JP2004182671A - 含フッ素脂環式化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】原料の脂環式化合物から高収率かつ安全に含フッ素脂環式化合物を製造できる工業的に実施可能な方法を提供する。
【解決手段】本発明の特定の構造を有するフルオロアルキルアミン化合物をフッ素化剤として用いる。
【解決手段】本発明の特定の構造を有するフルオロアルキルアミン化合物をフッ素化剤として用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は含フッ素脂環式化合物の製造方法に関するものである。含フッ素脂環式化合物は医薬や農薬、潤滑剤、液晶、エンジニアリングプラスチック用モノマー等の分野において有用な出発物質となる。
【０００２】
【従来の技術】
含フッ素脂環式化合物の製造方法としては、合成素子を用いる方法、三フッ化ジメチルアミノ硫黄等のフッ素化剤を用いて対象とする化合物にフッ素原子を導入する方法が広く知られている。
【０００３】
合成素子に用いる化合物としては、フルオロジヨードメタンやフルオロジブロモメタン等のフルオロカルベン、クロロジフルオロ酢酸ナトリウム等のフルオロ酢酸誘導体等が知られている。
【０００４】
フルオロハロメタンを合成素子に用い、フルオロカルベンを経由して含フッ素脂環式化合物を合成する方法が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。この方法は、フルオロアミノシクロプロパン等のシクロプロパン化合物の合成方法としてよく知られている。しかしながらカルベン経由では３員環構造のみしか得ることが出来ず、炭素数のより多い含フッ素環状化合物を合成するには適当でない。
また、フルオロ酢酸誘導体を用いる方法も開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４、非特許文献１参照。）。例えばクロロジフルオロ酢酸ナトリウムとオレフィンとの反応により、ジフルオロシクロプロパン化合物となるが、この場合も３員環となる。一方、カルボニル部位で反応した後環化する方法は、員数に制限がないという点で多様性がある。例えば、ブロモジフルオロ酢酸エチルを亜鉛存在下、イミンと反応させるとβ−ラクタムを生成する。しかしながらこの場合においてもフッ素化メチレンの隣接位にカルボニル基が残存するため、所望の化合物を得るにはメチレン基に変換するなどの複数の工程が必要となる。またフルオロ酢酸誘導体は一般に毒性が高いため工業的な規模での使用にはそぐわないという問題もある。
【０００５】
フッ素ガスを用いる方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。この方法はシクロプロパンカルボン酸又はその塩を分子状フッ素でフッ素化し、フルオロシクロプロパン類を合成するものである。しかしこの方法では危険なフッ素ガスを用いなければならず、また反応中に生成するＨＦを除くためＮａＦの如き除酸剤が必要であるなど工業的な使用には問題が多い。
【０００６】
またＨＦを用いる方法も開示されている（例えば、特許文献５参照。）。しかし、この方法は危険なＨＦを過剰に用いなければならないうえ、原料塩素化物をＨＦでハロゲン交換した際に生じるＨＣｌとの分離が困難であるため、ＨＦを含んだ多量の廃酸を処理せねばならず工業的な実施には必ずしも適当ではない。またハロゲン交換の収率も６５％と高くない。
【０００７】
含フッ素脂環式化合物を合成するために用いるフッ素化剤としては、ＤＡＳＴと呼ばれる三フッ化ジエチルアミノ硫黄が知られている。ＤＡＳＴを用いる方法は枚挙に暇が無く、例えば、含酸素官能基をもつ脂環式化合物にフッ素原子を導入することにより、カルボニル基をジフルオロメチレン基に、水酸基をフルオロメチル基に変換したりすることができる（例えば特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０参照。）。しかしながら、ＤＡＳＴは高価であり、また爆発性があり大量使用は困難である（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
以上に述べたように、含フッ素合成素子を誘導し含フッ素脂環式化合物を製造する従来の方法では、合成素子の構造や合成可能な誘導体が制限され工業的使用には適さないという問題があった。また場合により、含フッ素合成素子と他の合成素子との反応で４員環以上の含フッ素脂環式化合物を製造することも可能であるが、付加反応と同時に目的化合物にとって不要な残基が新たに生成してしまうことが多く、その処理のために工程が増えるという問題があった。一方フッ素化剤を使用して含フッ素脂環式化合物を製造する従来の方法でも、フッ素化剤の取り扱いが危険で工業的使用には適さないといった問題点があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−５６８０４号公報
【特許文献２】
特開平６−９２９１１号公報
【特許文献３】
特開平５−７８２７２号公報
【特許文献４】
特開平５−３０１８２７号公報
【特許文献５】
特開平６−９４８０号公報
【特許文献６】
特開平４−２７５２４４号公報
【特許文献７】
特開平５−２７９２７９号公報
【特許文献８】
特開平６−２０６８３６号公報
【特許文献９】
特開平７−１７８８３号公報
【特許文献１０】
特開平８−２６８９３５号公報
【非特許文献１】
Ｊａｃｋ Ｅ． Ｂａｌｄｗｉｎ， Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｐ． Ｌｙｎｃｈ ａｎｄ Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｊ Ｓｃｈｏｆｉｅｌｄ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｐ７３６，１９９１
【非特許文献２】
Ｐａｔｒｉｃｉａ Ａ． Ｍｅｓｓｉｎａ， Ｋｅｖｉｎ Ｃ． Ｍａｎｇｅ ａｎｄ Ｗ． Ｊ． Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｌｕｏｕｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，４２，ｐ１３７−１４３，１９８９
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、原料の脂環式化合物を安全かつ高選択的にフッ素化できる新規なフッ素化剤を見出し、工業的に実施可能な含フッ素脂環式化合物の製造方法として提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる事情に鑑み鋭意検討した結果、下記構造式１で表されるフルオロアミン化合物を用いると、脂環式化合物についた水酸基、ホルミル基、カルボキシル基、フッ素を除くハロゲン原子、メルカプト基、エポキシ基などの複数種の官能基、特に水酸基、カルボニル基等の含酸素官能基を効率良くフッ素化することができ、しかも従来のフッ素化剤に比べて熱安定性に優れ安全に取り扱えるため、工業的に実施可能な含フッ素脂環式化合物の製造方法となり得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち本発明は、原料の脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特徴とする、（１）から（６）に示す含フッ素脂環式化合物の製造方法に関する。
（１）脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特
徴とする、含フッ素脂環式化合物の製造方法。
【化２】
（但し、構造式１に於けるＲ０、Ｒ１、及びＲ２は水素原子、若しくは置換基を有するこ とのあるアルキル基又はアリール基であり、それぞれ同一でも異なっていても良い。ま た、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の二つ以上が結合して環を形成していても良い。）
（２）原料として用いる脂環式化合物が、単環、多環、スピロ環、２環架橋環、多環架橋環 、及び環集合系の何れかの環状化合物である、（１）記載の含フッ素脂環式化合物の製造 方法。
（３）原料として用いる脂環式化合物が、フッ素を除くハロゲン原子、水酸基、ホルミル基 、カルボキシル基、メルカプト基、チオホルミル基、ジチオカルボキシル基、ヒドロキ シチオカルボニル基、メルカプトカルボニル基、エポキシ基、若しくは置換基を有する ことのあるカルボニル基、カルボノチオイル基、アルコキシジチオカルボニル基、アル コキシカルボノチオイル基、フルオロアルキル基を除くハロアルキル基、及びフルオロ アリール基を除くハロアリール基の何れかを少なくとも一個有し、更には水素原子、ア ルキル基、アリール基、縮合多環基、複素環基、若しくは構造式１で表されるフルオロ アミンと反応しないフッ素原子、フルオロカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、及びニ トリロ基を有することのある、（１）或いは（２）に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法 。
（４）フッ素化された脂環式化合物が、置換基を有することのあるジフルオロメチレン基、 ジフルオロメチル基、またはフルオロカルボニル基の何れかを少なくとも一個有する、 （１）から（３）に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
（５）原料の脂環式化合物がヒドロキシアダマンタン誘導体であり、フッ素化された含フッ 素脂環式化合物がフルオロアダマンタン誘導体である、（１）から（３）に記載の含フッ素脂 環式化合物の製造方法。
（６）構造式１で表されるフルオロアミンが、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（ ３−メチル）ベンジルアミン又はＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メト キシ）ベンジルアミンである、（１）から（５）に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。本反応は脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特徴とする、含フッ素脂環式化合物の製造方法である。
【化３】
【００１４】
本発明で用いる原料の脂環式化合物は、フッ素化剤として使用する新規のフルオロアミンが官能基選択的であり、かつ安定な化合物であるので、単環、多環、スピロ環、２環架橋環、多環架橋環、及び環集合系の何れの環構造を有していても構わなく、これら環構造自体が安定である温度、圧力、ｐＨ条件下であれば、フッ素化を行っても環構造が破壊されることなく保持される。これらに見合う脂環式化合物としては、クロロシクロプロパン、ブロモシクロプロパン、ヨードシクロプロパン、シクロプロパノール、シクロプロパンジオール、シクロプロパントリオール、シクロプロピルアルデヒド、アセトシクロプロパノン、クロロシクロブタン、ブロモシクロブタン、ヨードシクロブタン、シクロブタノール、シクロブタンジオール、シクロブタントリオール、シクロブタンテトラオール、シクロブチルアルデヒド、アセトシクロブタノン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン、ヨードシクロヘキサン、シクロヘキサノール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサントリオール、シクロヘキサンテトラオール、シクロヘキサンヘプタオール、シクロヘキサンヘキサオール、シクロヘキシルアルデヒド、アセトシクロヘキサノン、クロロアダマンタン、ブロモアダマンタン、ヨードアダマンタン、アダマンタノール、及びアダマンタンジオール等の構造を有する化合物が挙げられる。
【００１５】
新規のフルオロアミンによってフッ素化される官能基は、良く知られているヒドロキシル化、カルボニル化、ホルミル化、アシル化、クロル化などの公知の方法と汎用の試剤により環内に導入されたものでも、原料である脂環式化合物類を合成する際に生じた残基として存在しているものでも勿論構わない。
具体的には、水酸基、若しくは置換基を有することのあるカルボニル基、ホルミル基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、メルカプト基、チオイル基、ジチオカルボキシル基、アルキルチオキシチオイル基、アリールチオキシチオイル基、及びフッ素を除くハロゲン原子、若しくはフッ素を除くハロゲン原子によってハロゲン化されたハロアルキル基、及びハロアリール基などの幅広い官能基を有する脂環式化合物をフッ素化の対象として選択することができる。
【００１６】
フッ素化剤として用いるフルオロアミンとしては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｎ−プロピル）−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｉｓｏ−プロピル）−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｎ−ブチル）−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジオエンチル−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ペンタフルオロエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシアノ−α，α−ジフルオロエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロ−α−シクロプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミン、及びＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンなどを挙げることができる。これらの化合物は、例えば特願２００１−２５７８３３号公報に記載の公知の方法で合成することができる。
【００１７】
フルオロアミン合成の出発原料として用いる化合物は、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドなどの容易に入手可能な既知の物質である。例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドを出発原料に用いる場合、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドとホスゲン又はシュウ酸ジクロライドとを反応せしめカルボニル酸素をジクロル化物とした後、ＨＦ／塩基やスプレードライしたＫＦ等を用いてフッ素交換することによりＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンが得られる。
また、原料アミドがＮ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドのような汎用品でない場合には、安息香酸類或いは安息香酸ハライド類とジエチルアミンなどのアルキルアミン類とを反応させることにより容易に目的のアミドを得ることが出来る。
【００１８】
原料の脂環式化合物をフッ素化する際に用いるフルオロアミンの使用量は置換基の種類及び数量によって変わるが、フッ素化対象の官能基１モルに対して１から４モルが好ましい。例えば、官能基がハロゲン原子や水酸基、或いはカルボキシル基である場合には官能基１モルに対して同量の１モルで充分である。
【００１９】
また本フッ素化反応で用いる溶媒としては、構造式１で表される化合物と反応しない溶媒の中から目的に見合ったものを適宜選択して使用すればよい。例えば汎用の溶媒として、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ベンゼン、フルオロベンゼン、トルエン、アセトニトリル等が使用可能である。また反応温度は−２０℃から２００℃付近まで、好ましくは−１０℃から１５０℃までの範囲で使用できる。
【００２０】
フッ素化反応に使用したフルオロアミンは、反応終了後、液々分離や蒸留によってアミドやハロゲン化物として分離回収でき、再び構造式１の化合物に戻すことができる。つまり、ＫＦ等によってフルオロアミンに戻した後に再び原料脂環式化合物のフッ素化反応に利用できるので、見掛け上、原料脂環式化合物の官能基に導入されたフッ素が消費されるのみとなる。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例及び参考例をあげて本発明の方法を更に詳しく説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００２２】
参考例１
Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンの合成
ａ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロメタトルイルアミジウムクロリドの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、窒素雰囲気下、オキサリルクロリド２５ｇ（０．１９７ｍｏｌ）を含む四塩化炭素溶液１２５ｇを仕込む。フラスコを氷冷し、攪拌しながらＮ，Ｎ−ジメチルメタトルアミド４５ｇ（０．２３６ｍｏｌ）を２０分かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１０分保持し、内容物温度を５０℃とした後、一時間反応を行った。反応時にガス発生が観察され、その後白色の固体が析出した。得られた析出物を濾別し四塩化炭素、ｎ−ヘキサンで洗浄後乾燥し、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロメタトルイルアミジウムクロリド４７．５ｇを得た（収率９８％）。
ｂ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、先に合成したＮ，Ｎ−ジエチル−α−クロロメタトルイルアミジウムクロリド２５ｇ（０．１ｍｏｌ）とスプレードライしたフッ化カリウム２３．５ｇ（０．４ｍｏｌ：森田化学品）、アセトニトリル２５０ｇを仕込み、窒素雰囲気下にアセトニトリルの還流温度で１８時間反応を行った。反応終了後、室温まで冷却して濾過を行った。この濾液をエバポレーターで濃縮後蒸留によりＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−３−メチルベンジルアミン１３ｇを得た（収率６０％）。以下の記述においてＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンを「フッ素化剤Ａ」と略すことがある。
【００２３】
参考例２
Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンの合成
ａ）ｏ−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアミドの合成
２００ｍＬの４ッ口ナスフラスコにジエチルアミン ２５．８ｇ（０．３５１７ｍｏｌ）のトルエン溶液（トルエン３０．８ｇ）を入れ、氷冷下で急激な発熱が起きないように２−メトキシ安息香酸クロリド２０ｇ（０．１１７２ｍｏｌ）のトルエン溶液（トルエン１０．０４ｇ）をゆっくり滴下した。全液加えた後、水でアミンの塩酸塩を除去した。得られたトルエン層をＭｇＳＯ４で乾燥し、溶媒留去によりｏ−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアミド２２．８ｇを得た（収率９４％）。
ｂ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロ−オルソメトキシフェニルアミジウムクロリドの合成
２００ｍＬの４ッ口フラスコを窒素で置換し、オキサリルクロライドの４５％四塩化炭素溶液（オキサリルクロライド：２４．５ｇ，０．１９３ｍｏｌ）を加え、室温、窒素微加圧下、先に合成したｏ−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアミド２０．０５ｇ（０．０９６５ｍｏｌ）を滴下した（内温が５℃上昇）。滴下終了後５３℃で５時間加熱攪拌すると、反応液は２層分離した。反応停止後溶媒を留去し、粘性液体を得た。グローブボックス中放置すると茶色固体が析出した（収量２６．６ｇ）。ヘキサンおよび四塩化炭素で洗浄後乾燥し、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロ−オルソメトキシフェニルアミジウムクロリド２１．４ｇを得た（収率８０％）。
ｃ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンの合成
グローブボックス中、１００ｍＬの三ツ口フラスコに先に合成したＮ，Ｎ−ジエチル−α−クロロ−オルソメトキシフェニルアミジウムクロリド塩素化物５．０ｇ（０．０１８１ｍｏｌ）、アセトニトリル５０ｇ、スプレードライしたフッ化カリウム４．４３ｇ（０．０７６ｍｏｌ：森田化学品）を仕込み、電磁攪拌棒、コンデンサーを付け、窒素微加圧下、８０℃、６００ｒｐｍで２０時間反応させた。反応停止後、室温に戻し、グローブボックス中で濾過、洗浄した。得られた溶液を溶媒留去しＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミン３．５１ｇを得た（収率６７％）。
以下の記述においてＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンを「フッ素化剤Ｂ」と略すことがある。
【００２４】
参考例３
本発明のフルオロアルキルアミンの熱安定性を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定した。計測方法及び条件は以下による。
ＤＳＣ測定条件
測定温度範囲：室温〜４００℃ 昇温速度：１０℃／分
Ｎ２流量 ：５０ｍＬ／分 使用セル：ＳＵＳ密閉セル
フッ素化剤Ａ及びフッ素化剤Ｂの測定結果及びＤＡＳＴ、２，２−ジフルオロ１，３−ジメチルイミダゾリジン（以下ＤＦＩと略）の文献値を併せて表１に記載する。
【表１】
表１の結果から分かるように、本発明で使用するフルオロアルキルアミンは従来のフッ素化剤と比較して熱的に各段に安定であり、かつ分解時の発熱量が少なく取り扱いが容易であることが分かる。
【００２５】
実施例１
３−フルオロアダマンタン−１−カルボン酸メチルの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸メチル（４２ｇ、０．２０モル）のジクロロメタン溶液（１０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ４２．７ｇ（０．２０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温下で攪拌しながら１４時間反応させた。反応終了後、反応生成物に氷水５００ｍＬを注ぎ込み有機層を分離後、さらに水層をジクロロメタン３０ｇで抽出した。２つの有機層を合わせ、食塩水及び純水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後炉別した。有機溶液をエバポレーターで濃縮後、再結晶により分離後、洗浄風乾したところ、３−フルオロアダマンタン−１−カルボン酸メチルの収率は４１．５ｇ（０．１９６ｍｏｌ）生成していた（収率９８％）。
【００２６】
実施例２
（４，４−ジフルオロ−シクロヘキシル）−ベンゼンの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、４−フェニルシクロヘキサノン（３０ｇ、０．１７モル）のトルエン溶液（１２０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ７８．９ｇ（０．３４モル）を徐々に加えた。滴下終了後、４０℃で攪拌しながら９時間反応させた。反応終了後、反応生成物に重曹水とジエチルエーテル３００ｇを注ぎ込み有機層を分離後、さらに水層をジエチルエーテル１００ｇで抽出した。２つの有機層を合わせ、純水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後炉別した。有機溶液をエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする（４，４−ジフルオロ−シクロヘキシル）−ベンゼンが２１．６ｇ（０．１１ｍｏｌ）生成していた（収率６４％）。
【００２７】
実施例３
フルオロシクロヘキセン誘導体の合成
【化４】
【化５】
【化６】
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、構造式２で表されるフルオロシクロヘキサノン誘導体（３２ｇ、０．１０モル）及びジメトキシエタン（１８０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ４５．９ｇ（０．２０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、還流下攪拌しながら１４時間反応させた。反応終了後、氷冷しながら氷水５００ｍＬを注ぎ込み加水分解した後有機層を分離し、さらに水層をジメトキシエタン５０ｇで抽出した。２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする構造式３で表されるフルオロシクロヘキセン誘導体と構造式４で表されるジフルオロヘキサン誘導体が７２モル％の割合で生成していた。
【００２８】
実施例４
１−エトキシ−１−フルオロシクロプロパンの合成
まず、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，ＣＶ７，１３１に記載される方法を参考にして、３−クロロプロパン酸エチルから１−エトキシ−シクロプロパノールを製造した。得られた１−エトキシ−シクロプロパノール（１０ｇ、０．１０モル）及びクロロホルム（１５０ｍＬ）を三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ２０．９ｇ（０．１０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温で還流下、攪拌しながら４時間反応させた。反応終了後、氷水２００ｍＬを注ぎ込んだ後有機層を分離し、さらに水層をクロロホルム５０ｇで抽出した。純水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後炉別した。有機溶液をエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする１−エトキシ−１−フルオロシクロプロパンが９．５ｇ（０．０９ｍｏｌ）生成していた（収率９３％）。
【００２９】
実施例５
１，２，２，３，３−ペンタフルオロシクロブタンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、２，２，３，３−テトラフルオロシクロブタノール（３０ｇ、０．２１モル）及びジメトキシエタン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ５５．７ｇ（０．２４モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温下で攪拌しながら１５時間反応させた。反応終了後、氷冷しながら氷水５００ｍＬを注ぎ込み加水分解した後有機層を分離し、さらに水層をジメトキシエタン１００ｇで抽出した。２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。また生成ガスは水洗後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、１，２，２，３，３−ペンタフルオロシクロブタンが２３モル％の割合で、２，２，３，３−テトラフルオロシクロブテンが７１モル％の割合で生成していた。
【００３０】
実施例６
９，９−ジフルオロ−１０，１０−ジヒドロアントラセンの合成
電磁攪拌装置、邪魔板、ガス吹き込み口及び液供給口を備えたハステロイ製オートクレーブ（５００ｍＬ）に、アントロン（２０ｇ、０．１０モル）及びトルエン（２５０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ５２．３ｇ（０．２５モル）を徐々に加えた後、１２０℃で２０時間反応させた。反応終了後、オートクレーブを室温まで冷却し分液ロートに抜液した。分液ロートに氷水５００ｍＬとトルエン１００ｍＬを加え、静置して２層分離した。水層をさらにトルエン１００ｍＬで抽出し、２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする９，９−ジフルオロ−１０，１０−ジヒドロアントラセンが１３．８ｇ（０．０６ｍｏｌ）生成していた（収率６２％）。
【００３１】
実施例７
シクロヘキサンカルボン酸フロリドの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、シクロヘキサンカルボン酸（２０ｇ、０．１６モル）及びジクロロメタン（１５０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ３８．６ｇ（０．１８モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温下で攪拌しながら２時間反応させ、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、シクロヘキサンカルボン酸フロリドが１８．９ｇ（０．１５ｍｏｌ）生成していた（収率９３％）。
【００３２】
実施例８
トランス−１−フルオロ−２−シクロヘキサノールの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、シス−１，２−シクロヘキサンジオール（２０ｇ、０．１７モル）及びヘプタン（１００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ４２．６ｇ（０．２０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら還流下で３時間反応させた。反応終了後、水（１００ｍＬ）を加え、更に攪拌しながら８０℃で２時間加水分解した。加水分解終了後有機層を分離し、さらに水層をヘプタン５０ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせガスクロマトグラフで分析した結果、目的とするトランス−１−フルオロ−２−シクロヘキサノールが１７．５ｇ（０．１５ｍｏｌ）生成していた（収率８６％）。
【００３３】
実施例９
１，２−ジフルオロ−シクロヘキサンの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、シクロヘキセンオキシド（１５ｇ、０．１５モル）、トリエチルアミン−３フッ化水素（２５ｇ、０．１５モル）及びドデカン（１００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ４０．４ｇ（０．１９モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら１００℃で４時間反応させた。反応終了後、氷水２００ｍＬの入った分液ロートに反応液を注ぎ込み有機層を分離し、さらに水層をドデカン１００ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせてガスクロマトグラフで分析した結果、１，２−ジフルオロ−シクロヘキサンが７６モル％の割合で、１−フルオロ−２−シクロヘキセンが４モル％の割合で生成していた。
【００３４】
実施例１０
１，２，５，６−テトラフルオロ−シクロオクタンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、１，２，５，６−ジエポキシシクロオクタン（２０ｇ、０．１４モル）、トリエチルアミン−３フッ化水素（４６ｇ、０．２９モル）及びドデカン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ６８．８ｇ（０．３２モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら１００℃で１０時間反応させた。反応終了後、氷水３００ｍＬの入った分液ロートに反応液を注ぎ込み有機層を分離し、さらに水層をドデカン１００ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせてガスクロマトグラフで分析した結果、１，２，５，６−テトラフルオロ−シクロオクタンが１３．２ｇ（０．０９ｍｏｌ）生成していた（収率６４％）。
【００３５】
実施例１１
２，７−ジクロロ−９，９−ジフルオロ−フルオレンの合成
電磁攪拌装置、邪魔板、ガス吹き込み口及び液供給口を備えたハステロイ製オートクレーブ（５００ｍＬ）に、２，７−ジクロロ−９−ジフルオレノン１０ｇ（０．０４モル）及びトルエン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ２３．９ｇ（０．１０モル）を徐々に加えた後、１４０℃で１５時間反応させた。反応終了後、オートクレーブを室温まで冷却し分液ロートに抜液した。分液ロートに氷水５００ｍＬとトルエン１００ｍＬを加え、静置して２層分離した。水層をさらにトルエン１００ｍＬで抽出し、２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする２，７−ジクロロ−９，９−ジフルオロ−フルオレンが７．４ｇ（０．０３ｍｏｌ）生成していた（収率６８％）。
【００３６】
実施例１２
α，α−ジフルオロ−シクロプロピル−（２−チエニル）−メタンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、シクロプロピル ２−チエニルケトン（１０ｇ、０．０７モル）及びトルエン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ３６．２ｇ（０．１６モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら８０℃で１０時間反応させた。反応終了後、攪拌しながら氷水１００ｍＬを注ぎ込み有機層を分離し、さらに水層をトルエン５０ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とするα，α−ジフルオロ−シクロプロピル−（２−チエニル）−メタンが８．１ｇ（０．０５ｍｏｌ）生成していた（収率７１％）。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の特定の構造を有するフルオロアルキルアミン化合物をフッ素化剤として用いることにより、脂環式化合物より、医農薬、潤滑剤、液晶、エンジニアリングプラスチック用モノマー等の機能化学品中間体として有用な含フッ素脂環式化合物を、高収率かつ安全に製造することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は含フッ素脂環式化合物の製造方法に関するものである。含フッ素脂環式化合物は医薬や農薬、潤滑剤、液晶、エンジニアリングプラスチック用モノマー等の分野において有用な出発物質となる。
【０００２】
【従来の技術】
含フッ素脂環式化合物の製造方法としては、合成素子を用いる方法、三フッ化ジメチルアミノ硫黄等のフッ素化剤を用いて対象とする化合物にフッ素原子を導入する方法が広く知られている。
【０００３】
合成素子に用いる化合物としては、フルオロジヨードメタンやフルオロジブロモメタン等のフルオロカルベン、クロロジフルオロ酢酸ナトリウム等のフルオロ酢酸誘導体等が知られている。
【０００４】
フルオロハロメタンを合成素子に用い、フルオロカルベンを経由して含フッ素脂環式化合物を合成する方法が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。この方法は、フルオロアミノシクロプロパン等のシクロプロパン化合物の合成方法としてよく知られている。しかしながらカルベン経由では３員環構造のみしか得ることが出来ず、炭素数のより多い含フッ素環状化合物を合成するには適当でない。
また、フルオロ酢酸誘導体を用いる方法も開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４、非特許文献１参照。）。例えばクロロジフルオロ酢酸ナトリウムとオレフィンとの反応により、ジフルオロシクロプロパン化合物となるが、この場合も３員環となる。一方、カルボニル部位で反応した後環化する方法は、員数に制限がないという点で多様性がある。例えば、ブロモジフルオロ酢酸エチルを亜鉛存在下、イミンと反応させるとβ−ラクタムを生成する。しかしながらこの場合においてもフッ素化メチレンの隣接位にカルボニル基が残存するため、所望の化合物を得るにはメチレン基に変換するなどの複数の工程が必要となる。またフルオロ酢酸誘導体は一般に毒性が高いため工業的な規模での使用にはそぐわないという問題もある。
【０００５】
フッ素ガスを用いる方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。この方法はシクロプロパンカルボン酸又はその塩を分子状フッ素でフッ素化し、フルオロシクロプロパン類を合成するものである。しかしこの方法では危険なフッ素ガスを用いなければならず、また反応中に生成するＨＦを除くためＮａＦの如き除酸剤が必要であるなど工業的な使用には問題が多い。
【０００６】
またＨＦを用いる方法も開示されている（例えば、特許文献５参照。）。しかし、この方法は危険なＨＦを過剰に用いなければならないうえ、原料塩素化物をＨＦでハロゲン交換した際に生じるＨＣｌとの分離が困難であるため、ＨＦを含んだ多量の廃酸を処理せねばならず工業的な実施には必ずしも適当ではない。またハロゲン交換の収率も６５％と高くない。
【０００７】
含フッ素脂環式化合物を合成するために用いるフッ素化剤としては、ＤＡＳＴと呼ばれる三フッ化ジエチルアミノ硫黄が知られている。ＤＡＳＴを用いる方法は枚挙に暇が無く、例えば、含酸素官能基をもつ脂環式化合物にフッ素原子を導入することにより、カルボニル基をジフルオロメチレン基に、水酸基をフルオロメチル基に変換したりすることができる（例えば特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０参照。）。しかしながら、ＤＡＳＴは高価であり、また爆発性があり大量使用は困難である（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
以上に述べたように、含フッ素合成素子を誘導し含フッ素脂環式化合物を製造する従来の方法では、合成素子の構造や合成可能な誘導体が制限され工業的使用には適さないという問題があった。また場合により、含フッ素合成素子と他の合成素子との反応で４員環以上の含フッ素脂環式化合物を製造することも可能であるが、付加反応と同時に目的化合物にとって不要な残基が新たに生成してしまうことが多く、その処理のために工程が増えるという問題があった。一方フッ素化剤を使用して含フッ素脂環式化合物を製造する従来の方法でも、フッ素化剤の取り扱いが危険で工業的使用には適さないといった問題点があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−５６８０４号公報
【特許文献２】
特開平６−９２９１１号公報
【特許文献３】
特開平５−７８２７２号公報
【特許文献４】
特開平５−３０１８２７号公報
【特許文献５】
特開平６−９４８０号公報
【特許文献６】
特開平４−２７５２４４号公報
【特許文献７】
特開平５−２７９２７９号公報
【特許文献８】
特開平６−２０６８３６号公報
【特許文献９】
特開平７−１７８８３号公報
【特許文献１０】
特開平８−２６８９３５号公報
【非特許文献１】
Ｊａｃｋ Ｅ． Ｂａｌｄｗｉｎ， Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｐ． Ｌｙｎｃｈ ａｎｄ Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｊ Ｓｃｈｏｆｉｅｌｄ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｐ７３６，１９９１
【非特許文献２】
Ｐａｔｒｉｃｉａ Ａ． Ｍｅｓｓｉｎａ， Ｋｅｖｉｎ Ｃ． Ｍａｎｇｅ ａｎｄ Ｗ． Ｊ． Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｌｕｏｕｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，４２，ｐ１３７−１４３，１９８９
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、原料の脂環式化合物を安全かつ高選択的にフッ素化できる新規なフッ素化剤を見出し、工業的に実施可能な含フッ素脂環式化合物の製造方法として提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる事情に鑑み鋭意検討した結果、下記構造式１で表されるフルオロアミン化合物を用いると、脂環式化合物についた水酸基、ホルミル基、カルボキシル基、フッ素を除くハロゲン原子、メルカプト基、エポキシ基などの複数種の官能基、特に水酸基、カルボニル基等の含酸素官能基を効率良くフッ素化することができ、しかも従来のフッ素化剤に比べて熱安定性に優れ安全に取り扱えるため、工業的に実施可能な含フッ素脂環式化合物の製造方法となり得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち本発明は、原料の脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特徴とする、（１）から（６）に示す含フッ素脂環式化合物の製造方法に関する。
（１）脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特
徴とする、含フッ素脂環式化合物の製造方法。
【化２】
（２）原料として用いる脂環式化合物が、単環、多環、スピロ環、２環架橋環、多環架橋環 、及び環集合系の何れかの環状化合物である、（１）記載の含フッ素脂環式化合物の製造 方法。
（３）原料として用いる脂環式化合物が、フッ素を除くハロゲン原子、水酸基、ホルミル基 、カルボキシル基、メルカプト基、チオホルミル基、ジチオカルボキシル基、ヒドロキ シチオカルボニル基、メルカプトカルボニル基、エポキシ基、若しくは置換基を有する ことのあるカルボニル基、カルボノチオイル基、アルコキシジチオカルボニル基、アル コキシカルボノチオイル基、フルオロアルキル基を除くハロアルキル基、及びフルオロ アリール基を除くハロアリール基の何れかを少なくとも一個有し、更には水素原子、ア ルキル基、アリール基、縮合多環基、複素環基、若しくは構造式１で表されるフルオロ アミンと反応しないフッ素原子、フルオロカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、及びニ トリロ基を有することのある、（１）或いは（２）に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法 。
（４）フッ素化された脂環式化合物が、置換基を有することのあるジフルオロメチレン基、 ジフルオロメチル基、またはフルオロカルボニル基の何れかを少なくとも一個有する、 （１）から（３）に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
（５）原料の脂環式化合物がヒドロキシアダマンタン誘導体であり、フッ素化された含フッ 素脂環式化合物がフルオロアダマンタン誘導体である、（１）から（３）に記載の含フッ素脂 環式化合物の製造方法。
（６）構造式１で表されるフルオロアミンが、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（ ３−メチル）ベンジルアミン又はＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メト キシ）ベンジルアミンである、（１）から（５）に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。本反応は脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特徴とする、含フッ素脂環式化合物の製造方法である。
【化３】
本発明で用いる原料の脂環式化合物は、フッ素化剤として使用する新規のフルオロアミンが官能基選択的であり、かつ安定な化合物であるので、単環、多環、スピロ環、２環架橋環、多環架橋環、及び環集合系の何れの環構造を有していても構わなく、これら環構造自体が安定である温度、圧力、ｐＨ条件下であれば、フッ素化を行っても環構造が破壊されることなく保持される。これらに見合う脂環式化合物としては、クロロシクロプロパン、ブロモシクロプロパン、ヨードシクロプロパン、シクロプロパノール、シクロプロパンジオール、シクロプロパントリオール、シクロプロピルアルデヒド、アセトシクロプロパノン、クロロシクロブタン、ブロモシクロブタン、ヨードシクロブタン、シクロブタノール、シクロブタンジオール、シクロブタントリオール、シクロブタンテトラオール、シクロブチルアルデヒド、アセトシクロブタノン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン、ヨードシクロヘキサン、シクロヘキサノール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサントリオール、シクロヘキサンテトラオール、シクロヘキサンヘプタオール、シクロヘキサンヘキサオール、シクロヘキシルアルデヒド、アセトシクロヘキサノン、クロロアダマンタン、ブロモアダマンタン、ヨードアダマンタン、アダマンタノール、及びアダマンタンジオール等の構造を有する化合物が挙げられる。
【００１５】
新規のフルオロアミンによってフッ素化される官能基は、良く知られているヒドロキシル化、カルボニル化、ホルミル化、アシル化、クロル化などの公知の方法と汎用の試剤により環内に導入されたものでも、原料である脂環式化合物類を合成する際に生じた残基として存在しているものでも勿論構わない。
具体的には、水酸基、若しくは置換基を有することのあるカルボニル基、ホルミル基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、メルカプト基、チオイル基、ジチオカルボキシル基、アルキルチオキシチオイル基、アリールチオキシチオイル基、及びフッ素を除くハロゲン原子、若しくはフッ素を除くハロゲン原子によってハロゲン化されたハロアルキル基、及びハロアリール基などの幅広い官能基を有する脂環式化合物をフッ素化の対象として選択することができる。
【００１６】
フッ素化剤として用いるフルオロアミンとしては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｎ−プロピル）−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｉｓｏ−プロピル）−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｎ−ブチル）−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジオエンチル−α，α−ジフルオロメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ペンタフルオロエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシアノ−α，α−ジフルオロエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−α，α−ジフルオロ−α−シクロプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミン、及びＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンなどを挙げることができる。これらの化合物は、例えば特願２００１−２５７８３３号公報に記載の公知の方法で合成することができる。
【００１７】
フルオロアミン合成の出発原料として用いる化合物は、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドなどの容易に入手可能な既知の物質である。例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドを出発原料に用いる場合、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドとホスゲン又はシュウ酸ジクロライドとを反応せしめカルボニル酸素をジクロル化物とした後、ＨＦ／塩基やスプレードライしたＫＦ等を用いてフッ素交換することによりＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンが得られる。
また、原料アミドがＮ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミドのような汎用品でない場合には、安息香酸類或いは安息香酸ハライド類とジエチルアミンなどのアルキルアミン類とを反応させることにより容易に目的のアミドを得ることが出来る。
【００１８】
原料の脂環式化合物をフッ素化する際に用いるフルオロアミンの使用量は置換基の種類及び数量によって変わるが、フッ素化対象の官能基１モルに対して１から４モルが好ましい。例えば、官能基がハロゲン原子や水酸基、或いはカルボキシル基である場合には官能基１モルに対して同量の１モルで充分である。
【００１９】
また本フッ素化反応で用いる溶媒としては、構造式１で表される化合物と反応しない溶媒の中から目的に見合ったものを適宜選択して使用すればよい。例えば汎用の溶媒として、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ベンゼン、フルオロベンゼン、トルエン、アセトニトリル等が使用可能である。また反応温度は−２０℃から２００℃付近まで、好ましくは−１０℃から１５０℃までの範囲で使用できる。
【００２０】
フッ素化反応に使用したフルオロアミンは、反応終了後、液々分離や蒸留によってアミドやハロゲン化物として分離回収でき、再び構造式１の化合物に戻すことができる。つまり、ＫＦ等によってフルオロアミンに戻した後に再び原料脂環式化合物のフッ素化反応に利用できるので、見掛け上、原料脂環式化合物の官能基に導入されたフッ素が消費されるのみとなる。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例及び参考例をあげて本発明の方法を更に詳しく説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００２２】
参考例１
Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンの合成
ａ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロメタトルイルアミジウムクロリドの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、窒素雰囲気下、オキサリルクロリド２５ｇ（０．１９７ｍｏｌ）を含む四塩化炭素溶液１２５ｇを仕込む。フラスコを氷冷し、攪拌しながらＮ，Ｎ−ジメチルメタトルアミド４５ｇ（０．２３６ｍｏｌ）を２０分かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１０分保持し、内容物温度を５０℃とした後、一時間反応を行った。反応時にガス発生が観察され、その後白色の固体が析出した。得られた析出物を濾別し四塩化炭素、ｎ−ヘキサンで洗浄後乾燥し、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロメタトルイルアミジウムクロリド４７．５ｇを得た（収率９８％）。
ｂ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、先に合成したＮ，Ｎ−ジエチル−α−クロロメタトルイルアミジウムクロリド２５ｇ（０．１ｍｏｌ）とスプレードライしたフッ化カリウム２３．５ｇ（０．４ｍｏｌ：森田化学品）、アセトニトリル２５０ｇを仕込み、窒素雰囲気下にアセトニトリルの還流温度で１８時間反応を行った。反応終了後、室温まで冷却して濾過を行った。この濾液をエバポレーターで濃縮後蒸留によりＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−３−メチルベンジルアミン１３ｇを得た（収率６０％）。以下の記述においてＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミンを「フッ素化剤Ａ」と略すことがある。
【００２３】
参考例２
Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンの合成
ａ）ｏ−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアミドの合成
２００ｍＬの４ッ口ナスフラスコにジエチルアミン ２５．８ｇ（０．３５１７ｍｏｌ）のトルエン溶液（トルエン３０．８ｇ）を入れ、氷冷下で急激な発熱が起きないように２−メトキシ安息香酸クロリド２０ｇ（０．１１７２ｍｏｌ）のトルエン溶液（トルエン１０．０４ｇ）をゆっくり滴下した。全液加えた後、水でアミンの塩酸塩を除去した。得られたトルエン層をＭｇＳＯ４で乾燥し、溶媒留去によりｏ−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアミド２２．８ｇを得た（収率９４％）。
ｂ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロ−オルソメトキシフェニルアミジウムクロリドの合成
２００ｍＬの４ッ口フラスコを窒素で置換し、オキサリルクロライドの４５％四塩化炭素溶液（オキサリルクロライド：２４．５ｇ，０．１９３ｍｏｌ）を加え、室温、窒素微加圧下、先に合成したｏ−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアミド２０．０５ｇ（０．０９６５ｍｏｌ）を滴下した（内温が５℃上昇）。滴下終了後５３℃で５時間加熱攪拌すると、反応液は２層分離した。反応停止後溶媒を留去し、粘性液体を得た。グローブボックス中放置すると茶色固体が析出した（収量２６．６ｇ）。ヘキサンおよび四塩化炭素で洗浄後乾燥し、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α−クロロ−オルソメトキシフェニルアミジウムクロリド２１．４ｇを得た（収率８０％）。
ｃ）Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンの合成
グローブボックス中、１００ｍＬの三ツ口フラスコに先に合成したＮ，Ｎ−ジエチル−α−クロロ−オルソメトキシフェニルアミジウムクロリド塩素化物５．０ｇ（０．０１８１ｍｏｌ）、アセトニトリル５０ｇ、スプレードライしたフッ化カリウム４．４３ｇ（０．０７６ｍｏｌ：森田化学品）を仕込み、電磁攪拌棒、コンデンサーを付け、窒素微加圧下、８０℃、６００ｒｐｍで２０時間反応させた。反応停止後、室温に戻し、グローブボックス中で濾過、洗浄した。得られた溶液を溶媒留去しＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミン３．５１ｇを得た（収率６７％）。
以下の記述においてＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンを「フッ素化剤Ｂ」と略すことがある。
【００２４】
参考例３
本発明のフルオロアルキルアミンの熱安定性を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定した。計測方法及び条件は以下による。
ＤＳＣ測定条件
測定温度範囲：室温〜４００℃ 昇温速度：１０℃／分
Ｎ２流量 ：５０ｍＬ／分 使用セル：ＳＵＳ密閉セル
フッ素化剤Ａ及びフッ素化剤Ｂの測定結果及びＤＡＳＴ、２，２−ジフルオロ１，３−ジメチルイミダゾリジン（以下ＤＦＩと略）の文献値を併せて表１に記載する。
【表１】
【００２５】
実施例１
３−フルオロアダマンタン−１−カルボン酸メチルの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸メチル（４２ｇ、０．２０モル）のジクロロメタン溶液（１０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ４２．７ｇ（０．２０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温下で攪拌しながら１４時間反応させた。反応終了後、反応生成物に氷水５００ｍＬを注ぎ込み有機層を分離後、さらに水層をジクロロメタン３０ｇで抽出した。２つの有機層を合わせ、食塩水及び純水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後炉別した。有機溶液をエバポレーターで濃縮後、再結晶により分離後、洗浄風乾したところ、３−フルオロアダマンタン−１−カルボン酸メチルの収率は４１．５ｇ（０．１９６ｍｏｌ）生成していた（収率９８％）。
【００２６】
実施例２
（４，４−ジフルオロ−シクロヘキシル）−ベンゼンの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、４−フェニルシクロヘキサノン（３０ｇ、０．１７モル）のトルエン溶液（１２０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ７８．９ｇ（０．３４モル）を徐々に加えた。滴下終了後、４０℃で攪拌しながら９時間反応させた。反応終了後、反応生成物に重曹水とジエチルエーテル３００ｇを注ぎ込み有機層を分離後、さらに水層をジエチルエーテル１００ｇで抽出した。２つの有機層を合わせ、純水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後炉別した。有機溶液をエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする（４，４−ジフルオロ−シクロヘキシル）−ベンゼンが２１．６ｇ（０．１１ｍｏｌ）生成していた（収率６４％）。
【００２７】
実施例３
フルオロシクロヘキセン誘導体の合成
【化４】
【００２８】
実施例４
１−エトキシ−１−フルオロシクロプロパンの合成
まず、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，ＣＶ７，１３１に記載される方法を参考にして、３−クロロプロパン酸エチルから１−エトキシ−シクロプロパノールを製造した。得られた１−エトキシ−シクロプロパノール（１０ｇ、０．１０モル）及びクロロホルム（１５０ｍＬ）を三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ２０．９ｇ（０．１０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温で還流下、攪拌しながら４時間反応させた。反応終了後、氷水２００ｍＬを注ぎ込んだ後有機層を分離し、さらに水層をクロロホルム５０ｇで抽出した。純水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後炉別した。有機溶液をエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする１−エトキシ−１−フルオロシクロプロパンが９．５ｇ（０．０９ｍｏｌ）生成していた（収率９３％）。
【００２９】
実施例５
１，２，２，３，３−ペンタフルオロシクロブタンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、２，２，３，３−テトラフルオロシクロブタノール（３０ｇ、０．２１モル）及びジメトキシエタン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ５５．７ｇ（０．２４モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温下で攪拌しながら１５時間反応させた。反応終了後、氷冷しながら氷水５００ｍＬを注ぎ込み加水分解した後有機層を分離し、さらに水層をジメトキシエタン１００ｇで抽出した。２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。また生成ガスは水洗後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、１，２，２，３，３−ペンタフルオロシクロブタンが２３モル％の割合で、２，２，３，３−テトラフルオロシクロブテンが７１モル％の割合で生成していた。
【００３０】
実施例６
９，９−ジフルオロ−１０，１０−ジヒドロアントラセンの合成
電磁攪拌装置、邪魔板、ガス吹き込み口及び液供給口を備えたハステロイ製オートクレーブ（５００ｍＬ）に、アントロン（２０ｇ、０．１０モル）及びトルエン（２５０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ５２．３ｇ（０．２５モル）を徐々に加えた後、１２０℃で２０時間反応させた。反応終了後、オートクレーブを室温まで冷却し分液ロートに抜液した。分液ロートに氷水５００ｍＬとトルエン１００ｍＬを加え、静置して２層分離した。水層をさらにトルエン１００ｍＬで抽出し、２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする９，９−ジフルオロ−１０，１０−ジヒドロアントラセンが１３．８ｇ（０．０６ｍｏｌ）生成していた（収率６２％）。
【００３１】
実施例７
シクロヘキサンカルボン酸フロリドの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、シクロヘキサンカルボン酸（２０ｇ、０．１６モル）及びジクロロメタン（１５０ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ３８．６ｇ（０．１８モル）を徐々に加えた。滴下終了後、室温下で攪拌しながら２時間反応させ、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、シクロヘキサンカルボン酸フロリドが１８．９ｇ（０．１５ｍｏｌ）生成していた（収率９３％）。
【００３２】
実施例８
トランス−１−フルオロ−２−シクロヘキサノールの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、シス−１，２−シクロヘキサンジオール（２０ｇ、０．１７モル）及びヘプタン（１００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ４２．６ｇ（０．２０モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら還流下で３時間反応させた。反応終了後、水（１００ｍＬ）を加え、更に攪拌しながら８０℃で２時間加水分解した。加水分解終了後有機層を分離し、さらに水層をヘプタン５０ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせガスクロマトグラフで分析した結果、目的とするトランス−１−フルオロ−２−シクロヘキサノールが１７．５ｇ（０．１５ｍｏｌ）生成していた（収率８６％）。
【００３３】
実施例９
１，２−ジフルオロ−シクロヘキサンの合成
三ツ口フラスコ（３００ｍＬ）に、シクロヘキセンオキシド（１５ｇ、０．１５モル）、トリエチルアミン−３フッ化水素（２５ｇ、０．１５モル）及びドデカン（１００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ４０．４ｇ（０．１９モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら１００℃で４時間反応させた。反応終了後、氷水２００ｍＬの入った分液ロートに反応液を注ぎ込み有機層を分離し、さらに水層をドデカン１００ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせてガスクロマトグラフで分析した結果、１，２−ジフルオロ−シクロヘキサンが７６モル％の割合で、１−フルオロ−２−シクロヘキセンが４モル％の割合で生成していた。
【００３４】
実施例１０
１，２，５，６−テトラフルオロ−シクロオクタンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、１，２，５，６−ジエポキシシクロオクタン（２０ｇ、０．１４モル）、トリエチルアミン−３フッ化水素（４６ｇ、０．２９モル）及びドデカン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ａ６８．８ｇ（０．３２モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら１００℃で１０時間反応させた。反応終了後、氷水３００ｍＬの入った分液ロートに反応液を注ぎ込み有機層を分離し、さらに水層をドデカン１００ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせてガスクロマトグラフで分析した結果、１，２，５，６−テトラフルオロ−シクロオクタンが１３．２ｇ（０．０９ｍｏｌ）生成していた（収率６４％）。
【００３５】
実施例１１
２，７−ジクロロ−９，９−ジフルオロ−フルオレンの合成
電磁攪拌装置、邪魔板、ガス吹き込み口及び液供給口を備えたハステロイ製オートクレーブ（５００ｍＬ）に、２，７−ジクロロ−９−ジフルオレノン１０ｇ（０．０４モル）及びトルエン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ２３．９ｇ（０．１０モル）を徐々に加えた後、１４０℃で１５時間反応させた。反応終了後、オートクレーブを室温まで冷却し分液ロートに抜液した。分液ロートに氷水５００ｍＬとトルエン１００ｍＬを加え、静置して２層分離した。水層をさらにトルエン１００ｍＬで抽出し、２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とする２，７−ジクロロ−９，９−ジフルオロ−フルオレンが７．４ｇ（０．０３ｍｏｌ）生成していた（収率６８％）。
【００３６】
実施例１２
α，α−ジフルオロ−シクロプロピル−（２−チエニル）−メタンの合成
三ツ口フラスコ（５００ｍＬ）に、シクロプロピル ２−チエニルケトン（１０ｇ、０．０７モル）及びトルエン（２００ｍＬ）を仕込み、窒素雰囲気下、フッ素化剤Ｂ３６．２ｇ（０．１６モル）を徐々に加えた。滴下終了後、攪拌しながら８０℃で１０時間反応させた。反応終了後、攪拌しながら氷水１００ｍＬを注ぎ込み有機層を分離し、さらに水層をトルエン５０ｍＬで抽出した。２つの有機層を合わせエバポレーターで濃縮後、ガスクロマトグラフで分析した。その結果、目的とするα，α−ジフルオロ−シクロプロピル−（２−チエニル）−メタンが８．１ｇ（０．０５ｍｏｌ）生成していた（収率７１％）。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の特定の構造を有するフルオロアルキルアミン化合物をフッ素化剤として用いることにより、脂環式化合物より、医農薬、潤滑剤、液晶、エンジニアリングプラスチック用モノマー等の機能化学品中間体として有用な含フッ素脂環式化合物を、高収率かつ安全に製造することができる。
Claims (6)
- 脂環式化合物を、構造式１で表されるフルオロアミンを用いてフッ素化することを特徴とする、含フッ素脂環式化合物の製造方法。
- 原料として用いる脂環式化合物が、単環、多環、スピロ環、２環架橋環、多環架橋環、及び環集合系の何れかの環状化合物である、請求項１記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
- 原料として用いる脂環式化合物が、フッ素を除くハロゲン原子、水酸基、ホルミル基、カルボキシル基、メルカプト基、チオホルミル基、ジチオカルボキシル基、ヒドロキシチオカルボニル基、メルカプトカルボニル基、エポキシ基、若しくは置換基を有することのあるカルボニル基、カルボノチオイル基、アルコキシジチオカルボニル基、アルコキシカルボノチオイル基、フルオロアルキル基を除くハロアルキル基、及びフルオロアリール基を除くハロアリール基の何れかを少なくとも一個有し、更には水素原子、アルキル基、アリール基、縮合多環基、複素環基、若しくは構造式１で表されるフルオロアミンと反応しないフッ素原子、フルオロカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、及びニトリロ基を有することのある、請求項１或いは請求項２に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
- フッ素化された脂環式化合物が、置換基を有することのあるジフルオロメチレン基、ジフルオロメチル基、またはフルオロカルボニル基の何れかを少なくとも一個有する、請求項１から請求項３に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
- 原料の脂環式化合物がヒドロキシアダマンタン誘導体であり、フッ素化された含フッ素脂環式化合物がフルオロアダマンタン誘導体である、請求項１から請求項３に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
- 構造式１で表されるフルオロアミンが、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（３−メチル）ベンジルアミン又はＮ，Ｎ−ジエチル−α，α−ジフルオロ−（２−メトキシ）ベンジルアミンである、請求項１から請求項５に記載の含フッ素脂環式化合物の製造方法。
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