JP2003081894A - 含フッ素アルコールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副反応を抑制し、高収率かつ高選択率の一段
反応で、しかも、その取り扱いや処理が難しい重金属等
の毒性の高い化合物を使用せず、含フッ素アルキルハラ
イドから、含フッ素アルコールを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 一般式（１） Ｒｆ（Ａ）Ｘ （１） （式中、Ｒｆは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキル
基、Ａは炭素数３〜１０の直鎖状または分岐状の飽和炭
化水素基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す）で表される
含フッ素アルキルハライドを、γ−ブチロラクトンを溶
媒とし、４−ヒドロキシ酪酸アルカリ金属塩と反応させ
ることを特徴とする一般式（２） Ｒｆ（Ａ）ＯＨ （２） （式中、Ｒｆ、Ａは前記定義に同じ）で表される含フッ
素アルコールの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素アルキル
ハライドを加水分解して含フッ素アルコールを製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】含フッ素アルコールは、撥水撥油剤、界
面活性剤原料または医薬中間体として極めて有用な化合
物である。一般にアルキルハライドを加水分解してアル
コールを得る反応はよく知られている。この反応では、
よく副反応として、脱ハロゲン化水素反応やエーテル化
反応等が併発し、収率が低下する場合がある。この反応
を含フッ素アルキルハライドに応用して加水分解する反
応では、脱ハロゲン化水素反応やエーテル化反応などの
副反応が、増加する問題がある。これらの副生成物は、
含フッ素アルコールと沸点が近いとか、共沸するなどの
ため、含フッ素アルコールの分離精製が困難となる。ま
た、医薬中間体原料として使用するには、これらの不純
物は、微量に存在しても許容されない場合があり、これ
ら副反応の抑制が極めて重要な課題となる。

【０００３】アルキルハライドを加水分解する一般的な
方法としては、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，
III ６５０（１９５５）等に、酢酸溶媒中で酢酸ナト
リウムを用いる方法が記載されている。この場合、一旦
生成したエステル中間体を酢酸溶媒から取り出し、さら
に水酸化カリウム溶液等でこの中間体を加水分解しなけ
ればならず、操作は極めて煩雑となる。また、含フッ素
アルキルハライドから含フッ素アルコールを高選択率で
合成する方法として、特開昭６３−２２０４０号公報に
は触媒として遷移金属イオンを用いる方法が開示されて
いる。この反応は一段反応であるものの、重金属を使用
するため、これを処理するプロセスが必要となるほか、
廃棄し難い重金属化合物を生成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
ら先行技術の問題を克服するための含フッ素アルコール
の製造方法を提供することである。即ち、問題となって
いた副反応を抑制し、高収率かつ高選択率の一段反応
で、しかも、その取り扱いや処理が難しい重金属等の毒
性の高い化合物を使用せず、含フッ素アルキルハライド
から、含フッ素アルコールを製造する方法を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため鋭意検討を行った結果、含フッ素アル
キルハライドを特定溶媒を用い４−ヒドロキシ酪酸塩の
存在下反応させることにより、高収率かつ高選択率で含
フッ素アルコールを得ることを見出し本発明を完成させ
るに至った。

【０００６】すなわち、上記課題を解決するための第一
の発明は、一般式（１） Ｒｆ（Ａ）Ｘ （１） （式中、Ｒｆは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキル
基、Ａは炭素数３〜１０の直鎖状または分岐状の飽和炭
化水素基を表し、Xはハロゲン原子を表す）で表される
含フッ素アルキルハライドを、γ−ブチロラクトンを溶
媒とし、４−ヒドロキシ酪酸アルカリ金属塩と反応させ
ることを特徴とする下記一般式（２） Ｒｆ（Ａ）ＯＨ （２） （式中、ＲｆおよびAは前記定義に同じ）で表される含
フッ素アルコールの製造方法に関するものである。

【０００７】上記課題を解決するための第２の発明は、
上記第１の発明であって、１２０℃以下の温度で反応さ
せ、含フッ素アルキルハライドの残留量を反応開始時の
１０％以下とした後、１２０℃以上の温度で反応を行う
ことを特徴とするものである。

【０００８】上記課題を解決するための第３の発明は、
上記第１または第２の発明であって、４−ヒドロキシ酪
酸アルカリ金属塩が４−ヒドロキシ酪酸カリウム塩であ
ることを特徴とするものである。

【０００９】上記課題を解決するための第４の発明は、
上記第１ないし第３のいずれかの発明であって、含フッ
素アルキルハライドが、４，４，４−トリフルオロブチ
ルハライドであり、含フッ素アルコールが４，４，４−
トリフルオロブタノールであることを特徴とするもので
ある。

【００１０】上記課題を解決するための第５の発明は、
上記第１ないし第４のいずれかの発明であって、生成し
た含フッ素アルコールを留去して、反応液中の中間体で
ある４−ヒドロキシ酪酸エステルを含フッ素アルコール
とγ−ブチロラクトンに転化させることを特徴とするも
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳しく
説明する。

【００１２】本発明で使用される含フッ素アルキルハラ
イドは、前記一般式（１）で示される化合物である。一
般式（１）において、ＸはＣｌ、ＢｒまたはＩのハロゲ
ン原子を表す。このような含フッ素アルキルハライドの
例として、４，４，４−トリフルオロブチルクロライ
ド、４，４，４−トリフルオロブチルブロマイド、４，
４，４−トリフルオロブチルアイオダイド、５，５，
５，４，４−ペンタフルオロペンチルアイオダイド、１
−メチル−４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイ
ド、１０，１０，１０，９，９，８，８，７，７−ノナ
フルオロデシルクロライド等を挙げることができる。

【００１３】また、本発明方法により得られる含フッ素
アルコールは、前記一般式（２）で示される化合物であ
り、例えば、４，４，４−トリフルオロブタノール、
５，５，５，４，４−ペンタフルオロペンタノール、１
−メチル−４，４，４−トリフルオロブタノール、１
０，１０，１０，９，９，８，８，７，７−ノナフルオ
ロデカノール等を挙げることができる。

【００１４】本発明によれば、反応剤として、４−ヒド
ロキシ酪酸アルカリ金属塩が用いられる。４−ヒドロキ
シ酪酸アルカリ金属塩は、γ−ブチロラクトン中にアル
カリ金属水酸化物水溶液を添加し、水を蒸留分離して合
成されたものを用いる。また、γ−ブチロラクトン中に
アルカリ金属水酸化物を添加し、合成されたものを用い
てもよい。入手が可能ならば市販品を用いることもでき
る。この４−ヒドロキシ酪酸アルカリ金属塩としては、
４−ヒドロキシ酪酸リチウム塩、４−ヒドロキシ酪酸ナ
トリウム塩、４−ヒドロキシ酪酸カリウム塩、４−ヒド
ロキシ酪酸ルビジウム塩、４−ヒドロキシ酪酸セシウム
塩等が挙げられる。これらのうち、４−ヒドロキシ酪酸
カリウム塩が、合成または入手の容易さ、及び反応収率
の点で好ましい。この４−ヒドロキシ酪酸アルカリ金属
塩の使用量は含フッ素アルキルハライドに対し０．２５
〜４倍モル量、好ましくは０．５〜２倍モル量である。
使用量が０．２５倍モル量より少ないと、未反応含フッ
素アルキルハライドが残留しその回収が煩雑となり、４
倍等量より多く用いた場合、副反応を生じる場合があ
り、好ましくない。

【００１５】本発明において、反応溶媒は、γ−ブチロ
ラクトンが用いられる。このγ−ブチロラクトンは、水
または、メタノール、アセトン、ジオキサン、アセトニ
トリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピ
ロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルインダゾリノン、ジメチル
スルホキシド等の１種以上の有機溶媒を含んでいても差
し支えない。溶媒の使用量は、含フッ素アルキルハライ
ドに対し、０．５〜２０倍重量、好ましくは１〜１０倍
重量である。溶媒類の使用量が０．５倍重量よりも少な
いと、十分な反応収率が得られず、また、２０倍重量よ
りも多いと、溶媒回収操作が煩雑となり、好ましくな
い。

【００１６】本発明において、反応温度は、通常５０〜
２２０℃である。反応温度が５０℃以下では、反応速度
が遅く、２２０℃より高温では副生成物が生成する場合
があり、好ましくない。

【００１７】また、初期の反応温度を５０〜１２０℃と
し、含フッ素アルキルハライドの残留量を反応開始時の
１０％以下とした後、１２０〜２２０℃の温度で反応を
行うと、含フッ素アルキルエーテルの副生が著しく抑制
され、本発明をより好適に行える。

【００１８】また、本発明において、攪拌は十分に行う
ことが望ましい。攪拌速度は、反応器および攪拌羽根の
形状等によるため、一概に言えないが、通常３００〜２
０００ｒｐｍである。反応時間は、特に制限されない
が、通常１〜４８時間である。

【００１９】また、本反応は、窒素、アルゴン、炭酸ガ
ス等の不活性ガス雰囲気下に行うことが望ましい。反応
圧力は、通常は大気圧下で行うが、必要に応じて、加圧
下や減圧下において実施してもよい。

【００２０】反応生成物である含フッ素アルコールは、
公知の蒸留法等により容易に精製することができる。な
お、本発明による加水分解反応は、下式のように、含フ
ッ素アルキルハライド（１）と４−ヒドロキシ酪酸アル
カリ金属塩（３）が反応し、４−ヒドロキシ酪酸エステ
ル（４）を中間体として経由すると考えられるため、こ
れが場合によっては、反応液中に残留する。このエステ
ル中間体は、含フッ素アルコールとγ−ブチロラクトン
と平衡にあると考えられ、蒸留等により含フッ素アルコ
ールを分離する操作を行うと、エステル中間体（４）が
含フッ素アルコール（２）とγ―ブチロラクトン（５）
に転化し、エステル中間体（４）の残留を消失させ含フ
ッ素アルコール（２）の収量を上げることができる。

【００２１】

【化１】

【００２２】

【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて更に詳細に
説明するが、これらの実施例は本発明の概要を示すもの
で、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００２３】実施例１ 攪拌機、還流冷却器、温度計を取り付けた５００ｍｌ4
つ口フラスコにγ−ブチロラクトン２５０ｇ、４−ヒド
ロキシ酪酸カリウム塩 ６２．５ｇ（４４０ｍｍｏ
ｌ）、４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイド
９５．２ｇ（４００ｍｍｏｌ）を加えた。攪拌しなが
ら、反応温度７５℃で５時間加熱した。この時ＧＣ分析
から、４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイドの
転化率は、９８．６％であった。その後、反応温度を１
４０℃とし、２時間反応を継続した。反応終了後、ＧＣ
により分析したところ、４，４，４−トリフルオロブチ
ルアイオダイドの転化率は１００％であり、４，４，４
−トリフルオロブタノールの選択率８６．５％、４−ヒ
ドロキシ酪酸トリフルオロブチルエステル１３．３％で
あり、４，４，４−トリフルオロ−１−ブテン０．２％
であった。

【００２４】この反応液を取り出し蒸留を行った。５０
０ｍｌフラスコにクライゼン型連結管およびリービッヒ
冷却管を取り付け、液温１２０〜１４０℃に保ち、２０
〜６ｋＰａの間で3時間かけて真空度を上げながら蒸留
精製した。７０．４ｇの留出液が回収され、４，４，４
−トリフルオロブタノールの含量は４９．２ｇ（収率９
６．０％）であった。フラスコ内に残った液をGCにより
分析したところ、４−ヒドロキシ酪酸トリフルオロブチ
ルエステル量は０．８％であった。

【００２５】実施例２ 攪拌機、温度計、クライゼン型連結管およびリービッヒ
冷却管を取り付けた５００ｍｌ4つ口フラスコにγ−ブ
チロラクトン２５０ｇ、４８％水酸化カリウム水溶液
５１．４ｇ（４４０ｍｍｏｌ）を入れた。圧力を２０ｋ
ｐａとし、攪拌しながら、内温１４０℃まで加熱し、水
を留出させた。約５０℃まで冷却後、圧力を常圧に戻
し、４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイド ９
５．２ｇ（４００ｍｍｏｌ）を加え、反応温度７５℃で
５時間加熱した。この時ＧＣ分析から４，４，４−トリ
フルオロブチルアイオダイドの転化率は９９．１％であ
った。その後、反応温度を１４０℃とし、２時間反応を
継続した。

【００２６】反応終了後、反応液をＧＣにより分析した
ところ、４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイド
の転化率は１００％であり、４，４，４−トリフルオロ
ブタノールの選択率８８．３％、４−ヒドロキシ酪酸ト
リフルオロブチルエステル１１．４％、４，４，４−ト
リフルオロ−１−ブテン０．３％であった。

【００２７】実施例３ 反応温度を１４０℃とし、7時間反応させたこと以外は
実施例１と同様にして反応を行った。反応温度が１４０
℃に到達した時点で、ＧＣ分析から、４，４，４−トリ
フルオロブチルアイオダイドの転化率は、８５．５％で
あった。反応終了後、ＧＣにより分析したところ、４，
４，４−トリフルオロブチルアイオダイドの転化率は１
００％であり、４，４，４−トリフルオロブタノールの
選択率８５．３％、４−ヒドロキシ酪酸トリフルオロブ
チルエステル１２．３％であり、４，４，４−トリフル
オロ−１−ブテン０．２％、ビス（４，４，４−トリフ
ルオロブチル）エーテル２．２％であった。

【００２８】実施例４ ４−ヒドロキシ酪酸カリウム塩を４−ヒドロキシ酪酸ナ
トリウム塩 ５５．４ｇ（４４０ｍｍｏｌ）とし、反応
温度を１００℃で５時間、１４０℃で２時間とした以
外、実施例１と同様にして反応を行った。反応終了後、
反応液をＧＣにより分析したところ、４，４，４−トリ
フルオロブチルアイオダイドの転化率は９５．２％であ
り、４，４，４−トリフルオロブタノールの選択率８
４．９％、４−ヒドロキシ酪酸トリフルオロブチルエス
テル１２．３％であり、４，４，４−トリフルオロ−１
−ブテン０．３％、ビス（４，４，４−トリフルオロブ
チル）エーテル２．５％であった。

【００２９】実施例５ ４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイドを４，
４，４−トリフルオロブチルクロライド ５８．６ｇ
（４００ｍｍｏｌ）とし、反応温度を１００℃で５時
間、１４０℃で２時間とした以外、実施例１と同様にし
て反応を行った。反応終了後、反応液をＧＣにより分析
したところ、４，４，４−トリフルオロブチルクロライ
ドの転化率は９８．２％であり、４，４，４−トリフル
オロブタノールの選択率８７．９％、４−ヒドロキシ酪
酸トリフルオロブチルエステル１１．９％、４，４，４
−トリフルオロ−１−ブテン０．２％であった。

【００３０】実施例６ ４，４，４−トリフルオロブチルアイオダイドを１０，
１０，１０，９，９，８，８，７，７−ノナフルオロデ
シルクロライド １３５．４ｇ（４００ｍｍｏｌ）と
し、反応温度を１００℃で５時間、１４０℃で２時間と
した以外、実施例１と同様にして反応を行った。反応終
了後、反応液をＧＣにより分析したところ、１０，１
０，１０，９，９，８，８，７，７−ノナフルオロデシ
ルクロライドの転化率は１００％であり、１０，１０，
１０，９，９，８，８，７，７−ノナフルオロデカノー
ルの選択率８２．４％、４−ヒドロキシ酪酸ノナフルオ
ロデシルエステル１７．４％、１０，１０，１０，９，
９，８，８，７，７−ノナフルオロ−１−デセン０．２
％であった。

【００３１】比較例１ 攪拌機、還流冷却器、温度計を取り付けた５００ｍｌ4
つ口フラスコに水２５０ｇ、水酸化ナトリウム １８．
９ｇ（純度９３％ ４４０ｍｍｏｌ）、４，４，４−ト
リフルオロブチルアイオダイド ９５．２ｇ（４００ｍ
ｍｏｌ）を加えた。攪拌しながら、反応温度９０℃で３
６時間加熱した。反応の進行と供に、ガスの発生が認め
られた。反応終了後、反応液に濃塩酸を加え中和し、ク
ロロホルム２００ｍｌで３回抽出した。抽出液および回
収したガスをＧＣにより分析したところ、４，４，４−
トリフルオロブチルアイオダイドの転化率は８６．８％
であり、４，４，４−トリフルオロブタノールの選択率
４４．９％、４，４，４−トリフルオロ−１−ブテン５
０．２％、ビス（４，４，４−トリフルオロブチル）エ
ーテル４．９％であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、高収率かつ高選択率の
一段反応で、しかも、その取り扱いや処理が難しい重金
属等の毒性の高い化合物を使用せず、含フッ素アルキル
ハライドから、含フッ素アルコールを製造することがで
きる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１） Ｒｆ（Ａ）Ｘ （１） （式中、Ｒｆは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキル
   基、Ａは炭素数３〜１０の直鎖状または分岐状の飽和炭
   化水素基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す）で表される
   含フッ素アルキルハライドを、γ−ブチロラクトンを溶
   媒とし、４−ヒドロキシ酪酸アルカリ金属塩と反応させ
   ることを特徴とする一般式（２） Ｒｆ（Ａ）ＯＨ （２） （式中、Ｒｆ、Ａは前記定義に同じ）で表される含フッ
   素アルコールの製造方法。
2. 【請求項２】 １２０℃以下の温度で反応させ、含フッ
   素アルキルハライドの残留量を反応開始時の１０％以下
   とした後、１２０℃以上の温度で反応を行うことを特徴
   とする請求項１に記載の含フッ素アルコールの製造方
   法。
3. 【請求項３】 ４−ヒドロキシ酪酸アルカリ金属塩が４
   −ヒドロキシ酪酸カリウム塩であることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の含フッ素アルコールの製
   造方法。
4. 【請求項４】 含フッ素アルキルハライドが、４，４，
   ４−トリフルオロブチルハライドであり、含フッ素アル
   コールが４，４，４−トリフルオロブタノールであるこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   に記載の含フッ素アルコールの製造方法。
5. 【請求項５】 生成した含フッ素アルコールを留去し
   て、反応液中の中間体である４−ヒドロキシ酪酸エステ
   ルを含フッ素アルコールとγ−ブチロラクトンに転化さ
   せることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
   か１項に記載の含フッ素アルコールの製造方法。