JP2004210792A - α、α−ジフルオロアミンの製造方法、ジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物、その製造方法およびフッ素化化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】α、α−ジフルオロアミンおよび／またはジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物を有するフッ素化試薬を提供する。
【解決手段】式（Ｉ）で表される化合物を有するフッ素化試薬である。
【選択図】なし

Description

本発明は、α、α−ジフルオロアミンの製造方法、ジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物、α、α−ジフルオロアミンおよび／またはジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物を含有するフッ素化化合物に関する。

α、α−ジフルオロアミンおよびジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物はアルコールまたは特にケトン、カルボン酸およびアルデヒドのようなカルボニル化合物をフッ素化する試薬として特に適していることが判明した。例えば第二級アルコールおよびカルボン酸をフッ素化するためにＮ，Ｎ−ジメチル−１，１−ジフルオロベンジルアミンを使用することは公知である。しかしこの物質を製造するために、有毒な四フッ化硫黄の使用が必要である（非特許文献１参照）。

ヒドロキシルおよびカルボニル官能基をフッ素化するために使用できるジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物、特に２，２−ジフルオロ−１，３−ジメチルイミダゾリジンは文献に記載されている（特許文献１および２参照）。製造は一般に２段階の反応で行われ、最初に相当する尿素誘導体を塩素化剤試薬と反応させ、引き続きイオン性フッ化物と反応させ、所望の生成物を得る。しかしこの場合に低い収率が欠点である。例えば塩素−フッ素交換は理論値の７７％の収率でしか行われない（特許文献２、１４５頁例１）。
Ｊ.Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ.１９８３，２３、２１９−２２８頁 欧州特許第８９５９９１号 欧州特許第１０１３６２９号

従って特別の安全な手段なしに高い収率で実施できるα、α−ジフルオロアミンおよびジフルオロメチレン−α、α−ジアゾ化合物の製造方法を提供することが必要である。

式（Ｉ）：

（式中、
Ｒ^１は水素、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル、［（Ｃ_２〜Ｃ_１２−アルキレン）−Ｏ］_ｎ（Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル）］（ｎは１〜５である）、Ｃ_３〜Ｃ_１４−アリール、Ｃ_４〜Ｃ_１５−アリールアルキルまたはＮＲ^４Ｒ^５を表し、Ｒ^４およびＲ^５は互いに独立にそれぞれＣ_１〜Ｃ_８−アルキルを表すかまたはＮＲ^４Ｒ^５は全体として全部で３〜１６個の炭素原子を有する４〜７員の環の基を表し、
Ｒ^２およびＲ^３は互いに独立にそれぞれＣ_１〜Ｃ_１２−アルキル、Ｃ_３〜Ｃ_１４−アリールまたはＣ_４〜Ｃ_１５−アリールアルキルを表すかまたはＲ^２とＲ^３は一緒に全部で３〜１６個の炭素原子を有する環の基の部分であるか、または
Ｒ^１およびＲ^２および／またはＲ^３は一緒に全部で３〜１６個の炭素原子を有する環の基の部分である）の化合物を製造する方法が見出され、前記方法は、
式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は前記のものを表す）
の化合物を、フッ化オキサリルおよび／またはジフルオロホスゲンの存在で、有機溶剤を使用してまたは使用せずに反応することを特徴とする。

本発明の範囲で一般的にまたは有利な範囲に記載されるすべての基の定義およびパラメーターは互いに組み合わせることができ、すなわちそれぞれの範囲および有利な範囲の中で所望のやり方で組み合わせることができる。

簡単に説明するために選択されおよび文献にしばしば使用される式（Ｉ）の構造式は、ＮＭＲ分光分析から最も確かな構造として理解される以下の構造式：

を含むことが記載されるべきである。

同じことは本発明の範囲でα、α−ジハロアミン官能基のほかのすべての表現および名称に同様に該当する。

アルキルまたはアルキレンまたはアルコキシはそれぞれ独立に直鎖状、環状または分枝状または非分枝状アルキルまたはアルキレンまたはアルコキシ基を表す。同じことはアリールアルキル基の非芳香環の部分に該当する。

Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキルは例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチルを表し、Ｃ_１〜Ｃ_８−アルキルは、更に例えばｎ−ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、ネオペンチル、１−エチルプロピル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ｎ−ヘキシル、１，１−ジメチルプロピル、１，２−ジメチルプロピル、１，３−ジメチルプロピル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、４−メチルペンチル、１，１−ジメチルブチル、１，２−ジメチルブチル、１，３−ジメチルブチル、２，２−ジメチルブチル、２，３−ジメチルブチル、３，３−ジメチルブチル、１−エチルブチル、２−エチルブチル、１，１，２−トリメチルプロピル、１，２，２−トリメチルプロピル、１−エチル−１−メチルプロピル、１−エチル−２−メチルプロピル、１−エチル−３−メチルプロピル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチルを表し、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキルは、更に例えばアダマンチル、異性体メンチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシルおよびｎ−ドデシルを表す。

Ｃ_１〜Ｃ_４−アルコキシは、例えばメトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｓ−ブトキシ、ｔ−ブトキシを表し、Ｃ_１〜Ｃ_８−アルコキシは、更にｎ−ペントキシ、１−メチルブトキシ、２−メチルブトキシ、３−メチルブトキシ、ネオペントキシ、１−エチルプロポキシ、シクロヘキソキシ、シクロペントキシ、ｎ−ヘキソキシ、ｎ−オクトキシを表し、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルコキシは、更に例えばアダマントキシ、異性体メントキシ基、ｎ−デコキシおよびｎ−ドデコキシを表す。

Ｃ_２〜Ｃ_１２−アルキレンは、例えば１，２−エチレン、１，３−プロピレン、１，４−ブチレン、１，２−シクロヘキシレンおよび１，２−シクロペンチレンを表す。

アリールは互いに独立に環当たり０、１，２または３個の骨格原子、ただし分子全体の少なくとも１個の骨格原子が窒素、硫黄および酸素の群から選択されるヘテロ芳香族の基または炭素環の芳香族の基を表す。

ヘテロ芳香族基の例はピリジニル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニルまたはキノリニルであり、炭素環の芳香族基の例はフェニル、ナフチル、フェナントレニル、アントラセニルまたはフルオレニルである。

更にヘテロ芳香族基または炭素環の芳香族基は塩素、フッ素、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_１２−フルオロアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_１２−フルオロアルコキシ、Ｃ_１〜Ｃ_１２−フルオロアルキルチオ、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルコキシ、ジ（Ｃ_１〜Ｃ_８−アルキル）アミノおよびトリ（Ｃ_１〜Ｃ_８−アルキル）シロキシルからなる群からそれぞれ独立に選択される、環当たり５個までの同じかまたは異なる置換基により置換されていてもよい。

アリールアルキルは互いに独立に前記アリール基によりモノ置換、多置換または完全に置換された前記定義による直鎖状、環状、分枝状または非分枝状アルキル基を表す。

式（Ｉ）の化合物に関する有利な置換パターンは以下に定義される。
Ｒ^１は有利に水素、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキルまたはＣ_３〜Ｃ_６−アリール、特に水素またはＣ_１〜Ｃ_８−アルキル、特に有利に水素またはＣ_１〜Ｃ_４−アルキルを表し、
Ｒ^２およびＲ^３は互いに独立にそれぞれ有利にＣ_１〜Ｃ_８−アルキルを表すかまたは全体としてＮＲ^２Ｒ^３がＮ−モルホリニル、Ｎ−メチル−１，４−ピペラジン−Ｎ−イルを表し、特にそれぞれ同じくメチル、エチルまたはイソプロピルを表す。

同様に有利に式（Ｉ）は全体として２，２−ジフルオロイミダゾリン、２，２−ジフルオロピロリジン、または２，２−ジフルオロピペリジニル、［２，２，２］−２，２，５，５−テトラフルオロ−１，４−ジアザビシクロオクタン、または［２，２，２］−２，２，６，６−テトラフルオロ−１，４−ジアザビシクロオクタンを表し、それぞれの場合に前記の基は適当な場合はＣ_１〜Ｃ_４−アルキルによりモノ置換または多置換されていてもよい。

記載することができる式（Ｉ）の化合物は、１，１−ジフルオロメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、１，１−ジフルオロメチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミン、１，１−ジフルオロメチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミン、１，１−ジフルオロ−Ｎ，Ｎ−２−トリメチル−１−プロパンアミン、１，１−ジフルオロ−Ｎ，Ｎ−２，２−テトラメチル−１−プロパンアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α、α−ジフルオロ−２，２−ジメチル−１−プロパンアミン、Ｎ−（１，１−ジフルオロメチル）モルホリン、１，１−ジフルオロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルフェニルメタンアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α、α−ジフルオロ−３−ピリジルメタンアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−α、α−ジフルオロ−２−ピリジルメタンアミン、ジエチル−α、α−ジフルオロ−（４−クロロフェニル）メタンアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル−α、α−ジフルオロフェニルメタンアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチリル−α、α−ジフルオロフェニルメタンアミン，Ｎ，Ｎ−ジメチル−α、α−ジフルオロフェニルメタンアミン，２，２−ジフルオロ−１，３−ジメチルイミダゾリジン、２，２−ジフルオロ−１，３，３−トリメチルピロリジン、［２，２，２］−２，２，５，５−テトラフルオロ−３，３，６，６−テトラメチル−１，４−ジアザビシクロオクタンおよび［２，２，２］−２，２，６，６−テトラフルオロ−３，３，５，５−テトラメチル−１，４−ジアザビシクロオクタンである。

式（Ｉ）の化合物は有利に有機溶剤の存在で反応させる。

適当な有機溶剤は、例えば脂肪族、脂環式または芳香族の、場合によりハロゲン化された炭化水素、例えば種々のベンジン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、種々の石油エーテル、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、エーテル、例えばジエチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、またはエチレングリコールジメチルエーテル、またはエチレングリコールジエチルエーテル、ニトリル、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ベンジルニトリル、ブチロニトリル、スルホン、例えばテトラメチレンスルホン、ベンゾトリフルオリド、またはこれらの溶剤の混合物である。

本発明の方法の溶剤の含水量は有利に最高で０.２質量％、特に最高で０.０５質量％である。この含水量は有利に自体公知方法で蒸留または乾燥することにより達成される。

フッ化オキサリルおよび／またはジフルオロホスゲンと式（Ｉ）の化合物のモル比は、例えばおよび有利に０.８：１〜２０：１、特に１：１〜２：１、特に有利に１.０２：１〜１.１：１である。多くの量の使用が可能であるが、これは収率を改良しない。

反応温度は例えば−５０℃〜１００℃、有利に−１０℃〜５０℃であってもよい。

反応圧力は例えば０.８〜２０バール、有利に１.５〜５バールであってもよい。

反応後、生成物を例えばすべての揮発性成分を蒸留し、高い真空で残留物を乾燥することにより後処理することができる。

本発明のやり方で式（Ｉ）の化合物が高い収率および純度で得られる。

意想外にも、式（Ｉ）の化合物が非プロトン性第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物の存在でおよびフッ化水素の存在で使用する場合にフッ素化試薬として更に有効に作用することが判明した。

従って本発明は更に他の工程として本発明により製造された式（Ｉ）の化合物を、
窒素に対してα位にフッ素原子を有しない、少なくとも１種の、有利に厳密に１個の非プロトン性第三級アミンおよび／または少なくとも１種の、有利に厳密に１個のＮ−ヘテロ芳香族化合物および
フッ化水素
と反応させることを特徴とする方法を含む。

この関係で非プロトン性は複数の第三級アミノ基を有する分子であってもよい第三級アミンが２５℃で水性参考スケールにもとづき２０未満のｐＫａを有する水素原子を有しないことを意味する。

簡単に説明するために選択された前記の定義において相当する第三級フッ化アンモニウム、Ｎ−ヘテロアリールフッ化物および相当するポリフッ化物およびイオン化合物のポリフッ化物は第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物または式（Ｉ）の化合物およびフッ化水素の反応で生じる式（Ｉ）に含まれることが記載されるべきである（（Ｉａ）参照）。

有利な非プロトン性第三級アミンは式（ＩＩＩａ）および（ＩＩＩｂ）
ＮＲ^６Ｒ^７Ｒ^８（ＩＩＩａ） （Ｒ^９）Ｎ−Ｆ−Ｎ（Ｒ^９）_２（ＩＩＩｂ）
（式中、
Ｒ^６、Ｒ^７およびＲ^８は互いに独立にそれぞれＣ_１〜Ｃ_１２−アルキルまたは［（Ｃ_２〜Ｃ_１２−アルキレン）−Ｏ］_ｎ（Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル）］を表し、ｎは１〜５であるか、または基Ｒ^６、Ｒ^７および／またはＲ^８の２個または３個が窒素原子と一緒にそれぞれ全部で３〜１６個または５〜２０個の炭素原子を有する単環または双環の基を形成し、
Ｒ^９はそれぞれ独立にＣ_１〜Ｃ_１２−アルキルを表すかまたは４個の基の２個が一緒にＣ_２〜Ｃ_８−アルキレン基を表し、
ＦはＣ_２〜Ｃ_８−アルキレンを表す）の化合物である。

式（ＩＩＩａ）中のＲ^６、Ｒ^７およびＲ^８はそれぞれ互いに独立に有利にＣ_１〜Ｃ_１２−アルキルを表し、前記式中で特に有利にそれぞれ同じくＣ_１〜Ｃ_８−アルキルを表す。式（ＩＩＩａ）および（ＩＩＩｂ）の特に有利な非プロトン性第三級アミンはトリエチルアミン、ジアザビシクロオクタンおよびテトラメチルエチレンジアミンである。

有利なＮ−ヘテロ芳香族化合物は非置換または置換されたピリジンおよびキノリンであり、ピリジンが特に有利である。

非プロトン性第三級アミンと式（Ｉ）の化合物のモル比は、例えばおよび有利に０.１：１〜２０：１、有利に１：１〜１０：１である。

フッ化水素と非プロトン性第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物のモル比は、例えばおよび有利に窒素原子１個当たり０.２：１〜１０：１である。

非プロトン性第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物およびフッ化水素との反応に関して、例えば式（Ｉ）の化合物を予め入れ、まず非プロトン性第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物と反応させ、引き続きフッ化水素と反応させるか、またはまずフッ化水素と反応させ、引き続き非プロトン性第三級アミンまたはＮ−ヘテロ芳香族化合物と反応させるか、または有利に非プロトン性第三級アミンまたはＮ−ヘテロ芳香族化合物およびフッ化水素の混合物と反応させるように方法を続けることができ、前記混合物は種々の組成で、例えば（ＮＥｔ_３×３ＨＦ）または（ピリジン×９ＨＦ）として販売されている。他の順序の添加も同じやり方で実現される。

本発明により有利な式（Ｉ）の化合物または式（Ｉ）の化合物と非プロトン性第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物およびフッ化水素との混合物は特に相当するヒドロキシル化合物からフッ素化合物を製造するためにおよび相当するカルボニル化合物からジェミナルジフルオロ化合物を製造するために適している。有利なフッ素化合物は農薬、薬剤および液晶を製造するために使用される化合物である。

本発明の方法は、式（Ｉ）の化合物または式（Ｉ）の化合物と非プロトン性第三級アミンおよび／またはＮ−ヘテロ芳香族化合物およびフッ化水素との混合物が容易に入手可能な出発物質から出発し、きわめて簡単な後処理できわめて高い純度および収率を有する所望の生成物を供給するという利点を有する。

例
例１ １，１−ジフルオロ−Ｎ，Ｎ−２，２−テトラメチル−１−プロパンアミンの製造
保護ガス雰囲気下でＮ，Ｎ−ジメチルピバルアミド２.５８ｇ（２０ミリモル）をスチールシリンダー内にＣＨ_２Ｃｌ_２１０ｍｌと一緒に入れる。バッチを−１０℃に冷却し、これに予め冷却したフッ化オキサリル２ｇ（２１.３ミリモル）を添加する。反応容器を閉鎖し、バッチを室温に高め、引き続き攪拌しながら更に１６時間かけて４０℃に加熱する。反応が終了後（ＧＣ）、２０℃に冷却する。水噴射真空中で溶剤を取り出した後で淡い黄色の液体として１，１−ジフルオロ−Ｎ，Ｎ−２，２−テトラメチル−１−プロパンアミンが得られる。
収量２.８５ｇ（１８.５ミリモル、９３％）純度９９％（面積にもとづく）
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：１.００（幅広ｓ、９Ｈ、ｔ−Ｂｕ−Ｈ）、２.２６（ｔ、６Ｈ、^４Ｊ_ＨＦ＝１.９５Ｈｚ、Ｎ（ＣＨ_３）_２）ｐｐｍ。
^１３Ｃ−ＮＭＲ（Ｃ_６Ｄ_６）：２５.７（ｓ、ＣＨ_３、３Ｃ、ｔ−Ｂｕ−ＣＨ_３）、３８.３（ｔ、ＣＨ_３、^３Ｊ_ＣＦ＝６.０３Ｈｚ、Ｎ（ＣＨ_３）_２）、４０.０（ｔ、４重線、Ｃ、１Ｃ、^２Ｊ_ＣＦ＝２９.８Ｈｚ、ｔ−Ｂｕ−Ｃ）、１２８.６（ｔ、ＣＦ_２、１Ｃ、^１Ｊ_ＣＦ＝２５８.１Ｈｚ）ｐｐｍ。
^１９Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：−９７.５（ｓ，−ＣＦ_２）ｐｐｍ。

例２ １，１−ジフルオロメチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミンを含有するフッ素化試薬の製造
保護ガス雰囲気下で例１と同様にして理論値の９２％の収率で製造した１.１−ジフルオロメチル−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミン１０.４ｇ（６９ミリモル）をポリエチレンフラスコに入れ、０℃に冷却した。これにＮＥｔ_３・３ＨＦ１１.１ｇ（６９ミリモル）を２分かけて添加し、混合物をこの温度で更に２０分攪拌する。最初に液体結晶質の反応混合物を２０℃に高め、均一にするために０.５時間かけて４０℃に加熱し、２０℃に冷却する。これから３７〜４０℃の融点を有するｉ−Ｐｒｏｐ_２Ｎ＝ＣＨＦ^＋ＨＦ_２ ⁻・ＨＮＥｔ_３ ^＋・ＨＦ_２ ⁻２１.５ｇ（６９ミリモル）が得られる。
^１９Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤ_２Ｃｌ_２）：−８６.７（ｂｒｓ，１Ｆ，ＣＨＦ^＋），−１５８.５（ｂｒｓ，４Ｆ，ＨＦ_２ ⁻）ｐｐｍ。

例３ 例２からのフッ素化試薬と１−フェニルエタノールとの反応
保護ガス雰囲気下で１−フェニルエタノール０.８３ｇ（６.８ミリモル）をポリエチレン容器中のＣＨ_２Ｃｌ_２１０ｍｌ中のｉ−Ｐｒｏｐ_２Ｎ＝ＣＨＦ^＋ＨＦ_２ ⁻・ＨＮＥｔ_３ ^＋・ＨＦ^２−２.３２ｇ（７.５６ミリモル）の溶液に５分経過して滴加する。混合物を２０℃で数時間攪拌し、変換率を^１９Ｆ−ＮＭＲ（参考ＰｈＣＦ_３）により分析する。２.５時間後、１−フルオロエチルベンゼン８１％が得られ、攪拌時間２４時間後に９６％の生成物が得られる。

Claims (3)

1. 式（Ｉ）：
   

   

   （式中、
   Ｒ^１は水素、Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル、［（Ｃ_２〜Ｃ_１２−アルキレン）−Ｏ］_ｎ（Ｃ_１〜Ｃ_１２−アルキル）］（ｎは１〜５である）、Ｃ_３〜Ｃ_１４−アリール、Ｃ_４〜Ｃ_１５−アリールアルキルまたはＮＲ^４Ｒ^５を表し、Ｒ^４およびＲ^５は互いに独立にそれぞれＣ_１〜Ｃ_８−アルキルを表すかまたはＮＲ^４Ｒ^５は全体として全部で３〜１６個の炭素原子を有する４〜７員の環の基を表し、
   Ｒ^２およびＲ^３は互いに独立にそれぞれＣ_１〜Ｃ_１２−アルキル、Ｃ_３〜Ｃ_１４−アリールまたはＣ_４〜Ｃ_１５−アリールアルキルを表すかまたはＲ^２とＲ^３は一緒に全部で３〜１６個の炭素原子を有する環の基の部分であるか、または
   Ｒ^１およびＲ^２および／またはＲ^３は全部で３〜１６個の炭素原子を有する環の基である）の化合物を製造する方法において、式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３は前記のものを表す）
   の化合物を、フッ化オキサリルおよび／またはジフルオロホスゲンの存在で反応させることを特徴とする式（Ｉ）の化合物を製造する方法。
2. 相当するヒドロキシル化合物からフッ素化合物を製造するためのおよび相当するカルボニル化合物からジェミナルジフルオロ化合物を製造するための請求項１記載の方法により製造した化合物の使用。
3. フッ素化合物が農薬、薬剤および液晶を製造するために使用される化合物である請求項２記載の使用。