JP2000309583A - 4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法 - Google Patents
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法Info
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Abstract
があって、安全且つ簡便に4−フルオロ−1,3−ジオ
キソラン−2−オンを製造できる方法を提供すること。 【解決手段】 1,3−ジオキソラン−2−オンとフッ
素とを液相中で反応させて、下記一般式(1)で示され
る4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを製
造する方法であって、1,3−ジオキソラン−2−オン
の融解液又は1,3−ジオキソラン−2−オンの無水フ
ッ化水素溶液に、フッ素ガス又はフッ素ガスと不活性ガ
スとの混合ガスを導入して、温度−20〜100℃で反
応させる。 【化1】
Description
次電池の電解液用溶媒や添加剤、機能性材料中間体、医
薬品用中間体及び有機溶剤等に使用が期待される4−フ
ルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法に
関するものである。
素環状炭酸エステルとしては、4−フルオロ−1,3−
ジオキソラン−2−オン(特開昭62−290072号
公報及び国際公開98/15024号公報)、4−クロ
ロ−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン
(特開昭62−290072号公報)、4−フルオロ−
5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フ
ルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オ
ン、4,5−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキ
ソラン−2−オン、4−クロロ−5−フルオロ−5−メ
チル−1,3−ジオキソラン−2−オン(以上、特開昭
62−290071号公報)、4−(フルオロメチル)
−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−(ジフルオロ
メチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−(フ
ルオロメチル)−5−メチル−1,3−ジオキソラン−
2−オン、4−(フルオロメチル)−4−メチル−1,
3−ジオキソラン−2−オン、4−(フルオロメチル)
−5,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オ
ン、4−(1−フルオロエチル)−1,3−ジオキソラ
ン−2−オン、4−(1−フルオロプロピル)−1,3
−ジオキソラン−2−オン、4−(1−フルオロブチ
ル)−1,3−ジオキソラン−2−オン(以上、特開平
9−251861号公報)、4−(トリフルオロメチ
ル)−1,3−ジオキソラン−2−オン(特開平7−1
65750号、特開平7−291959号及び特開平1
0−199567号の各公報)等がこれまでに報告され
ている。
ソラン−2−オンは、国際公開98/15024号公報
に記載されているように、4−クロロ−1,3−ジオキ
ソラン−2−オンをフッ化カリウムを用いてハロゲン交
換することで合成されている。しかし、一般的にこのよ
うなハロゲン交換反応は、高い反応温度、長い反応時間
を必要とし、生成物の選択性もあまり高くない場合が多
い。
法に代わる方法として、環状炭酸エステルをフッ素ガス
を用いて液相中で直接的にフッ素化する、いわゆる“液
相直接フッ素化法”が考えられる。しかし、有機化合物
をフッ素ガスを用いて直接フッ素化する方法は、フッ素
の高い反応性のために、部分的にフッ素化された化合物
を選択性よく得ることは一般的に困難で、多種類のフッ
素化合物が得られる場合がほとんどである。また、この
方法は、安全性の面でも問題がある。
の他に、低温下で反応を行わなければならないといった
不経済な反応条件が要求される点、反応時間が長い点、
フッ素を一個導入するといった部分的なフッ素化を行っ
た時点で反応を停止させることが困難である点、原料と
フッ素化反応が競合する恐れのある有機溶剤を使用しな
ければならないか、あるいはこれを避けるためにクロロ
フロオロカーボン、ポリフルオロエーテル等の特殊な溶
剤を使用しなければならない点等、種々の問題点を有し
ている。
オロ化合物を得たという例も数例報告されている(国際
公開94/10120号公報及び特公昭63−2557
0号公報等)が、これらの出発原料は、フッ素と置換反
応が起こりやすい活性メチレン水素及びメチン水素を有
する化合物に限定されている。
収率で、しかも原料の自由度があって、安全且つ簡便に
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを製造
できる方法を提供することにある。
1,3−ジオキソラン−2−オンとフッ素とを液相中で
反応させて、下記一般式(1)で示される4−フルオロ
−1,3−ジオキソラン−2−オンを製造する方法であ
って、1,3−ジオキソラン−2−オンの融解液又は
1,3−ジオキソラン−2−オンの無水フッ化水素溶液
に、フッ素ガス又はフッ素ガスと不活性ガスとの混合ガ
スを導入して、温度−20〜100℃で反応させること
を特徴とする4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2
−オンの製造方法を提供することにより、達成したもの
である。
1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法を、その好
ましい実施形態に基づいて詳述する。先ず、原料の1,
3−ジオキソラン−2−オンの融解液又は1,3−ジオ
キソラン−2−オンの無水フッ化水素溶液を調製する。
上記融解液の調製は、1,3−ジオキソラン−2−オン
をその融点(36〜37℃)以上、好ましくは40〜5
0℃に加熱して融解させればよい。また、上記無水フッ
化水素溶液の調製は、1,3−ジオキソラン−2−オン
と無水フッ化水素とを混合すればよく、その際の両者の
混合割合は、該溶液中の1,3−ジオキソラン−2−オ
ンの濃度が1〜99重量%、好ましくは50〜95重量
%となる割合である。
は、ペルフルオロカーボンを存在させることが、より効
率よく反応させることができるので好ましい。斯かるペ
ルフルオロカーボンとしては、炭素数が4〜20のも
の、好ましくは炭素数が5〜10のものが用いられ、そ
の使用量は、原料の1,3−ジオキソラン−2−オンに
対するペルフルオロカーボンの濃度が2〜95重量%、
好ましくは5〜90重量%となる量である。
オンの融解液又は上記1,3−ジオキソラン−2−オン
の無水フッ化水素溶液に、フッ素ガス又はフッ素ガスと
不活性ガスとの混合ガスを導入して、温度−20〜10
0℃で反応させる。上記ガスを導入する際、液相(上記
の融解液又は無水フッ化水素溶液)を高速で撹拌し、且
つ上記ガスを200μm以下、好ましくは15μm以下
の微細な孔より上記液相中に噴出させることによって、
より穏やかに且つ安全にフッ素化反応を進行させること
が可能となる。液相の撹拌速度は、使用する反応器の種
類や形状によって異なるが、1000mlの円筒型容器
であれば、通常200rpm以上、好ましくは500〜
1000rpmの回転速度で撹拌すればよい。撹拌速度
が低下すると、液相中のフッ素ガス気泡が大きくなり、
局部的な爆発反応が起こることがある。また、フッ素ガ
スを噴出させる微細な孔を有するノズルの材質は、SU
S、モネル、インコネル、ハステロイ、銅、鉄、ニッケ
ル及びアルミニウムのような金属や、テフロン(登録商
標)等のフッ素樹脂が好ましい。孔の形状は、制限され
ないが、ガスの導入速度が1cm3 /cm2 ・sec 以下、好
ましくは0.8cm3 /cm2 ・sec 以下となるような孔の
断面積を有することが好ましい。
ために、100%フッ素ガスよりも、フッ素ガスと窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等の不活性ガスとの混
合ガスを使用することが好ましい。フッ素ガスと不活性
ガスとの混合割合は、混合ガス中のフッ素濃度が1〜7
5容積%、好ましくは10〜50容積%となる割合であ
る。また、上記ガスの導入量は、原料の1,3−ジオキ
ソラン−2−オンに対するフッ素量が0.01〜3モル
当量、好ましくは0.1〜2モル当量となる量である。
℃、好ましくは10〜70℃である。1,3−ジオキソ
ラン−2−オンの融解液を用いる場合には、反応温度を
40〜70℃にすることが好ましい。反応温度が−20
℃未満の場合には、反応が遅くなり、また原料の濃度に
よっては液相が凝固する等の問題が生じる。一方、反応
温度が100℃を超える場合には、液相の蒸発量が大き
くなり、それを凝縮させる装置が必要となり、経済性か
らみても好ましくない。また、未反応フッ素と原料の
1,3−ジオキソラン−2−オンとが液面付近で局所的
に反応することにより、液面付近の気相温度が急激に上
昇することがあるので、これを防止するために、気相温
度を液相温度より0〜30℃、特に5〜20℃低い温度
に制御することが好ましい。その制御方法としては、導
入ガスのフッ素濃度や導入速度を調整する方法でもよ
く、反応器の内部又は外部に冷却器を設ける方法でもよ
い。
し、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを
得る。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
ン−2−オン517g(5.87mol)を入れ、50
℃の恒温槽中で融解させた。引き続き、窒素ガスを20
0ml/minの流量で反応容器内に30分間吹き込み
ながら、溶存している空気等を系外に追い出した。その
後、窒素ガスで30%に希釈したフッ素ガスを、先端に
SUS製のフィルター(細孔直径:15μm、表面積:
7.5cm2 )を装着したガス吹き込み管を使用して、
350ml/minで液相中に導入した。回転数を約8
00rpmにした撹拌機によって絶えず反応液を撹拌し
て、一ヶ所にフッ素ガスを滞留させないようにした。反
応容器内の液相温度は、外部に設けた恒温槽により50
〜60℃に保つようにした。同時に、反応容器上部に取
り付けた冷却器で、原料、生成物及び副生したフッ化水
素の蒸気を凝縮・還流させながら、気相温度を35〜5
0℃に保つようにした。未反応フッ素等の不凝縮ガス
は、冷却器の後に設けた除害装置で処理した。フッ素の
導入量が10.6mol(原料の1.8モル当量)に達
した時点で反応を終了し、副生したフッ化水素を蒸留し
て除去した後、水(200ml)及び10%NaHCO
3 水溶液(100ml)で洗浄し、ジクロロメタン(5
00ml×6回)で抽出した。その抽出液を無水硫酸マ
グネシウムで乾燥した後、ジクロロメタンを留去した。
得られた粗生成物590gを蒸留精製したところ、純度
90%以上の4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2
−オンが480g(収率約70%)得られ、更に15℃
にて再結晶を数回繰り返したところ、純度99%以上の
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンが約3
90g得られた。
1,3−ジオキソラン−2−オンの無水フッ化水素溶液
(重量比:1,3−ジオキソラン−2−オン/無水フッ
化水素=95/5)158gを用いた以外は、実施例1
の方法に準じてフッ素化した(フッ素の導入量:原料の
1.8モル当量)。反応終了後、フッ化水素を蒸留して
除去した後、実施例1と同様の方法で処理した。得られ
た粗生成物をガスクロマトグラフィーで分析したとこ
ろ、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンが
64%、1,3−ジオキソラン−2−オンが33%であ
った(いずれも面積%)。
1,3−ジオキソラン−2−オンの融解液とペルフルオ
ロヘキサンとの懸濁液(1,3−ジオキソラン−2−オ
ンの濃度:20重量%)200gを用いた以外は、実施
例1の方法に準じてフッ素化した(フッ素の導入量:原
料の1.4モル当量)。反応終了後、実施例1と同様の
方法で処理した。得られた粗生成物をガスクロマトグラ
フィーで分析したところ、4−フルオロ−1,3−ジオ
キソラン−2−オンが67%、1,3−ジオキソラン−
2−オンが32%であった(いずれも面積%)。
1,3−ジオキソラン−2−オンのクロロホルム溶液
(1,3−ジオキソラン−2−オンの濃度:5重量%)
200gを用いた以外は、実施例1の方法に準じてフッ
素化した(フッ素の導入量:原料の1.8モル当量)。
反応終了後、実施例1と同様の方法で処理した。得られ
た粗生成物をガスクロマトグラフィーで分析したとこ
ろ、その組成は原料の1,3−ジオキソラン−2−オン
とクロロホルムがフッ素化されたフルオロトリクロロメ
タン(CFC−11)であり、目的物の4−フルオロ−
1,3−ジオキソラン−2−オンは極少量しか得られな
かった。
ソラン−2−オンの製造方法によれば、高選択性及び高
収率で、しかも原料の自由度があって、安全且つ簡便に
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを製造
できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 1,3−ジオキソラン−2−オンとフッ
素とを液相中で反応させて、下記一般式(1)で示され
る4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを製
造する方法であって、 1,3−ジオキソラン−2−オンの融解液又は1,3−
ジオキソラン−2−オンの無水フッ化水素溶液に、フッ
素ガス又はフッ素ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入
して、温度−20〜100℃で反応させることを特徴と
する4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの
製造方法。 【化1】 - 【請求項2】 液相中にペルフルオロカーボンを存在さ
せる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 反応時の気相温度を液相温度より0〜3
0℃低くする請求項1又は2記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12156299A JP4531153B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法 |
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ID=14814317
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