これは88.6％の反応収率に相当する。
【００２５】
工程c. 1.4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンの調製
1.4-ビス(アミノメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼン(68.6g)、酢酸
(104g)、水(451g)及びシリコーンベース消泡剤(0.2g)を１リッタースプリットネック反応フラスコに装入し、十分に撹拌した。フラスコを25℃に保持し、亜硝酸ナトリウム水溶液(36％、134.2g)を90分間に亘って添加した。反応温度は、添加を行う間に、70℃に上昇した。亜硝酸塩添加の完了後、反応溶液を更に30分間、 70℃に保持した。反応混合物からサンプルを採取し、残留亜硝酸ナトリウムを沃化カリウムデンプン紙を使用して分析した。過剰の亜硝酸ナトリウムが添加されたことを確認した後(沃化カリウムデンプン紙が青色に変色する)、反応混合物を60℃に冷却した。ついで、副生物としての、目的製品のアセテートエステルを水酸化ナトリウムで処理することにより加水分解した。47％水酸化ナトリウム水溶液を、pHを＞11.5に上昇させるのに十分な量、添加した。ついで、温度を90℃に上昇させ、30分間保持しついでpHを再検査して11.5以上にした。pHが11.5以上でない時には、水酸化ナトリウム水溶液を更に添加し、更に30分間、撹拌した。反応温度を60℃に低下させ、塩酸を添加することによりpHを９に調整した。ついで、この溶液を4-メチルペンタン-2-オンを使用して抽出し(MiBK、2ｘ250ml)、有機抽出物を一緒にし、定量GLC分析を行った結果、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンの収率は90％であった。
【００２６】
実施例２
この実施例は4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールの調製を例示する。
【００２７】
工程i. 2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(ブロモメチル)ベンジルアルコールの調製
実施例１に記載の方法で調製した1,4-ビス(ヒドロキシメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼンをMiBK中に溶解させた溶液80gを、蒸留のため(還流による還送と全体の取出し)に取付けた１リットル反応フラスコに装入した。溶剤を蒸留及びついで水蒸気蒸留により除去した。トルエン(303g)を添加し、残留水を共沸蒸留により除去した。溶液を撹拌し、60℃で30分間、加熱しついでシルコプラーゼ(Silcoplase)(0.2g)と48％臭化水素酸水溶液(109.3g)を反応混合物に添加し、これを95℃に加熱した。95℃での反応の最初の30分間、蒸留装置内で還流による還送を行った。その後、トルエン/水共沸混合物を分離器中で捕集し、トルエン層を反応容器に再循環させた。反応混合物を95℃で5.5時間、加熱し、トルエンを再循環させた。反応混合物を55℃に冷却し、水(150ml)と48％臭化水素酸水溶液(36.6g)を添加した。この分離性混合物を55℃で15分間、撹拌し、30分間、沈降させついで水性相を除去した。残留したトルエン/製品層を水(150ml)と40％酢酸ナトリウム水溶液(36g)の混合物で洗浄し、これを撹拌し、沈降させついで水性緩衝液層を廃棄した。トルエン層を、生成した2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(ブロモメチル)ベンジルアルコールについて分析した結果、収率は96.2％であった。
【００２８】
工程ii. 4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールの調製
この方法においては、ガス分散撹拌機(1000rpm)を取付けた、作動容積350〜500mlの、容量１リッターのガラス製オートクレーブを還元容器として使用し、ガスをブッチガスコントローラー6002型から浸漬管を経て供給し、加熱と冷却はジェラボFP40浴により制御した。メタノール(362g)、水(６g)、2,3,5,6-テトラフルオロ-4-(ブロモメチル)ベンジルアルコール(95.1g、100％重量)、酸化マグネシウム(18.1g)及び５％パラジウム/炭素触媒、ジョンソン マッセイ58型(0.8g、100％重量)をオートクレーブに装入した。蓋を密閉し、オートクレーブを、最初、窒素でパージして残留酸素を除去しついで水素で2.5バールgまで加圧し、その後、ガスコントローラーを零点調整した。撹拌機を始動させ、圧力をブッチコントローラーにより自動的に2.5バールgに保持した。反応温度は、反応を通じて、外部加熱/冷却浴により50℃に制御した。水素の消費はブッチガスコントローラーにより合計した。反応は水素の消費が止るまで継続した(典型的には60〜90分)。残留圧力を開放し、オートクレーブを窒素でパージした。オートクレーブの内容物をオートクレーブの底部流出弁により排出させ、少量のメタノール(30g)で洗浄した。消費された触媒と無機塩をろ過により除去し、フィルターケーキをメタノールで洗浄した(2ｘ30g)。ろ液とフィルターケーキ洗浄液とを一緒にした。分析の結果、上記した反応より60.4gの2,3,5,6-テトラフルオロ-4-メチルベンジルアルコールが生成したことが示された；これは89.4％の反応収率に相当する。
【００２９】
実施例３
この実施例は2,3,5,6-テトラフルオロ-4-メチルベンジル cis-3-((Z)-2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロプ-1-エニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボキシレートの調製を例示する。
【００３０】
cis-Z 3-(2-クロロ-1,1,1-トリフルオロ-2-プロペニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボニルクロライド(257g)を、撹拌機、温度計、水面下窒素導入管及びジャケット付き滴下ろ斗を備えた反応容器に挿入した。酸クロライドに窒素を供給し、以後の工程中、窒素の供給を継続した。溶融した4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコール(188.1g)を滴下ろ斗に装入した。ろ斗内の温度は80℃に保持した。アルコールを３時間に亘って酸クロライドに添加した。最高反応温度は、添加中、45℃であった。添加終了後、反応混合物の温度を95℃に上昇させ、２時間保持した。GC分析を使用して酸クロライドの完全な転化が生起したか否か及び過剰の反応剤が残留していないかを測定した。反応混合物を60℃に冷却し、溶融反応混合物を排出させ、秤量しついで分析した。上記の反応により、423.3gの溶融2,3,5,6-テトラフルオロ-4-メチルベンジル cis-3-((Z)-2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロプ-1-エニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボキシレートが生成し、既知の標準に対する分析は、この物質は92.5重量％であり、全反応収率は96.5％であることを示した。