JP2010504917A - フルオロメチル2,2,2−トリフロオロ−1−(トリフルオロメチル)エチルエーテルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明に係るフルオロメチル2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)−エチルエーテルの製造方法は、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を、ホルムアルデヒド等価物;塩化オキサリル、三塩化燐、五塩化燐、酸塩化燐、塩化スルフリル、および、塩化チオニルからなる群から選ばれた塩素化剤;及び、濃硫酸、及び、発煙硫酸からなる群から選ばれた強酸と反応させて、中間体であるセボクロランを製造するステップ(第1ステップ)、及び、前記セボクロランを、準化学量論量のアルカリ金属ヨウ化物、又は、直鎖、或いは、分枝鎖テトラアルキル4級アンモニウムヨウ化物の存在下で、アルカリ金属フッ化物、又は、直鎖,或いは、分枝鎖テトラアルキル4級アンモニウムフッ化物と反応させて、セボフルランを形成するステップ(第2ステップ)を含むことを特徴とする。第2ステップは、溶媒の存在下で行うことが好ましい。
Description
(イ)クロロメチル化:ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を、ホルムアルデヒド等価物(equivalent)[例えば、パラホルムアルデヒド(重合ホルムアルデヒド:(CH2O)n)、又は、1,3,5−トリオキサン(ホルムアルデヒド環状三量体)];塩素化剤(chlorinating agent)[例えば、塩化オキサリル、三塩化燐、五塩化燐、酸塩化燐(phosphorus oxychloride)、塩化スルフリル(sulfuryl chloride)、又は、好ましくは塩化チオニル)];及び、強酸(例えば、濃硫酸、又は、発煙硫酸)。このステップにおいては、前記反応混合物を攪拌して、中間体であるセボクロランを製造する。
(ロ)準化学量論量(sub-stoichiometric quantity)のアルカリ又はアルカリ土類金属ヨウ化物、好ましくは、KI、NaI,及び、CsI,より好ましくは、KI,または、直鎖、又は、分枝鎖テトラアルキル4級アンモニウムヨウ化物(tetra-alkyl qquarternary ammonium iodide)、好ましくはヨウ化テトラブチルアンモニウム(TBAI)の存在下で、セボクロランと、アルカリ或いはアルカリ土類金属フッ化物、好ましくはフッ化カリウム、又は、直鎖,或いは、分枝鎖テトラアルキル4級アンモニウムフッ化物(tetra-alkyl quarternary ammonium fluoride)、好ましくはフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)とを反応させて、セボフルランを製造するステップ
ホルムアルデヒド等価物[例えば、パラホルムアルデヒド(重合ホルムアルデヒド)、又は、1,3,5−トリオキサン(ホルムアルデヒド環状三量体)];
塩素化剤(chlorinating agent)[例えば、塩化オキサリル、三塩化燐、五塩化燐、酸塩化燐(phosphorus oxychloride)、塩化スルフリル(sulfuryl chloride)、又は、好ましくは塩化チオニル)];及び、
強酸[例えば、濃硫酸、又は、発煙硫酸]
ヘキサフルオロイソプロパノールをパラホルムアルデヒド、硫酸、及び、塩化チオニルと反応させるステップ(ここで、反応混合物は、攪拌の条件下に置かれて、中間体であるセボクロランを形成する。);
粗製生成物であるセボクロランを炭酸ナトリウム水溶液で処理してそれを中和するステップ;
中性セボクロランを水酸化ナトリウム水溶液で処理して副生成物を除去するステップ;
準化学量論量のヨウ化カリウム及び溶媒の存在下でフッ化カリウム(KF)を用いてセボクロランをセボフルランに転換させるステップ;
水を添加し、有機相を分離し、そして、蒸留するか、又は、反応混合物を直接蒸留することによって、セボフルランを単離するステップ;及び、
分別蒸留によってセボフルランを精製するステップ。
表2は、一連の実験の結果を示すものである。これらの実験は、生成物であるセボクロランの収率及び純度に対する試薬の量的効果を知るために行った。これらの各実験では、1当量のHFIPが用いられ、かつ、残留する試薬の当量数は表2に示したとおり異なった。
表3は、実験の結果を示したものである。これらの実験は、生成物であるセボクロランの収率及び純度に対し、試薬を添加する順番が及ぼす影響を知るために行った。これらの各実験では、1当量のHFIP,1.8当量の塩化チオニル、1.5当量の硫酸、及び、1.5当量のホルムアルデヒドが用いられた。
磁気又は機械的攪拌器、温度計、付加ファンネル、および、冷却コンデンサーを備えた反応器に、HFIP(317 mL; 3.0 mol; 1当量),パラホルムアルデヒド(134 g, 4.47 mol; 1.5 当量)、及び、塩化チオニル(400 mL, 5.48 mol; 1.8 当量)を添加した。前記コンデンサーは、U字型ガラスチューブを通じて30%水酸化ナトリウム溶液(反応の際に放出されたHCl及びSO2ガスを中和する役割をする。)を収容した容器のほうに接続されていた。前記付加ファンネルを介して硫酸(243 mL, 4.57 mol, 1.5当量)がゆっくりと添加した。このときの反応温度は、水/氷槽などを用いて20℃未満に維持した。この混合物を攪拌の下、15〜35℃の温度にて6時間維持された。反応混合物のアリコートを冷却して、水、及び、10%炭酸ナトリウム溶液で処理した。その後、ガスクロマトグラフィーによって分析した。その結果、以下の組成を有することが判った。97%のセボクロラン、0.3%のP1,0.01%のHFIP、及び、2.4%のビス−クロロメチルエーテル、P3,及び、P2。攪拌を中断し、混合物を分別ファンネルに移し、そして、有機相(上相)を反応フラスクに戻した。その混合物を0℃近くまで冷却し、そして、付加ファンネルを通じて10%炭酸ナトリウム溶液(620 mL)を添加した。その添加は、安定したpH7に至るまで続けた。そのときの温度を、0〜10℃で維持した。その後、10%炭酸ナトリウム溶液(544 mL)を添加した。この混合物を1時間攪拌して、その有機相のアリコートをガスクロマトグラフィーによって分析した。その結果、99%のセボクロラン、0.3%のP1,0.001%のHFIP,0.40%のP3,及び、0.5%未満のビス−クロロメチルエーテルが存在していることがわかった。この混合物を分別ファンネルに移した。生成物(下相)を分離して、無色の液体(520 g; 収率: 80%)を得た。最終生成物をガスクロマトグラフィーによって分析した結果、次の組成を有することが判った:セボクロラン(99.3%)、HFIP(0.04%)、P1(0.3%),P2,及び、P3(合計0.4%)。
表4は、一連の実験の結果を示す。これらの実験は、異なる溶媒中に存在するセボクロランがセボフルランに転換される転換反応の速度に対しヨウ化カリウムが及ぼす影響を知るために行った。テストされた溶媒は以下のとおりである:DMI(1,3-dimethyl-imidazolidin-2-one),DMF(dimethylformamide),PG(propylene glycol),LB(a mixture of mono-, di- and triglycerides and mono- and diesters of polyethylene glycol),MDGCM(a mono- and diglyceride of medium chain length),MP(1-methoxy-2-propanol),PPG400(polypropylene glycol having an average molecular weight of 400),及び、PEG400(polyethylene glycol having an average molecular weight of 400)
表5は、セボクロランからセボフルランの転換反応に対しフッ化カリウム及びヨウ化カリウムの使用量が及ぼす影響を知るために行った実験結果を示すものである。総合すると、セボクロラン1当量あたりフッ化カリウムを1.5〜2.5当量、及び、ヨウ化カリウムを0.05〜0.15当量でそれぞれ異ならせて各反応(#1〜9)を行った。
磁気攪拌器、温度計、および、冷却コンデンサーを備えた反応器に、セボクロラン(100 g, 0.5 mol, 1当量)、中鎖のモノ−、及び、ジグリセリドの混合物(155 mL)、フッ化カリウム(40.3 g, 0.7 mol, 1.50等量)、及び、ヨウ化カリウム(11.50 g, 0.07 mol, 0.15当量)を添加した。その混合物を攪拌・還流条件下で3時間維持した後、分別蒸留を行って、セボフルラン(60 g; 0.3 mol; 60%)を得た。
磁気攪拌器、温度計、ポリプロピレン片を充填したヴィグロウカラム(Vigreaux column:カラムの効率を上げるために使用された。)、及び、冷却コンデンサーを備えた反応器に、セボクロラン(350 g, 1.62 mol, 1当量)、中鎖のモノ−及びジグリセリド(541 mL, 2.99 M)、フッ化カリウム(141 g, 2.4 mol, 1.50当量)、及び、ヨウ化カリウム(40.2 g, 0.2 mol, 0.15当量)を添加した。その混合物を攪拌・還流条件下で1.5時間維持した後、分別蒸留(蒸留物の温度は50℃を維持した。)を行って、純度99%超のセボフルラン(246 g; 1.23 mol; 76%)を得た。
磁気攪拌器、温度計、ポリプロピレン片を充填したヴィグロウカラム(Vigreaux column:カラムの効率を上げるために使用された。)、及び、冷却コンデンサーを備えた反応器に、セボクロラン(350 g, 1.62 mol, 1当量)、ポリエチレングリコール400(541 mL)、フッ化カリウム(141 g, 2.4 mol, 1.50当量)、及び、ヨウ化カリウム(40.3 g, 0.2 mol, 0.15当量)を添加した。その混合物を攪拌・還流条件の下で1.5時間維持させた後、分別蒸留(蒸留物の温度を50℃で維持した。)を行って、純度99%超のセボフルラン(256 g; 1.28 mol; 79%)を得た。
表6は、溶媒としてプロピレングリコールを用いて行うセボクロランからセボフルランへの転換反応に対して反応媒質中のセボクロラン濃度が及ぼす影響を知るために行った実験結果を示す。反応媒質中のセボクロラン濃度が増加するにつれて、収率も増加することが分かった。
磁気攪拌器、温度計、及び、冷却コンデンサーを備えた反応器に、セボクロラン(350 g, 1.62 mol, 1当量)、ポリエチレングリコール400(541 mL)、フッ化カリウム(141 g, 2.4 mol, 1.50当量)、及び、ヨウ化カリウム(40.3 g, 0.2 mol, 0.15当量)を添加した。その混合物を攪拌・還流条件下で2時間維持した。その後、水を加えて相分離を行い、その有機相を2%炭酸ナトリウム溶液(2 x 155 mL)、2%亜硫酸水素ナトリウム(155 mL)、及び、水(155 mL)で洗浄した。粗製生成物に対し分別蒸留(蒸留物の温度を50℃で維持した。)を行って、純度99%超のセボフルラン(214 g; 1.07 mol; 66%)を得た。
表7は、セボクロランからセボフルランへの転換反応の収率に対するプロピレングリコールの量的効果を知るために行った実験結果を示す。ここで、セボフルランは、水の添加、有機相の分離、及び、分別蒸留による精製によって単離されたものである。
Claims (23)
- フルオロメチル2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)−エチルエーテル(以下、「セボフルラン」という。)の製造方法であって、
ヘキサフルオロイソプロパノールを、ホルムアルデヒド等価物;塩化オキサリル、三塩化燐、五塩化燐、酸塩化燐、塩化スルフリル、および、塩化チオニルからなる群から選ばれた塩素化剤;及び、濃硫酸、及び、発煙硫酸からなる群から選ばれた強酸と反応させて、中間体であるセボクロランを製造するステップ(以下、「第1ステップ」という。)、及び、
前記セボクロランを、準化学量論量のアルカリ金属ヨウ化物、又は、直鎖、或いは、分枝鎖テトラアルキル4級アンモニウムヨウ化物の存在下で、アルカリ金属フッ化物、又は、直鎖,或いは、分枝鎖テトラアルキル4級アンモニウムフッ化物と反応させて、前記セボフルランを形成するステップ(以下、「第2ステップ」という。)
を含むことを特徴とする製造方法。 - 前記ホルムアルデヒド等価物が、パラホルムアルデヒド、又は、1,3,5−トリオキサンであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩素化剤が、塩化チオニルであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1ステップでは、前記ヘキサフルオロイソプロパノール1モル当量あたり前記塩化チオニル1.6〜2.0モル当量、前記硫酸1.0〜2.0モル当量、及び、前記ホルムアルデヒド1.0〜2.0モル当量を用いることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1ステップでは、前記ヘキサフルオロイソプロパノール1モル当量あたり前記塩化チオニル1.8モル当量、前記硫酸1.5モル当量、及び、前記ホルムアルデヒド1.5モル当量を用いることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1ステップを0〜60℃で行うことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1ステップが進むにつれて、クロロスルホン酸が生成されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記アルカリ金属フッ化物が、フッ化カリウムであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記アルカリ金属ヨウ化物が、ヨウ化カリウムであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第2ステップでは、前記セボクロラン1モル当量当たり1.5〜2.5モル当量のKF、及び、0.05〜0.15モル当量のKIを用いることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第2ステップを、60〜100℃、及び、0〜30psiで行うことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第2ステップを溶媒の存在下で行うことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記溶媒を、スルホラン;ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;N−メチルピロリン 1,3−ジメチル−イミダゾリジン−2−オン;ジメチルホルムアミド;プロピレングリコール;中鎖モノ−及びジグリセリドの混合物;モノ−、ジ−、及び、トリグリセリドと、ポリエチレングリコールのモノ−、及び、ジエステルとの混合物;1−メトキシ−2−プロパノール;ポリプロピレングリコール;ポリエチレングリコール;又は、それらの混合物からなる群から選ぶことを特徴とする請求項12に記載の製造方法。
- 前記溶媒中の前記セボクロラン濃度が3〜15mol.L-1となるに、前記溶媒を用いることを特徴とする請求項12に記載の製造方法。
- 前記粗製セボクロランを、アンモニア、又は、アルカリ或いはアルカリ土類金属の炭酸塩或いは水酸化物の第1アルカリ水溶液で処理して、前記生成物を中和するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1アルカリ水溶液が、炭酸ナトリウムを含有することを特徴とする請求項15に記載の製造方法。
- 前記中性セボクロランを、アルカリ又はアルカリ土類金属水酸化物の第2アルカリ水溶液で処理して、副生成物を除去するステップを含むことを特徴とする請求項1又は15に記載の製造方法。
- 前記第2アルカリ水溶液が、水酸化ナトリウムを含有することを特徴とする請求項17に記載の製造方法。
- 前記セボフルランを蒸留するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- フルオロメチル2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチルエーテル(以下、「セボフルラン」という。)の製造方法であって、
攪拌の下、ヘキサフルオロイソプロパノールを、パラホルムアルデヒド、硫酸、及び、塩化チオニルと反応させて、中間体であるセボクロランを形成するステップと、
前記粗製セボクロランを炭酸ナトリウム水溶液で処理して、前記セボクロランを中和するステップと、
前記中性セボクロランを水酸化ナトリウム水溶液で処理して、副生成物を分解及び除去するステップと、
準化学量論量のヨウ化カリウム及び溶媒の存在下でフッ化カリウムを用いて前記セボクロランを前記セボフルランに転換させるステップと、
水を添加し、有機相を分離し、そして、蒸留するか、又は、反応混合物を直接蒸留することにより、前記セボフルランを単離するステップと、
分別蒸留によって前記セボフルランを精製するステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。 - 前記ヘキサフルオロイソプロパノール1モル当量あたり前記塩化チオニル1.8モル当量、前記硫酸1.5モル当量、及び、前記パラホルムアルデヒド1.5モル当量を用いることを特徴とする請求項20に記載の製造方法。
- 前記ヘキサフルオロイソプロパノール1モル当量あたり1.5モル当量のKF、及び、0.15モル当量のKIを用いることを特徴とする請求項20に記載の製造方法。
- 前記溶媒を、スルホラン;1,3−ジメチル−イミダゾリジン−2−オン;ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;N−メチルピロリドンジメチルホルムアミド;プロピレングリコール;中鎖モノ−及びジグリセリドの混合物;モノ−、ジ−、及び、トリグリセリドと、ポリエチレングリコールのモノ−、及び、ジエステルとの混合物;1−メトキシ−2−プロパノール;ポリプロピレングリコール;ポリエチレングリコール;又は、それらの混合物からなる群から選ぶことを特徴とする請求項20に記載の製造方法。
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