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JPS59152361A - ペンタフルオロベンゾニトリルの製法 - Google Patents

ペンタフルオロベンゾニトリルの製法

Info

Publication number
JPS59152361A
JPS59152361A JP58024848A JP2484883A JPS59152361A JP S59152361 A JPS59152361 A JP S59152361A JP 58024848 A JP58024848 A JP 58024848A JP 2484883 A JP2484883 A JP 2484883A JP S59152361 A JPS59152361 A JP S59152361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pentafluorobenzonitrile
pentachlorobenzonitrile
reaction
temperature
benzonitrile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58024848A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6224417B2 (ja
Inventor
Osamu Kaieda
修 海江田
Masaru Awashima
粟嶋 優
Isao Okidaka
沖高 勲
Tomoaki Nakamura
智明 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP58024848A priority Critical patent/JPS59152361A/ja
Priority to DE8484300911T priority patent/DE3478681D1/de
Priority to EP84300911A priority patent/EP0120575B1/en
Publication of JPS59152361A publication Critical patent/JPS59152361A/ja
Priority to US06/776,085 priority patent/US4684734A/en
Publication of JPS6224417B2 publication Critical patent/JPS6224417B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ペンタクロロベンゾニトリルをベンジエ) 
IJル媒体中で270℃から400℃の温度範囲でフッ
素化剤、とくにフッ化カリウムと反応させる、いわゆる
ハロゲン交換反応によるペンタフルオロベンゾニトリル
の製法に関する。
芳香族ハロゲン化物にフッ化アルカリを作用させてハロ
ゲン原子をフッ素原子と交換させる、いわゆるハロゲン
交換反応は古くから知られている。
その際溶媒として一般的には、ジメチルスルホキシド、
スルホラン、N−ジメチルホルムアミドなど非プロトン
性極性溶媒が主に用いられ、溶媒の沸点以下の温度でハ
ロゲン交換反応を行っている。
場合によって・は、反応速度を速める為にクラウン化合
物の様な相間移動触媒を加えている例もある。
しかしながら、上記の方法でハロゲン交換できる芳香族
ハロゲン化物は、例えば石川ら、有機合成化学協会誌、
第27巻第174頁(1969年)K記載の2,6−シ
クロロベンゾニトリルカラ2.6−シフルオロベンゾニ
トリルを合成する例の様にハロゲン置換基の少ない芳香
族ハロゲン化物に限られ、それ以上のポリハロゲン化物
では完全にハロゲン置換を行うのは困難である。すなわ
ち、上記方法では本発明め様にポリ・・ロゲン芳香族化
合物テアルペンタクロルベンゾニトリルかラペンタフル
オロベンゾニトリルを製造するには適していない。した
がって・溶媒番使ってペンタクロルベンゾニトリルから
ペンタフルオロベンゾニトリルを製造スるプロセスにつ
いてはこれまで全く報告されていないのが実情である。
事実、上記の方法に従ってジメチルスルホキシドを溶媒
に用いペンタクロロベンゾニトリルを過剰のフッ化カリ
ウムの存在下24時間還流させた場合3,5−ジクロロ
−2、4,6−フルオロベンゾニトリルはえられるが、
完全ニハロゲン交換したペンタフルオロベンゾニトリル
は全くえることができない。又、他の一般的にハロゲン
交換反応に使用されている溶媒を用い還流上反応させて
も同様である。さらにこれらに相間移動触媒を加えても
同様である。
かくして完全に交換反応を行なわせる為には、オートク
レーブを使って反応温度を高くする必要があることが本
発明者らの行った研究で見い出された。しかも本発明に
おけるベンゾニトリル以外の一般的にハロゲン交換反応
に用いられている溶媒は、高温度では溶媒の分解反応あ
るいは溶媒と原料あるいは生成物間に副反応が生じ収率
が低く好ましくないことも知見されt0バーチャル(J
M、 Btrchall )ら、J、Chem、Soc
、、 Cc ) 1971年1341頁では、無溶媒で
オートクレーブを使って300〜480℃の高温度でペ
ンタクロルベンゾニトリルからペンタフルオロベンゾニ
トリルをフッ化カリウムをフッ素化剤として合成する方
法が記載されている。そして350℃、20時間の反応
でペンタクロルベンゾニトリルに対して約70モル係の
ペンタフルオロベンゾニトリルかエラしているが、溶媒
を使わないため発熱反応による温度制御が難しく、又反
応終了後容器に多量の炭化物が固着したりして工業的実
施は困難な方法といえる。
本発明者らは、上記の欠点を改良し、工業的実施の可能
な方法を鋭意検討した結果、ベンゾニトリルを溶媒に用
いて自然発生圧力下270〜400℃の温度範囲でペン
タクロロベンゾニトリルをフッ素化剤、とくにフッ化カ
リウムと反応させてノ・ロゲン交換することによってペ
ンタフルオロベンゾニトリルが容易に製造できることを
見い出し本発明を完成させた。
本発明を以下更に詳細に説明する。
本発明における溶媒ベンゾニトリルは、熱的に安定& 
為、ペンタクロロベンゾニトリルをハロゲン交換してペ
ンタフルオロベンゾニトリルにするのに必要な温度と考
えられる270〜400℃の温度範囲でも使用でき、又
他の溶媒にみられる様な溶媒と原料あるいけ生成物間と
の副反応がない利点がある。又この溶媒を使用すること
によって無溶媒での製法と異なシ、温度制御が容易で多
量の炭化物が生成するのを防止できる利点があシ、工業
的実施に際し高収率で目的物をえられる有利性を持つ。
ハロゲン交換反応に使用されるフッ素化剤は、一般には
フッ化セシウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムな
どのフッ化アルカリやフッ化バリウム、フッ化カルシウ
ムなどアルカリ土類金属のフッ化物塩を用いる例が多い
。又場合によっては、7ツ化アンチモン等の遷移金属の
フッ化物も用いられる。本発明においても一般に用いら
れているフッ素化剤ならばあらゆるものが使用できる。
この中でも取り扱いが容易で実用上商業的に容易に入手
できるフッ化カリウムが特に好ましい。
フッ素化剤は、原料のペンタクロルベンゾニトリル中の
フッ素原子により置換されるクロル原子に対し少なくと
も当量以上必要であシ、フッ化カリウムの場合ペンタク
ロルベンゾニトリル1モルに対し5モル倍以上に存在す
れば良い。特にペンタクロルベンゾニトリル1モルに対
しフッ化カリウム5〜10モルの範囲が適当である。
本発明の反応温度は270℃から400℃の範囲が好ま
しい。特に300〜350℃の範囲が好ましい。
低温度で反応させた場合塩素がフッ素に完全に交換され
ていない化合物が生成し易くなり、高温度では炭化物が
生成し、いずれもペンタフルオロベンゾニトリルの収率
が低下する。
本発明では自然発生圧力下で反応させる為に300〜3
50℃の温度範囲で約6.5 Kg/cm’〜12.O
Kり/Cm ’のゲンジ圧を示す。
反応時間は、反応温度によって異なるが、約2時間から
48時間の範囲が適当である。
反応温度が低く、反応時間が短い場合、塩素がフッ素に
完全に交換されていない化合物が生成するが、溶媒であ
るベンゾニトリルの沸点(760+o+Hr、1cz℃
)ニ対して目的物質のペンタフルオロベンゾニトリルの
沸点(760簡HP、161℃)は低いので蒸留によっ
てペンタフルオロベンゾニトリルをストリッピングで取
り出せ、釜には高沸点の塩素含有フッ素化合物が、溶媒
ベンゾニトリルに溶解して残存する。この残存した回収
ベンゾニトリル溶液を次の反応に溶媒として再使用する
ことによって、未反応中間体の塩素含有フッ素化合物は
容易忙ペンタフルオロベンゾニトリルに変えることがで
きる。この様に回収ベンゾニトリル溶液の再使用によっ
て目的物質のペンタフルオロベンゾニトリルの収率を高
めることができる。
原料のペンタクロルベンゾニトリルは、溶媒100重量
部に対して約5部から50部の範囲で反応系に加えられ
るとよい。
一般傾ハロゲン交換反応は、できるだけ無水条件下で行
うのが反応速度を高め又副反応をさける為に好ましいと
云われている。
一般に使用されるジメチルスルホキシド、スルホラン、
N−ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒
は吸湿性が高く、かなシの水分が含有されている。その
為反応に先だってベンゼン、トルエンなどを加えて水分
を共沸混合物としてあらかじめ蒸留除去する必要がある
。本発明においては、ベンゾニトリルは吸湿性がない為
その操作を原則的には必要としない。しかしながら、フ
ッ素化剤として使用するフッ化カリウムなどは、吸湿性
が高い為場合によってはベンゼン、トルエンなどを加え
て水分をあらかじめ共沸混合物として蒸留除去するのが
良い。
本発明では、相関移動触媒は存在させてもあるいは存在
させなくても良い。即ち、相間移動触媒を存在させると
反応速度が速くなシ、反応時間を短縮できる利点がある
からである。
相間移動触媒としては、ジベンゾ−18−クラウン−6
−エーテル等のクラウン化合物、分子量300〜600
のポリエチレングリコール等が使用できる。
添加量としてはペンタクロルベンゾニトリル1モルに対
して0゜O1モル〜0゜25モルが適当であるO 以下本発明を実施例によシ更に具体的に説明するが、本
発明はこれら忙限定されるものではない。
実施例 1 500σステンレス容器のオートクレーブにベンツニト
リル20 Of、ペンタクロルベンゾニトリル60.O
y (0,218モル)、森田化学製のスプレー乾燥フ
ッ化カリウム69.7 y (1,20モル)を仕込み
、反応容器内の空気を窒素ガスで置換した後、315℃
で18時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し
懸濁している塩化カリウム及び未反応のフッ化カリウム
を濾過で除去した。
母液のベンゾニトリル溶液を充填剤;アビニシングリー
スM2m、カラム槽温度150℃のガスクロマトグラフ
で内部標準法を用いて分析したとこ口、仕込みのペンタ
クロルベンゾニトリルに対してペンタフルオロベンゾニ
トリル80.5モル係、3.5−ジクロル−2,4,6
−ドリフルオロベンゾニトリル1.2モル憾が見られた
。又母液をカラム充填剤:サーモンI Q 002 F
M %カラム槽温度90℃のガスクロマトグラフで分析
したところ、仕込みのペンタクロルベンゾニトリルに対
して3−クロルL 415+ 6−テトラフルオロベン
ゾニトリル4.3モル係がえられた。この母液のiを正
確にとシ精密分留装置を使用して目的生成物ペンタフル
オロベンゾニトリル15.99C常圧、160〜163
℃留分)を回収できた。この留分をガスクロマトグラフ
で分析したところペンタフルオロベンゾニトリル以外の
他の成分のピーク#itXとんど認められなかった。
実施例 2 ジベンゾ−18−クラウン−6−エーテル] 1.5 
y (0,0319モル)をベンゾニトリルに溶解させ
た以外は実施例1と同じ様に500鄭のオートクレーブ
に仕込んで、300℃で7時間加熱撹拌した。反応終了
後実施例1と同様にしてえた母液をガスクロマトグラフ
で分析したところ、仕込みのペンタクロルベンゾニトリ
ルに対してペンタフルオロベンゾニトリル66.5モル
係、3−クロル−2+ 41516−テトラフルオロベ
ンゾニトリル1564モル係、又3,5−ジクロル−2
,4,6−トリフルオロベンゾニトリル5゜8モル係か
えられた。
実施例 3 実施例1と同じ様に500CCオートクレーブに仕込ん
で350℃で4時間加熱攪拌した。反応終了後実施例1
と同様にして母液をガスクロマトグラフで分析したとと
る、仕込みのペンタクロルベンゾニトリルに対してペン
タフルオロベンゾニトリル72.5モル憾かえられた。
比較例 還流冷却器のついた300頷の三つロフラスコにベンゾ
ニトリル1OO9、ペンタクロルベンゾニトリル30.
Ot (0,109モル)、前出化学工業製のスプレー
乾燥フッ化カリウム63.3 F(1,09モル)およ
び18−クラウン−6−エーテル6.1 y (0,0
231モル)を仕込み、窒素容器内の空気を置換し、攪
拌下24時間還流させた。
実施例1と同様にして母液をガスクロマトグラフで分析
したところ、まったくペンタフルオロベンゾニトリルは
えられず、3,5−ジクロロ−2,4,6−フルオロベ
ンゾニトリルが82.6モル’1.tられた0 特許出願人  日本触媒化学工業株式会社代理人  山
口剛男

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ペンタクロロベンゾニトリルをベンゾニトリル
    媒体中で270〜400℃の範囲の温度でフッ素化剤と
    自然発生圧力下に反応せしめることを特徴とするペンタ
    フルオロベンゾニトリルの製法。
  2. (2)  フッ素化剤がアルカリ金属およびアルカリ土
    類金属のフッ化物塩からなる群から選ばれた少なくとも
    1種である特許請求の範囲(1)記載の方法。
  3. (3)  フッ素化剤がフッ化カリウムである特許請求
    の範囲fil記載の方法。
  4. (4)  相間移動触媒の存在下反応せしめてなる特許
    請求の範囲(1)、(21または(3)記載の方法。
JP58024848A 1983-02-18 1983-02-18 ペンタフルオロベンゾニトリルの製法 Granted JPS59152361A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58024848A JPS59152361A (ja) 1983-02-18 1983-02-18 ペンタフルオロベンゾニトリルの製法
DE8484300911T DE3478681D1 (en) 1983-02-18 1984-02-14 Organic fluorine compounds
EP84300911A EP0120575B1 (en) 1983-02-18 1984-02-14 Organic fluorine compounds
US06/776,085 US4684734A (en) 1983-02-18 1985-09-13 Method for manufacture or organic fluorine compounds

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JPS6224417B2 JPS6224417B2 (ja) 1987-05-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6094919A (ja) * 1983-10-31 1985-05-28 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 有機フツ素化物の製法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6094919A (ja) * 1983-10-31 1985-05-28 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 有機フツ素化物の製法
JPH0313206B2 (ja) * 1983-10-31 1991-02-22 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Kk

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JPS6224417B2 (ja) 1987-05-28

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