JPH08157457A - 含ハロゲンピリジン化合物の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フッ素化反応後の混合物よりフッ素を含まな
い含ハロゲンピリジン化合物のみを容易に除去する。 【構成】 フッ素を含まない含ハロゲンピリジン化合物
とフッ素を含み他のハロゲンを含まないフッ素有機化合
物が共存する溶液から、含ハロゲンピリジン化合物のハ
ロゲンのみを白金族の金属触媒とアルカリ性物質を加え
て接触水素添加法により取り除いた後、ハロゲンを取り
除いたピリジン化合物を酸及び／または水によって抽出
することによって含ハロゲンピリジン化合物を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピリジンとフッ素ガスと
を反応させて生成することができる親電子型フッ素化剤
を有機化合物に対して用いたフッ素化反応後に生じる、
フッ素を除くハロゲン置換基を持つピリジン化合物の除
去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フッ素は有機化合物との反応に
おいて、同じハロゲンである塩素、臭素、沃素とは異な
り、非常に激しい爆発的反応を起こすので、反応の制御
が著しく困難である。このため穏和な条件で基質となる
有機化合物にフッ素を導入することのできるフッ素化剤
の開発が進められた結果、ピリジン化合物をブレンステ
ッド酸またはルイス酸の存在下で、フッ素ガスと反応さ
せることによって得られるＮ−フルオロピリジニウム塩
が極めて有効なものであることが判った。（特公平２−
３３７０７） このフッ素化剤は、穏和な条件下で基質である有機化合
物に対しフッ素を導入でき、反応の制御も比較的容易で
ある。

【０００３】このようなフッ素化反応後の生成物の分離
抽出に関しては種々の方法がある。フッ素化剤としてＮ
−フルオロピリジニウム塩を例えばアニソールを基質と
したフッ素導入反応を行った場合、フッ素化反応後にフ
ッ素化剤のピリジン母核に相当するピリジン化合物が生
じる。生じたピリジン化合物が例えばピリジンや、２，
４，６−トリメチルピリジンの様に塩基性が強く水溶性
も高いものに関しては、酸水溶液を用いた通常の抽出操
作により比較的容易に分離除去出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】フッ素化反応後に
生じるフッ素化剤のピリジン母核に相当するピリジン化
合物が、塩素のような電子吸引性の置換基が結合したも
のの場合、酸水溶液を用いた通常の抽出操作だけでは分
離除去することが出来ない為、カラムクロマトグラフィ
ー等を用いた複雑な処理操作を組んで対応されている。
この操作は極めて煩雑な為、特に大量処理に対しては全
く適していないという問題点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者はこの分離処理
上の問題を解決するために鋭意検討を行った結果、ピリ
ジン化合物のハロゲン原子を接触水素添加法によって除
去することにより、これまでの抽出操作のみでは殆ど取
り除けなかったピリジン化合物を容易に分離除去できる
ことがわかった。

【０００６】即ち、この発明は、フッ素化剤としてＮ−
フルオロピリジニウム塩を用いたフッ素化反応終了後の
溶液中に存在するフッ素を除く塩素、臭素、及び沃素で
表されるハロゲンが結合したピリジン化合物から、特定
触媒及びアルカリの存在下でハロゲンを接触水素添加法
によって取り除き、次いで酸あるいは水によってハロゲ
ンが取り除かれたピリジン化合物を抽出し除去する方法
である。

【０００７】この発明の分離除去の対象となる物質は、
フッ素化剤として化２で示されるＮ−フルオロピリジニ
ウム塩を用いて行うフッ素導入反応が終わった後の反応
溶液中に存在する化１で表したフッ素放出後のフッ素を
除くハロゲン置換基を持つ含ハロゲンピリジン化合物で
ある。ここで化１及び化２は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４
およびＲ５の全てがフッ素を除くハロゲンもしくはその
うちの１種以上４種以下がフッ素を除くハロゲンであっ
て残りがハロゲンでないものである。また、化２に於け
るＸ-は含ハロゲンピリジン化合物の電気的中性を保っ
ているものでブレンステッド酸の共役塩基であり、水
素、ハロゲンを除いたＲ１、Ｒ２、^Ｒ３、Ｒ４およびＲ
５の何れか１種と結合、もしくは何れとも結合していな
い状態で存在している。

【０００８】

【化２】

【０００９】この置換基を持つピリジン化合物が生成す
るフッ素化反応の一例としてはＮ−フルオロ−２、６−
ジクロロピリジニウムテトラフルオロメタンスルホナー
トをフッ素化剤に、基質にアニソールを用いた反応が挙
げられる。

【００１０】このようなフッ素化反応が終了すると反応
溶液中にフッ素化剤の残渣である含ハロゲンピリジン化
合物と基質がフッ素化されたフッ素有機化合物が生じ
る。この発明に於いては、フッ素化反応後の溶液中に実
質的に存在するフッ素有機化合物が、化１で示される含
ハロゲンピリジニウムが溶解できる有機溶液中に溶解可
能なものであるならば、何れのフッ素有機化合物を生成
する場合でも対象となる。溶液中に生じる物質の一例と
しては、Ｎ−フルオロ−２、６−ジクロロピリジニウム
トリフルオロメタンスルホナートをフッ素化剤に、基質
にアニソールを用いたフッ素化反応の場合、反応後の溶
液中には、フッ素を除く含ハロゲンピリジン化合物とし
て２、６−ジクロロピリジンが生成し、フッ素有機化合
物としては２−フルオロアニソール及び４−フルオロア
ニソールが生じる。

【００１１】この溶液を、反応に供与しないフッ素化剤
が残存する可能性があるため、例えば炭酸水素ナトリウ
ム水溶液等のアルカリ水溶液又は水に入れて残ったフッ
素化剤を壊した後に、有機層と水層とを溶液分離し、水
層を除去して反応後の基質がフッ素化されたフッ素有機
化合物を有機層として回収する。この溶液分離は通常の
抽出操作で対応でき、水と混合せず、フッ素有機化合物
を溶解させることができる物質を加えるだけで容易に行
うことができる。一例として、ジクロロメタンやｎ−ヘ
キサンを加えることでフッ素を導入したアニソール等の
基質を分離抽出することができる。

【００１２】ここで回収した有機層の溶液にはフッ素化
されたフッ素有機化合物の他に、フッ素化剤の残渣であ
る化１で示される含ハロゲンピリジン化合物が含まれ
る。この含ハロゲンピリジン化合物は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、Ｒ４およびＲ５のすべてがフッ素を除くハロゲンも
しくはそのうちの１種以上４種以下がフッ素を除くハロ
ゲンであって残りがハロゲンでないものである。このよ
うなハロゲン以外の基の例としては、水素、アルキル
基、アリール基、アシル基、カルバモイル基、ニトロ
基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホ
ニル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキ
シ基、アシルオキシ基、アミド基、アシルチオ基、アル
カンスルホニルオキシ基、アリールオキシカルボニル
基、アルコキシカルボニル基、アレーンスルホニルオキ
シ基等を挙げることができる。

【００１３】有機層として回収した本質的に化１の含ハ
ロゲンピリジン化合物とフッ素有機化合物からなるこの
溶液を濃縮し、密封可能な容器内にいれる。これに、フ
ッ素有機化合物とフッ素を含まない含ハロゲンピリジン
化合物の何れとも混合可能なメタノール、エタノール、
テトラヒドロキシルフラン、ジメチルホルムアミド及び
ジオキサン等の有機溶媒を加え、更に、白金族の金属触
媒と、ピリジン化合物のハロゲン１モルに対し等モル以
上２モル未満までの量のアルカリ性物質を加える。ここ
で白金族の金属触媒は、通常は担体物質、例えば活性
炭、酸化アルミニウム、硫酸バリウム等に担持して使用
する。担体に担持させる金属の量は担体を含む触媒系全
体の０．５〜３０ｗｔ％程度とし、溶液に対する金属触
媒の使用量としては、概ね０．１〜１０ｗｔ％であれば
良い。

【００１４】次いで、容器内の雰囲気を水素に変えた
後、十分攪拌しながら水素を吸収しなくなるまで水素ガ
スを供給することにより接触水素添加を行う。尚、この
接触水素添加反応は広範囲な温度で進行可能であるが、
概ね２０〜７０℃で行うと良い。

【００１５】接触水素添加による水素の吸収が終わった
後、濾過によって触媒を取り除いた溶液に水、酸あるい
は酸と水の混合溶液の何れかを加えることにより水層と
有機層との溶液分離を行い、水層としてピリジン化合物
のみを有機層から除去することができ、抽出された有機
層にフッ素化された有機化合物が得られる。

【００１６】又、この発明では、触媒として接触水素添
加時に用いる白金族の金属触媒は、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＲ
ｈのうちの何れか１種が好ましい。

【００１７】又、この発明では、接触水素添加時の溶液
に添加するアルカリ性物質は、アルカリ性無機物または
低級アミンが好ましい。その一例として、アルカリ性物
質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を、
低級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルア
ミン等の比較的炭素数の少ないアミンを用いることがで
きる。

【００１８】

【作用】接触水素添加法に於いて水素は、溶液中の含ハ
ロゲンピリジン化合物のフッ素を除いたハロゲン置換基
と選択的に結合し、ハロゲン化水素を形成することによ
ってピリジン化合物からハロゲンを離脱させる。また、
接触水素添加法による水素は、脱ハロゲンピリジン化合
物のハロゲン置換基のあった位置にも結合し、この結果
脱ハロゲンピリジン化合物は電子吸引性の置換基を失っ
て、酸による溶液分離等の通常の抽出操作で十分分離除
去することができる状態となる。ここで、含ハロゲンピ
リジン化合物から優先的にハロゲンと水素とが結合する
結合反応は接触水素添加時に介在する白金族の金属触媒
によって促進される。

【００１９】白金族の金属のうち、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＲ
ｈが触媒として好ましい理由は、接触水素添加により離
脱したハロゲンイオンによって引き起こされる触媒活性
の低下が他の金属に比較しかなり少ない為である。

【００２０】又、接触水素添加反応の際に添加するアル
カリ性物質は接触水素添加により発生するハロゲン化水
素と反応し塩として固定する作用を示し、それ故、溶液
中に於いて目的物の除去が極めて容易になる。

【００２１】又、接触水素添加反応の際に添加するアル
カリ性物質として、アルカリ性無機物又は低級アミンが
望ましいのは、水層中に移りやすい塩を形成しやすい為
である。

【００２２】

【実施例】この発明を実施例に基きより詳しく説明す
る。 ［実施例１］ フッ素化剤としてＮ−フルオロ−２，６
ジクロルピリジニウムトリフルオロメタンスルホナート
４．４２ｇ、基質としてアニソール１．３１ｇを１，２
−ジクロロエタン溶媒５０ｍｌ中に溶解し、これを８０
℃に加熱し、フッ素化反応を行った。反応終了後、反応
溶液を氷水にあけて残存しているフッ素化剤を分解した
後、これを分液ロートに移して水層を除去した後、水及
び飽和食塩水で抽出操作を行い、回収した有機層を乾
燥、濃縮し、２，６−ジクロルピリジンを含んだ２−あ
るいは４−フルオロアニソールの混合した溶液を得た。
この溶液を、含有２，６−ジクロロピリジンの塩素量と
等モルの１０％水酸化ナトリウム水溶液１２．６ｇとメ
タノ−ル７０ｍｌが混合された溶液に加え、新たな溶液
を作製する。次いで、この新たな溶液に、活性炭を触媒
担体とし白金族のＰｄ金属を５ｗｔ％担持させた触媒１
６０ｍｇを入れて、該溶液を入れた容器を常圧接触水素
添加装置に取り付け、２５℃で攪拌しながら水素ガスを
供給し、含ハロゲンピリジン化合物からハロゲンを取り
除く。水素の吸収が見られなくなった時点で供給を止
め、得られた反応溶液を濾過して触媒を取り除いた。こ
の濾液に１０％塩酸とジクロロメタンを加え、分液して
水層と有機層を分離し、脱ハロゲンピリジン化合物及び
無機のハロゲン化合物塩からなる水層を除去し、有機層
のみを抽出した。エバポレータによってこの有機層を乾
燥、濃縮しフッ素化された有機化合物である２−及びは
４−フルオロアニソールを得た。

【００２３】［実施例２］ フッ素化剤としてＮ−フル
オロ−２，３，４，５，６−ペンタクロロピリジニウム
トリフルオロメタンスルホナート５．０１ｇ、基質とし
てアニソール１．１０を用い、これをジクロロメタン溶
媒４０ｍｌに溶解し、常温でフッ素化反応を行った。反
応後、前記実施例１と同様な操作を行い、含ハロゲンピ
リジン化合物を除去し、最終的に抽出した有機層からフ
ッ素化された有機化合物である２−及び４−フルオロア
ニソールを得た。

【００２４】［実施例３］ フッ素化剤としてＮ−フル
オロ−２，６ジクロルピリジニウムトリフルオロメタン
スルホン酸、基質としてアニソールを１，２−ジクロロ
エタン溶媒中に溶解し、８０℃でフッ素化反応を行っ
た。反応後の操作は、接触水素添加時の白金族の金属触
媒としてＲｈ金属をＰｄ金属の代わりに活性炭に５ｗｔ
％担持させたものを用いた以外は、前記実施例１と全く
同様に行って含ハロゲンピリジン化合物を除去し、最終
的に抽出した有機層からフッ素化された有機化合物であ
る２−及び４−フルオロアニソールを得た。

【００２５】［実施例４］ フッ素化剤としてＮ−フル
オロ−２，６ジクロルピリジニウムトリフルオロメタン
スルホン酸、基質としてアニソールを１，２−ジクロロ
エタン溶媒中に溶解し、８０℃でフッ素化反応を行っ
た。反応後の操作は、接触水素添加時の白金族の金属触
媒としてＰｔ金属をＰｄ金属の代わりに活性炭に５ｗｔ
％担持させたものを用いた以外は、前記実施例１と全く
同様に行って含ハロゲンピリジン化合物を除去し、最終
的に抽出した有機層からフッ素化された有機化合物であ
る２−及び４−フルオロアニソールを得た。

【００２６】［実施例５］ フッ素化剤としてＮ−フル
オロ−２，６ジクロルピリジニウムトリフルオロメタン
スルホン酸、基質としてアニソールを１，２−ジクロロ
エタン溶媒中に溶解し、８０℃でフッ素化反応を行っ
た。反応後の操作は、接触水素添加が行われる溶液に加
えるアルカリ性物質が１０％水酸化ナトリウム溶液の代
わりにトリエチルアミンを用いた以外は、前記実施例１
と全く同様に行って含ハロゲンピリジン化合物を除去
し、最終的に抽出した有機層からフッ素化された有機化
合物である２−及び４−フルオロアニソールを得た。

【００２７】実施例１〜５で得られた最終有機層溶液を
薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）により分析した結
果、その何れからも２，６−ジクロルピリジンは検出さ
れなかった。その結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、本発明の範囲から外れる場合を比較
例として試みた。 （比較例１） フッ素化剤としてＮ−フルオロ−２，６
ジクロルピリジニウムトリフルオロメタンスルホン酸、
基質としてアニソールを１，２−ジクロロエタン溶媒中
に溶解し、８０℃でフッ素化反応を行った。反応終了
後、反応溶液を氷水にあけて残存しているフッ素化剤を
分解した後、これを分液ロートに移して水層を除去した
後、２Ｎ硫酸を用いて抽出操作を行った後、飽和食塩水
で抽出操作を行い、回収した有機層を乾燥、濃縮した
が、２，６−ジクロルピリジンを含んだ２−あるいは４
−フルオロアニソールが混合した溶液となり、ピリジン
化合物が分離できなかった。 （比較例２） フッ素化剤としてＮ−フルオロ−２，
３，４，５，６−ペンタクロロピリジニウムトリフルオ
ロメタンスルホナート、基質としてアニソールを用い、
これをジクロロメタン溶媒に溶解し、常温でフッ素化反
応を試みた。しかし、得られた溶液には、２，３，４，
５，６−ペンタクロロピリジンが存在したままであり、
基質がフッ素化された化合物を得ることができなかっ
た。これら比較例１〜２の結果を表２にまとめて記す。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】この発明によってフッ素化反応後に生じ
る含ハロゲンピリジン化合物の最適な除去方法が見いだ
されたことにより、従来極めて困難とされてきたフッ素
化された有機化合物に対する工業的規模での大量合成が
容易にできるようになる。またこの方法は、Ｎ−フルオ
ロピリジニウム塩以外のフッ素化剤を用いたフッ素化反
応によるフッ素有機化合物抽出の場合も含め、ピリジン
系以外の含ハロゲン有機化合物を共存物質から分離除去
する場合にも適用できる可能性がある。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０７Ｂ 39/00 Ｂ 7419−4Ｈ 63/02 Ｅ 7419−4Ｈ (72)発明者 河田 恒佐 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ−フルオロピリジニウム塩をフッ素化
   剤として用いた有機化合物に対するフッ素化反応後に生
   じる化１で表されるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５
   のすべてがフッ素を除くハロゲンもしくはそのうちの１
   種以上４種以下がフッ素を除くハロゲンであって残りが
   ハロゲンでないものからなる含ハロゲンピリジン化合物
   とフッ素を含み他のハロゲンを含まないフッ素有機化合
   物が共存する溶液から、含ハロゲンピリジン化合物のハ
   ロゲンのみを白金族の金属触媒とアルカリ性物質を加え
   て接触水素添加法により取り除いた後、ハロゲンを取り
   除いたピリジン化合物を酸及び／または水によって抽出
   することを特徴とする含ハロゲンピリジン化合物の除去
   方法。 【化１】
2. 【請求項２】 白金族の金属触媒がＰｄ、Ｐｔ及びＲｈ
   の何れか１種であることを特徴とする、請求項１記載の
   含ハロゲンピリジン化合物の除去方法。
3. 【請求項３】 アルカリ性物質がアルカリ性無機物また
   は低級アミンであることを特徴とする、請求項１記載の
   含ハロゲンピリジン化合物の除去方法。