JP2010537942A - Ｈｏｆ．ｒｃｎを生成および使用する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、迅速で安全な方法にてＨＯＦ．ＲＣＮを生成し、ＨＯＦ．ＲＣＮを用いて有機基質を酸化させる方法に関する。方法は、導管（１２）を通して希釈フッ素を、また、別の導管（１６）を通して水中ＲＣＮをマイクロ反応器（１５）内に通し、ＨＯＦ．ＲＣＮを形成するステップおよびこのＨＯＦ．ＲＣＮを有機基質（２ａ）と反応させるステップを含む。
Description
本発明は、現場にてＨＯＦ．ＲＣＮを生成する方法および、反応を生じさせるためにＨＯＦ．ＲＣＮを用いる方法に関する。
ＨＯＦは極めて不安定な公知の酸化剤である。原液ＨＯＦは−４０℃超の温度にて予測不能に爆発性であり得る。ＨＯＦはアセトニトリルと複合させることでより安定化され得ることが見出されている。この結果生じるＨＯＦ．ＭｅＣＮ複合体は比較的安定し、極めて良好な酸素移動剤である。ＨＯＦ．ＭｅＣＮ複合体の水由来の酸素原子は、酸素を強力な求電子剤に変化させる、より高い電気陰性度を有する元素のみに結合される。ＨＯＦがこのような効果的な酸化剤としての反応を示すことを可能にするのは、この恒久的な部分的に正の酸素である。酸化反応の結果として、フッ化水素酸（ＨＦ）が形成される。Ｈ−Ｆ結合の形成は酸素移動方法の強力な推進力である。
ＨＯＦ．ＭｅＣＮは、オレフィンのエポキシ化を行い、芳香族アミンからニトロアレーン；脂肪族アミンからニトロ化合物；アルコールおよびメチルエーテルからケトン；硫化物からスルホン；アミノ酸からα−ニトロ酸；ならびにアジドからニトロ化合物への変換を生じさせるために用いられている。従来技術に詳述されているように、ＨＯＦ．ＭｅＣＮは基質を酸化させるためにバッチ方法または連続方法において用いられ得る。Ｔｏｕｒ，Ｄｉｒｋ，ＭｉｃｋｅｌｓｏｎおよびＨｅｎｄｅｒｓｏｎによるＯｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２０００，２，３４０５においてバッチ方法が行われ、フッ素が湿潤アセトニトリル中を通って泡化させられた際、すべてのフッ素が反応したわけではない。また、フッ素ガスが溶液中に蓄積し、溶媒蒸気が存在する容器のヘッドスペースに蓄積した。こうした状況は共に爆発の危険性を生じさせ得る。
更に、公知のバッチ方法は、多量のＨＯＦ試薬を生成するために必要な限られた時間のため、ある点を超えて拡大することは困難または不可能である。加えて、多量のこのような不安定な試薬の蓄積は安全性リスクを与え得る。
Ｔｏｕｒ，Ｄｉｒｋらの文献では、−２０℃でＨＯＦ．ＭｅＣＮを形成することが必要であることが報告され、高温が有意なＨＯＦの分解を引き起こすため、安定性の問題により、ＨＯＦ．ＭｅＣＮは同様に低温で用いられなければならない。しかし、低温条件は長い反応時間を必要とし、低温条件が長い反応時間を必要とすることは、ＲＣＮの分解または出発物質もしくは生成物の更なる望ましくない反応をもたらし得る。試薬供給および反応器条件の精密制御がなく、従って、フッ素からＨＯＦ．ＭｅＣＮへの変換、ＨＯＦ．ＭｅＣＮ溶液の滴定が行われる必要があり、フッ素からＨＯＦ．ＭｅＣＮへの変換、ＨＯＦ．ＭｅＣＮ溶液の滴定は危険な工程である。
脂肪族アミンをニトロ化合物に変換するため、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）のようなＨＦ捕捉剤が用いられて酸化が生じることを可能にする必要がある。酸化反応から生じる生成混合物はＨＦを含有し、このような混合物の操作は潜在的に危険である。
ＨＯＦ．ＭｅＣＮによる基質の酸化を行うために用いられる別の方法は連続方法である。ＣｈａｍｂｅｒｓらによるＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００３，１１９，８１に述べられている方法は、基質のフッ素との反応性により、大部分の基質に役立たない。アルケンまたはアミンのような単純な基質では、基質の広範なフッ素化および／または分解が生じるため、基質のフッ素との反応性により大部分の基質に役立たないということは主要な問題である。更に、ＨＯＦに対する溶媒としてのギ酸の使用は、多量のギ酸の腐食性物質の使用により、潜在的に危険で／望ましくない。生じるギ酸中ＨＯＦ溶液は不安定で腐食性であり、より危険な方法となる。
Ｔｏｕｒ，Ｄｉｒｋ，ＭｉｃｋｅｌｓｏｎおよびＨｅｎｄｅｒｓｏｎら、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２０００，２，３４０５
Ｃｈａｍｂｅｒｓら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００３，１１９，８１
本発明は、従来技術よりはるかに迅速で安全なＨＯＦ．ＲＣＮを生成する方法および使用する方法を提供することで、上記課題を解決しようとするものである。
ＨＯＦ．ＲＣＮの高反応性は、ＨＯＦ．ＲＣＮの連続合成および基質の連続酸化のためのマイクロ反応器システムの使用を可能にし、従って、最小限のオペレータの労力で危険な在庫、危険な物質の取扱いを最小限にし、方法効率を最大限にする。２０℃で約４時間の半減期を有するＨＯＦ．ＭｅＣＮの不安定性は、このような連続生成手法が如何なる規模でも合成に有益ということである。
本発明は、マイクロ反応器における少なくとも第一の導管および少なくとも１つのチャネルの第一の端部に連結した第二の導管、少なくとも１つのチャネルの第二の端部に連結し、ポット反応器で終端を成す第三の導管を含む装置を用いて、ＨＯＦ．ＲＣＮを用いて基質を酸化させる方法を含む。方法は、導管を通して希釈フッ素をマイクロ反応器チャネルに通すステップ、別の導管に水中ＲＣＮを通し、これにより、ＨＯＦ．ＲＣＮを形成するステップおよびＨＯＦ．ＲＣＮを酸化される基質と接触させるステップを含み、ＨＯＦ．ＲＣＮ形成および酸化段階が同じ反応システム内にて分離され、これにより、ＨＯＦ．ＲＣＮの連続生成を可能にする。
このため、基質と接触するフッ素がないことが確実になり、従って、方法はフッ素に反応を示す官能性を含有する基質に適用され得る。このような基質には、限定されないが、脂肪族および芳香族アミン、アルケン、Ｎ−複素環、アジド、活性化カルボニル化合物、エステルならびに炭化水素が含まれる。
上述の装置を用いて基質を酸化させる方法は、導管を通して希釈フッ素をマイクロ反応器チャネルに通すステップ、導管に水中ＲＣＮを通すステップ、およびこの混合物を酸化される基質と接触させるステップを含み、ＨＯＦ．ＲＣＮ形成および酸化段階が同じ反応システム内にて分離され、これにより、ＨＯＦ．ＲＣＮの連続生成を可能にする。
本発明の方法は、半バッチ方法または、連続方法におけるマイクロ反応器への基質溶液の連続注入によるＨＯＦ．ＲＣＮの連続生成を含む連続方法であり得る。
ＨＯＦ．ＲＣＮは本発明において、水中または水を含有するＲＣＮ流が希釈フッ素と接触させられる従来技術の選択的方法にて生成される。
本発明の方法では、すべてのフッ素がＨＯＦに変換され、そのため、爆発の危険性がなく、従って、フッ素ガスの効率的な利用がある。可燃性蒸気がヘッドスペースに蓄積し得る容器に達する前にすべてのフッ素が消費されるため、爆発の危険性は軽減される。加えて、すべてのフッ素の消費により、ＨＯＦ．ＲＣＮ生成ステップ後の溶液中フッ素の潜在的に危険な蓄積が防止される。方法は、同じ反応ブロックまたは１つ以上の別個のマイクロ反応器における追加の同一反応チャネルを用いることで拡大され得、必要な場合、チャネルの寸法は変更され得る。基質投入流量が反応全体にわたって一定で同一であるように、方法をブロック反応器にて行うことが好ましい。
ＨＯＦ．ＲＣＮが連続的に生成されるこの方法は、反応器の酸化域の加熱を可能にし、従って、扱いにくい基質をより効率的に酸化させる能力を付与する。ＨＯＦ．ＲＣＮ生成域を明らかに２０℃未満の温度に冷却することは必要ではない。ＨＯＦ．ＲＣＮ生成時に小規模においては温度制御は必ずしも必要ではない。
どの時点においても方法の安全水準を高める、フッ素およびＨＯＦの最小限の在庫がある。試薬供給および反応器条件の精密制御により、ＨＯＦ．ＭｅＣＮ溶液の危険な滴定は必要ではない。試薬供給は気体流量計または他の任意好適な手段によって制御され得る。液体流はシリンジまたは他の任意の定量ポンプによって制御され得る。回収物質の収率または他の任意好適な方法時分析法に基づいて最適な経路長を画定するように、経路長は、例えば、滞留時間を測定することで最適化され得る。マイクロ反応器は必要とされることに依存してマイクロ反応器が加熱または冷却され得る経路を有し、マイクロ反応器における優れた熱伝導をもたらす。脂肪族アミンをニトロ化合物に酸化させるためにＨＦ捕捉剤が必要とされず、方法が連続的であることが可能になる。方法は反応の直接急冷も可能にし、つまり、生成混合物を操作している際にＨＦを取り扱う危険がないということである。
マイクロ反応器が効率を向上させ、マイクロ反応器に優れた熱伝導があることにより、安全を最重視する冷却の必要性を低減するため、方法は方法の拡大に役立つ。更なるチャネルまたは反応器を追加することにより、方法の拡大が可能になると同時に、バッチ拡大方法と対照的に、単一チャネルと同じ安全性または方法・パラメータを維持する。
同方法は半バッチモードにて稼働されると、基質が、ＨＯＦ．ＲＣＮ混合物が送り込まれるポット反応器に位置するため、連続的に生成されるＨＯＦ．ＲＣＮとの不良の可溶性または不溶性基質の酸化を可能にする。
基質は半バッチ方法におけるＨＯＦ．ＲＣＮ生成時に存在し、または後に加えられ得る。基質が酸感受性である場合、ＨＦ捕捉剤（例えば、ＮａＦ）が加えられ得る。
半バッチ方法
本発明の半バッチ方法は、ＨＯＦ．ＲＣＮ形成ステップにおけるフッ素の完全な消費を確実にするために流量の制御を付与する。既存の単一チャネルシステムに関して、冷却の使用は不要である。しかし、多くのチャネルを含むことによる方法の拡大は、マイクロ反応器に通される冷却流体の使用を必要とし得る。急冷はフローを溶液、例えば、ＮａＨＣＯ３に通すことで達成される。このため、生成混合物を操作する際にＨＦの取扱いと関連する、公開方法に見られる健康および安全性の問題が排除される。ＨＯＦ．ＲＣＮは撹拌槽または基質の溶液を含有する他の反応器に通され得る。このため、フッ素およびＨＯＦ．ＲＣＮの在庫が最小限にされる。または、基質はＨＯＦ．ＲＣＮの生成後に加えられ得る。基質がＨＯＦ．ＲＣＮの生成後に加えられることは、ＨＦ（副生成物）への長時間の暴露に晒される不安定な、または分解もしくは更なる反応前にＨＯＦとのわずかに短時間の接触を必要とする、基質の酸化が可能になると同時に、システムにおけるフッ素の在庫を最小限にする。
本発明の半バッチ方法は、ＨＯＦ．ＲＣＮ形成ステップにおけるフッ素の完全な消費を確実にするために流量の制御を付与する。既存の単一チャネルシステムに関して、冷却の使用は不要である。しかし、多くのチャネルを含むことによる方法の拡大は、マイクロ反応器に通される冷却流体の使用を必要とし得る。急冷はフローを溶液、例えば、ＮａＨＣＯ３に通すことで達成される。このため、生成混合物を操作する際にＨＦの取扱いと関連する、公開方法に見られる健康および安全性の問題が排除される。ＨＯＦ．ＲＣＮは撹拌槽または基質の溶液を含有する他の反応器に通され得る。このため、フッ素およびＨＯＦ．ＲＣＮの在庫が最小限にされる。または、基質はＨＯＦ．ＲＣＮの生成後に加えられ得る。基質がＨＯＦ．ＲＣＮの生成後に加えられることは、ＨＦ（副生成物）への長時間の暴露に晒される不安定な、または分解もしくは更なる反応前にＨＯＦとのわずかに短時間の接触を必要とする、基質の酸化が可能になると同時に、システムにおけるフッ素の在庫を最小限にする。
連続
本発明の連続方法は、ＨＯＦ．ＲＣＮ形成ステップにおけるフッ素の完全な消費を確実にするために流量の制御を付与する。試薬供給は気体流量計または他の任意好適な手段によって制御され得る。液体流はシリンジまたは他の任意の定量ポンプによって制御され得る。この場合も経路長は上述のように最適化され得る。マイクロ反応器は必要とされることに依存してマイクロ反応器が加熱または冷却され得る経路を有し、マイクロ反応器における優れた熱伝導をもたらす。
本発明の連続方法は、ＨＯＦ．ＲＣＮ形成ステップにおけるフッ素の完全な消費を確実にするために流量の制御を付与する。試薬供給は気体流量計または他の任意好適な手段によって制御され得る。液体流はシリンジまたは他の任意の定量ポンプによって制御され得る。この場合も経路長は上述のように最適化され得る。マイクロ反応器は必要とされることに依存してマイクロ反応器が加熱または冷却され得る経路を有し、マイクロ反応器における優れた熱伝導をもたらす。
ＨＯＦ．ＲＣＮ溶液は潜在的に同じフロー反応器において第二の連続段階に送り込まれ得、このフロー反応器に酸化基質または酸化基質の溶液が注入される。次に、すべてのフッ素が消費されるため、基質に用いられる溶媒はフッ素と適合しない溶媒を含み得、これは本発明の方法に特有である。溶媒混合物、例えば、ＭｅＣＮ／ＤＣＭは基質のキャリア位相としても用いられ得、フッ素に反応を示す溶媒、例えば、ジクロロメタン（ＤＣＭ）を含む。
本発明の連続法は、従来技術と比べて少なくとも一級および三級脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アジド、アルケンならびにアザ複素環のより迅速で安全な酸化を可能にする。本発明の連続法は、方法のはるかに容易な拡大も可能にし、脂肪族アミンの酸化のためにＮａＦのような異種酸捕捉剤の使用を必要としない。
追加のマイクロ反応器または同じ反応器における追加のチャネルは、酸化のような発熱バッチ反応の拡大と関連する従来の課題を解決し、安全な方法の拡大を可能にする。２つのマイクロ反応器が用いられる場合、第一のマイクロ反応器はＨＯＦ形成を行い、一方、第二のマイクロ反応器は基質酸化を行う。幸いにも、マイクロ反応器ブロックの中に加熱または冷却流体を通すことで、必要な場合には完全な独立した温度制御が達成され得る。より多くの数のチャネルでＨＯＦ．ＲＣＮの生成時にマイクロ反応器ブロックを冷却し、または酸化段階が緩徐である場合にはマイクロ反応器ブロックを加熱することが必要であり得る。
上記方法は、基質および生成物が方法溶媒に可溶である（連続方法のために）という条件で、ＨＯＦ．ＲＣＮ化学に従う、酸化を必要とする如何なる化学方法にも適用可能である。この方法は、従来の酸化法に抵抗性を示し、またはより環境に優しい、重金属を含まない手法が必要な基質に特に好適である。多量の基質に対して酸化が行われるように、本方法は拡大に好適である。生じる生成物は、例えば、エネルギー物質、医薬品、および精製化学製品において用いられ得る。
本発明において用いられる装置は物質の安全な取扱いを可能にし、従来技術と関連する健康および安全性の課題を解決する。装置はより迅速な反応時間ももたらし、通常、１秒未満から数秒までである。前述の時間は従来技術において公知の時間より著しく速く、同様の収率を生じさせる。例えば、基質注入で１つの反応器にＨＯＦ．ＲＣＮを生成させ、次に、より多くのＨＯＦ．ＲＣＮ形成で第二の反応器に基質としてこの部分的酸化流中に送り込む連続反応が用いられ得る。または、単一反応器において収率を高めるため、流量および条件は任意公知の方法で最適化され得る。
装置は、希釈フッ素、水中ＲＣＮおよび、おそらく酸化される基質が通過する種々の導管を含む。希釈フッ素、水中ＲＣＮおよび、おそらく酸化される基質の一部またはすべてはマイクロ反応器に流れ込み、そこで液体は混合して最終生成物を形成し、ＨＯＦ．ＲＣＮを生成し、または単に冷却もしくは加熱され得る。
マイクロ反応器は、連続方法において生成物を回収するために導管によってポット反応器に連結されている。半バッチ方法では、ポット反応器は酸化される基質の溶液またはＲＣＮを含有し得、酸化される基質はポット反応器に付加される。ポット反応器が生成物を回収する連続方法では、ポット反応器は形成されるＨＯＦ．ＲＣＮおよびＨＦを中和するために急冷溶液も含有し得る。ポット反応器は冷却され得る。ポット反応器は、ＨＦ、フッ素、ＨＯＦまたは他の反応化学物質に影響されないフルオロポリマー材料製であることが好ましい。
加えて、装置は危険な揮発性物質を回収する冷却キャッチポットを含み得る。こうした危険な物質の痕跡がある場合、冷却キャッチポットは安全装置の単に一部である。キャッチポットは導管を介してソーダ石灰洗浄器に連結され得る。ソーダ石灰洗浄器は残留フッ素またはフッ化水素酸を破壊する。フッ素またはフッ化水素酸のいずれかが通過する可能性は低く、洗浄器は単に別の安全装置である。
以下、本発明は、添付図面を参照して更に説明される。
図１は、ＨＯＦ．ＲＣＮが連続的に生成される半バッチ方法において用いられる装置の概略図である。
第一の導管１２は、マイクロ反応器１５における第一のチャネル１４の開始部分に送り込まれている。第二の導管１６はチャネル１４の長さに沿ってチャネル１４に連結している。マイクロ反応器ブロック１５は、加熱または冷却流体がこの中を流れる第二のチャネル１８を有する。チャネル１４は第三の導管２０を介してポット反応器２２に連結され、ポット反応器２２は酸化される基質の溶液２４または、基質が後で加えられる場合にはＲＣＮを含有する。ポット反応器２２は第四の導管２６によってキャッチポット２８に連結されている。キャッチポット２８は氷浴槽３０内で冷却される。キャッチポット２８は第五の導管３２によってソーダ石灰洗浄器３４に連結されている。第六の導管３６はソーダ石灰洗浄器３４から大気中へ延びている。
希薄な、好ましくは窒素中１０％フッ素が第一の導管１２を通してマイクロ反応器チャネル１４に送り込まれ、ＲＣＮ／水混合物が第二の導管１６を介してマイクロ反応器ブロック１５におけるチャネル１４に送り込まれ、マイクロ反応器１５においてＨＯＦ．ＲＣＮを形成する。ＨＯＦ．ＲＣＮは、酸化される基質の溶液２４が既に存在するポット反応器２２に移される。または、ポット反応器２２はＨＯＦ．ＲＣＮが流れ込むＲＣＮを含有し、酸化される基質はＨＯＦ．ＲＣＮ生成後に加えられる。反応生成物はポット反応器２２に集まり、任意適用可能な公知の方法、例えば、溶媒抽出、次に、抽出溶媒の乾燥および蒸発を用いて分離され得る。キャッチポット２８は、第四の導管２６を通ってポット反応器２２に由来する危険な揮発性物質を回収するために用いられるが、キャッチポット２８には何も集まらないと予期され、キャッチポット２８は単に安全上の特徴である。ソーダ石灰洗浄器３４は、第五の導管を介してキャッチポット２８から移される残留フッ素またはＨＦを破壊するために用いられるが、残留物質が集まることが予期されないため、ソーダ石灰洗浄器３４も安全装置である。
または、窒素中フッ素は第二の導管１６を介してマイクロ反応器に送り込まれ得、ＲＣＮ／Ｈ２Ｏ混合物は第一の導管１２を通して送り込まれ得る。
図２は、連続モード方法において用いられる装置の第一の好ましい実施形態の概略図である。第一の導管１２はマイクロ反応器１５におけるチャネル１４の開始部分に送り込まれている。第二の導管１６はチャネル１４の長さに沿ってチャネル１４に連結している。マイクロ反応器ブロックは加熱または冷却流体がこの中を流れるもう１つのチャネル１８を有する。チャネル１４は第三の導管２０を介してポット反応器２２に連結されている。第三の導管２０は第三の導管２０の長さに沿ってＴ字形部品２１を有し、Ｔ字形部品２１はＴ字形部品２１に付着した第七の導管３８を有する。ポット反応器２２は第四の導管２６によってキャッチポット２８に連結されている。ポット反応器２２内に急冷溶液２５がある。キャッチポット２８は氷浴槽３０内で冷却される。キャッチポット２８は第五の導管３２によってソーダ石灰洗浄器３４に連結されている。第六の導管３６はソーダ石灰洗浄器３４から大気中へ延びている。
ＨＯＦ．ＲＣＮは、第一の導管１２を通してマイクロ反応器１５におけるチャネル１４にＲＣＮ／Ｈ２Ｏを、また、第二の導管１６を通してチャネル１４に希薄な、好ましくは窒素中１０％フッ素を送り込むことによって連続的に生成される。こうしてマイクロ反応器１５においてＨＯＦ．ＲＣＮが形成され、ＨＯＦ．ＲＣＮは第三の導管２０を介してマイクロ反応器１５からポット反応器２２へ流れる。酸化される基質の溶液２４（図示せず）が第七の導管３８およびＴ字形部品２１を通して第三の導管２０に連続的に送り込まれ、ＨＯＦ．ＲＣＮと反応する。反応生成物はポット反応器２２に集まる。ポット反応器２２はＨＯＦ．ＲＣＮおよびＨＦを中和するために急冷溶液２５を含有し得る。反応生成物はポット反応器２２に集まり、任意適用可能な公知の方法、例えば、溶媒抽出、次に、抽出溶媒の乾燥および蒸発を用いて分離され得る。キャッチポット２８は、第四の導管２６を通ってポット反応器２２に由来する危険な揮発性物質を回収するために用いられるが、キャッチポット２８には何も集まらないと予期され、キャッチポット２８は単に安全上の特徴である。ソーダ石灰洗浄器３４は、第五の導管を介してキャッチポット２８から移されるＨＦの残留フッ素を破壊するために用いられるが、残留物質が集まることが予期されないため、ソーダ石灰洗浄器３４も安全装置である。
または、窒素中フッ素は第一の導管１２を介してマイクロ反応器に送り込まれ得、ＲＣＮ／Ｈ２Ｏ混合物は第二の導管１６を通して送り込まれ得る。
図３は、連続モード方法において用いられる装置の第二の好ましい実施形態の概略図である。第一の導管１２は、マイクロ反応器１５におけるチャネル１４の開始部分に送り込まれている。第二の導管１６はチャネル１４の長さに沿ってチャネル１４に連結している。前記第二の導管１６は第二の導管１６の長さに沿ってＴ字形部品２１を有し、Ｔ字形部品２１はＴ字形部品２１に付着した第八の導管４０を有する。マイクロ反応器ブロック１５は加熱または冷却流体がこの中を流れるもう１つのチャネル１８を有する。チャネル１４は第三の導管２０を介してポット反応器２２に連結されている。ポット反応器２２は第四の導管２６によってキャッチポット２８に連結されている。ポット反応器２２内に急冷溶液２５がある。キャッチポット２８は氷浴槽３０内で冷却される。キャッチポット２８は第五の導管３２によってソーダ石灰洗浄器３４に連結されている。第六の導管３６はソーダ石灰洗浄器３４から大気中へ延びている。
酸化される基質の溶液２４（図示せず）が第一の導管１２を通ってマイクロ反応器１５におけるチャネル１４に送り込まれる。希薄な、好ましくは窒素中１０％フッ素が、第二の導管１６を通して送り込まれ、第八の導管４０およびＴ字形部品２１を通って第二の導管１６に送り込まれるＲＣＮ／Ｈ２Ｏと接触する。生じる生成物流がチャネル１４に流れ込む。酸化基質および他の生成物が第三の導管２０を介してマイクロ反応器１５からポット反応器２２へ流れる。ポット反応器はＨＯＦ．ＲＣＮおよびＨＦを中和するために急冷溶液２５を含有し得る。反応生成物はポット反応器２２に集まり、任意適用可能な公知の方法、例えば、溶媒抽出、次に、抽出溶媒の乾燥および蒸発により分離され得る。キャッチポット２８は、第四の導管２６を通ってポット反応器２２に由来する危険な揮発性物質を回収するために用いられるが、キャッチポット２８には何も集まらないと予期され、キャッチポット２８は単に安全上の特徴である。ソーダ石灰洗浄器３４は、第五の導管を介してキャッチポット２８から移されるＨＦの残留フッ素を破壊するために用いられるが、残留物質が集まることが予期されないため、ソーダ石灰洗浄器３４も安全装置である。基質溶液は酸化剤と接触する前に本装置を用いて予熱され得る。
または、窒素中フッ素は第八の導管４０を介してマイクロ反応器に送り込まれ得、ＲＣＮ／Ｈ２Ｏ混合物は第二の導管１６を通して送り込まれ得る。
図４は、連続モード方法において用いられる装置の第三の好ましい実施形態の概略図である。第一の導管１２は、マイクロ反応器１５におけるチャネル１４の開始部分に送り込まれている。第二の導管１６はチャネル１４の長さに沿ってチャネル１４に連結している。第九の導管４２も第二の導管１６より遠位にチャネル１４の長さに沿ってチャネル１４と連結している。マイクロ反応器ブロック１５は加熱または冷却流体がこの中を流れるもう１つのチャネル１８を有する。チャネル１４は第三の導管２０を介してポット反応器２２に連結されている。ポット反応器２２は第四の導管２６によってキャッチポット２８に連結されている。ポット反応器２２内に急冷溶液２５があり得る。キャッチポット２８は氷浴槽３０内で冷却される。キャッチポット２８は第五の導管３２によってソーダ石灰洗浄器３４に連結されている。第六の導管３６はソーダ石灰洗浄器３４から大気中へ延びている。
ＨＯＦ．ＲＣＮは、第一の導管１２を通してマイクロ反応器１５におけるチャネル１４に希薄な、好ましくは窒素中１０％フッ素を、また、第二の導管１６を通してチャネル１４にＲＣＮ／Ｈ２Ｏを送り込むことによって連続的に生成される。こうしてマイクロ反応器１５においてＨＯＦ．ＲＣＮが形成される。酸化される基質の溶液２４（図示せず）が、やはりチャネル１４に流れ込む第九の導管４２を通って送り込まれる。基質溶液２４が加えられる前にマイクロ反応器１５においてＨＯＦ．ＲＣＮが生成される。反応生成物は第三の導管２０を介してマイクロ反応器１５からポット反応器２２へ流れる。反応生成物はポット反応器２２に集まり、任意適用可能な公知の方法、例えば、溶媒抽出、次に、抽出溶媒の乾燥および蒸発により分離され得る。ポット反応器２２はＨＯＦ．ＲＣＮおよびＨＦを中和するために急冷溶液を含有し得る。キャッチポット２８は第四の導管２６を通ってポット反応器２２に由来する危険な揮発性物質を回収するために用いられるが、キャッチポット２８には何も集まらないと予期され、キャッチポット２８は単に安全上の特徴である。ソーダ石灰洗浄器３４は、第五の導管を介してキャッチポット２８から移されるＨＦの残留フッ素を破壊するために用いられるが、残留物質が集まることが予期されないため、ソーダ石灰洗浄器３４も安全装置である。
または、窒素中フッ素は第二の導管１６を介してマイクロ反応器に送り込まれ得、ＲＣＮ／Ｈ２Ｏ混合物は第一の導管１２を通して送り込まれ得る。
図４の装置がＨＯＦの連続生成および付加により２つ以上の反応器ブロックで稼働するように改変され得ることが図の説明から明らかである。本発明者らは、２つの反応器ブロックの使用を良好に試行した。第一のブロックはＨＯＦ．ＲＣＮ形成を行い、一方、第二のブロックは基質酸化を行った。各マイクロ反応器ブロックの完全な独立した温度制御が得られる。
結果
すべての生成物は同定されて分光技術により確認され、文献と一致した。
すべての生成物は同定されて分光技術により確認され、文献と一致した。
半バッチ方法
図１に示される装置を用いて次の反応を行った。
図１に示される装置を用いて次の反応を行った。
導管１２を通過させた８．９ｍｌ ｍｉｎ−１（１．４９ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、５．５０ｍｌ ｈ−１（６０．４ ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，５．５０ｍｌ）を加えた。１−ドデセン２４（０．２５ｇ，１．４９ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）の溶液を、反応前にポット反応器２２に加えた。このようにして生成したＨＯＦ．ＭｅＣＮを、導管２０を介してポット反応器２２に通した。反応および窒素での浄化後、次に、反応混合物をポット反応器２２から重炭酸ナトリウム溶液１００ｍｌを含有する容器へ移し、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、更なる精製を必要としない淡黄色油として２−デシルオキシラン（０．２３３ｇ，１．２７ｍｍｏｌ，８５％）を生成した。
ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９２３（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、２８５４（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１４６６、９１６、８３３（Ｃ−Ｏ−Ｃ）、７２２；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）０．８６（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ６．４，−ＣＨ２ＣＨ３）、１．２４（１５Η，ｍ，−ＣＨ２−）、１．４７（３Η，ｍ，−ＣＨ２−）、δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１４．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、２２．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、２５．９（１Ｃ，ｓ，Ｃ９）、２９．３、２９．４、２９．５、２９．６、３１．９（５Ｃ，ｓ，Ｃ４−８）、３２．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、３２．５（１Ｃ，ｓ，Ｃ１０）、４７．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１２）、５２．３（１Ｃ，ｓ，Ｃ１１）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１８４（Ｍ＋，２％）、１６９（Ｍ＋−ＣＨ３，１００％）
ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９２３（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、２８５４（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１４６６、９１６、８３３（Ｃ−Ｏ−Ｃ）、７２２；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）０．８６（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ６．４，−ＣＨ２ＣＨ３）、１．２４（１５Η，ｍ，−ＣＨ２−）、１．４７（３Η，ｍ，−ＣＨ２−）、δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１４．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、２２．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、２５．９（１Ｃ，ｓ，Ｃ９）、２９．３、２９．４、２９．５、２９．６、３１．９（５Ｃ，ｓ，Ｃ４−８）、３２．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、３２．５（１Ｃ，ｓ，Ｃ１０）、４７．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１２）、５２．３（１Ｃ，ｓ，Ｃ１１）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１８４（Ｍ＋，２％）、１６９（Ｍ＋−ＣＨ３，１００％）
上記方法に従って、フェニルアミンを３．３当量のＨＯＦと反応させ、ＨＯＦ．ＭｅＣＮ生成後に基質２４を加えて９４％ニトロベンゼンを生成した。
ＨＯＦ．ＲＣＮ生成前およびＨＯＦ．ＲＣＮ生成時に基質を加えると、３から４％以内の同様の収率が得られ、ＨＯＦ．ＲＣＮ生成ステップによりフッ素が完全に消費されたことを立証した。
連続
図２に示される装置を用いて次の反応を行った。
図２に示される装置を用いて次の反応を行った。
アルケン
導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８に１−ドデセン２４（０．１８ｇ，１．０７ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、更なる精製を必要としない黄色油として２−デシルオキシラン（０．１９５ｇ，１．０６ｍｍｏｌ，９９％）を生成した。
Ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９２３（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、２８５４（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１４６６、９１６、８３３（Ｃ−Ｏ−Ｃ）、７２２；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）０．８６（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ６．４，−ＣＨ２ＣＨ３）、１．２４（１５Η，ｍ，−ＣＨ２−）、１．４７（３Η，ｍ，−ＣＨ２−）、δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１４．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、２２．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、２５．９（１Ｃ，ｓ，Ｃ９）、２９．３、２９．４、２９．５、２９．６、３１．９（５Ｃ，ｓ，Ｃ４−８）、３２．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、３２．５（１Ｃ，ｓ，Ｃ１０）、４７．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１２）、５２．３（１Ｃ，ｓ，Ｃ１１）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１８４（Ｍ＋，２％）、１６９（Ｍ＋−ＣＨ３，１００％）
Ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９２３（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、２８５４（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１４６６、９１６、８３３（Ｃ−Ｏ−Ｃ）、７２２；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）０．８６（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ６．４，−ＣＨ２ＣＨ３）、１．２４（１５Η，ｍ，−ＣＨ２−）、１．４７（３Η，ｍ，−ＣＨ２−）、δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１４．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、２２．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、２５．９（１Ｃ，ｓ，Ｃ９）、２９．３、２９．４、２９．５、２９．６、３１．９（５Ｃ，ｓ，Ｃ４−８）、３２．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、３２．５（１Ｃ，ｓ，Ｃ１０）、４７．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ１２）、５２．３（１Ｃ，ｓ，Ｃ１１）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１８４（Ｍ＋，２％）、１６９（Ｍ＋−ＣＨ３，１００％）
導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８にｔｒａｎｓ−スチルベン２４（０．３６ｇ，２．０ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、更なる精製を必要としない黄色固体としてｔｒａｎｓ−２，３−ジフェニルオキシラン（０．３９ｇ，１．９９ｍｍｏｌ，９９％）を生成した。
ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９８９（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１４９３、１４２５、８４６（Ｃ−Ｏ−Ｃ）、７４６、６９６；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）３．９５（２Ｈ，ｓ，ＯＣＨ）、７．４３（１０Η，ｍ，−ＣＨ−）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）６１．１（２Ｃ、ｓ、エポキシドＣ’ｓ）、１２３．８、１２６．６、１２６．９、１３５．４（１２Ｃ，ｓ，Ａｒ Ｃ’ｓ）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１９６（Ｍ＋，３８％）、１９５（Ｍ＋−Ｈ，５２％）
ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９８９（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１４９３、１４２５、８４６（Ｃ−Ｏ−Ｃ）、７４６、６９６；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）３．９５（２Ｈ，ｓ，ＯＣＨ）、７．４３（１０Η，ｍ，−ＣＨ−）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）６１．１（２Ｃ、ｓ、エポキシドＣ’ｓ）、１２３．８、１２６．６、１２６．９、１３５．４（１２Ｃ，ｓ，Ａｒ Ｃ’ｓ）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１９６（Ｍ＋，３８％）、１９５（Ｍ＋−Ｈ，５２％）
第一の導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて第二の導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８にｃｉｓ−スチルベン２４（０．１８ｇ，１．００ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、ｃｉｓ−２，３−ジフェニルオキシラン（０．１６ｇ，０．８１ｍｍｏｌ，８１％）を含む赤色油として３つの生成物の混合物（ＧＣにより確認）（０．１９ｇ）を生成した；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）４．３８（２Ｈ，ｓ，ＯＣＨ）、７．１８（１０Η，ｍ，−ＣＨ−）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）５９．８（２Ｃ、ｓ、エポキシドＣ’ｓ）、１２６．９、１２７．５、１２７．８、１３４．４（１２Ｃ，ｓ，Ａｒ Ｃ，ｓ）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１９６（Ｍ＋，４４％）、１９５（Ｍ＋−Ｈ，６４％）。
第一の導管１２を通して送り込んだ２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８に１，２−ジヒドロナフタレン２４（０．１３ｇ，１．００ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、１ａ，２，３，７ｂ−テトラヒドロナフト［１，２−ｂ］オキシレン（０．１２ｇ，０．８２ｍｍｏｌ，８２％）を含む暗赤色油として６つの生成物の混合物（ＧＣにより確認）（０．１５ｇ）を生成した；
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．６４（１Ｈ，ｍ）、２．２９（１Ｈ，ｍ）、２．４３（１Ｈ，ｍ）、２．６７（１Ｈ，ｍ）、３．６１（１Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ４，Ｃ３）、３．７２（１Ｈ，ｄ，３ＪＨＨ ４，Ｃ４）、６．９７（１Ｈ，ｄ，３ＪＨＨ ８，Ｃ９）、７．１１（２Ｈ，ｍ，Ｃ７，８）７．２７（１Ｈ，ｄ，３ＪＨＨ ８，Ｃ６）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）２１．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、２４．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、５２．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、５５．１（１Ｃ，ｓ，Ｃ４）、１２６．１、１２８．４、１２８．５、１２９．６（４Ｃ，ｓ，Ｃ６−９）、１３２．６、１３６．７（２Ｃ，ｓ，Ｃ５，１０）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１４６（Ｍ＋，２８％）、１４５（Ｍ＋−Ｈ，３８％）、１３０（Ｍ＋−Ｏ）、１１５（Ｍ＋−ＣＨ３Ｏ，７５％）、９１（Ｍ＋−Ｃ３Ｈ４０，５５％）。
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．６４（１Ｈ，ｍ）、２．２９（１Ｈ，ｍ）、２．４３（１Ｈ，ｍ）、２．６７（１Ｈ，ｍ）、３．６１（１Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ４，Ｃ３）、３．７２（１Ｈ，ｄ，３ＪＨＨ ４，Ｃ４）、６．９７（１Ｈ，ｄ，３ＪＨＨ ８，Ｃ９）、７．１１（２Ｈ，ｍ，Ｃ７，８）７．２７（１Ｈ，ｄ，３ＪＨＨ ８，Ｃ６）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）２１．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、２４．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、５２．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、５５．１（１Ｃ，ｓ，Ｃ４）、１２６．１、１２８．４、１２８．５、１２９．６（４Ｃ，ｓ，Ｃ６−９）、１３２．６、１３６．７（２Ｃ，ｓ，Ｃ５，１０）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１４６（Ｍ＋，２８％）、１４５（Ｍ＋−Ｈ，３８％）、１３０（Ｍ＋−Ｏ）、１１５（Ｍ＋−ＣＨ３Ｏ，７５％）、９１（Ｍ＋−Ｃ３Ｈ４０，５５％）。
第一の導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８に１，５−シクロオクタジエン２４（０．１１ｇ，１．０２ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、１，５−ジオキサトリシクロデカン（０．１３ｇ，０．９６ｍｍｏｌ，９４％）を含む透明油として３つの生成物の混合物（ＧＣにより確認）（０．１４ｇ）を生成した；
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．８８（１０Ｈ，ｍ，−ＣＨ２−）、２．９２（３Η，ｔ，３ＪＨＨ ４，ＯＣＨ）、；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）２１．９（４Ｃ，ｓ，Ｃ２）、５６．０（４Ｃ，ｓ，Ｃ１）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１４１（ＭＨ＋，２６％）１４０（Ｍ＋，３４％）。
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．８８（１０Ｈ，ｍ，−ＣＨ２−）、２．９２（３Η，ｔ，３ＪＨＨ ４，ＯＣＨ）、；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）２１．９（４Ｃ，ｓ，Ｃ２）、５６．０（４Ｃ，ｓ，Ｃ１）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１４１（ＭＨ＋，２６％）１４０（Ｍ＋，３４％）。
第一の導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８にエチルｔｒａｎｓ−３−ヘキサノアート２４（０．１４ｇ，０．９８ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、更なる精製を必要としない透明油としてエチル２−（３−エチルオキシラン−２−イル）アセタート（０．１５ｇ，０．９５ｍｍｏｌ，９７％）を生成した；ｖｍａｘ（ｃｍ−１）２９７３（ｓｐ３ Ｃ−Ｈ）、１７３４（Ｃ＝Ｏ）、１２５３、１１８０、１０２８、８８７（Ｃ−Ｏ−Ｃ）；δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）０．９８（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ８，Ｈ１）、１．２６（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ８，Ｈ８）、１．５８（２Ｈ，ｑｕｉｎ，３ＪＨＨ ８，Ｈ２）、２．５３（２Ｈ，ｄ，ｄ，３ＪＨＨ ８，３ＪＨＨ ８，Ｈ５）、４．１６（２Ｈ，ｑ，３ＪＨＨ ８，Ｈ７）、２．７２（１Ｈ，ｔ，ｄ，３ＪＨＨ ８，３ＪＨＨ ４，Ｈ３）、３．０３（１Ｈ，ｔ，ｄ，３ＪＨＨ ８，３ＪＨＨ ４，Ｈ４）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）９．７（１Ｃ．ｓ，Ｃ１）、１４．１（１Ｃ，ｓ，Ｃ８）、２４．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、３７．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ５）５３．７（１Ｃ，ｓ，Ｃ４）、５９．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、６０．８（１Ｃ，ｓ，Ｃ７）、１７０．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ６）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１５９（ＭＨ＋，２％）。
第一の導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８にメチルｔｒａｎｓ−２−メチルペンタノアート２４（０．１４ｇ，１．０９ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、更なる精製を必要としない透明油としてメチル３−エチル−２−メチルオキシラン−２−カルボキシラート（０．１６ｇ，１．０８ｍｍｏｌ，９９％）を生成した；
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．０４（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ８，−ＣＨ２ＣＨ３）、１．４９（３Η，ｓ，ＣＣＨ３）、１．５６（２Η，ｍ，ＣＨ３ＣＨ２−）、３．１２（１Η，ｔ，３ＪΗΗ ８，−ＣＨ２ＣＨ）、３．７２（３Η，ｓ，ＯＣＨ３）； δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１０．２（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、１３．３（１Ｃ，ｓ，Ｃ４）、２１．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、５２．５（１Ｃ，ｓ，Ｃ７）、５７．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ５）、６３．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、１７２．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ６）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１４４（Ｍ＋，１４％）。
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．０４（３Ｈ，ｔ，３ＪＨＨ ８，−ＣＨ２ＣＨ３）、１．４９（３Η，ｓ，ＣＣＨ３）、１．５６（２Η，ｍ，ＣＨ３ＣＨ２−）、３．１２（１Η，ｔ，３ＪΗΗ ８，−ＣＨ２ＣＨ）、３．７２（３Η，ｓ，ＯＣＨ３）； δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１０．２（１Ｃ，ｓ，Ｃ１）、１３．３（１Ｃ，ｓ，Ｃ４）、２１．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ２）、５２．５（１Ｃ，ｓ，Ｃ７）、５７．６（１Ｃ，ｓ，Ｃ５）、６３．４（１Ｃ，ｓ，Ｃ３）、１７２．０（１Ｃ，ｓ，Ｃ６）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１４４（Ｍ＋，１４％）。
第一の導管１２を通過させた２０．０ｍｌ ｍｉｎ−１（３．３３ｍｍｏｌ ｈ−１）のＦ２（Ｎ２中１０％）のフロー下、９．９０ｍｌ ｈ−１（１１０．０ｍｍｏｌ ｈ−１）の速度にて導管１６にＭｅＣＮ：Ｈ２Ｏ（４：１，４．９５ｍｌ）を加え、９．９０ｍｌ ｈ−１の速度にて導管３８にデュロキノン２４（０．３２ｇ，１．９５ｍｍｏｌ）（ＤＣＭ：ＭｅＣＮの１：１混合物中）を加えた。すべての反応流体を、重炭酸ナトリウム溶液２５（５０ｍｌ）を含有するポット２２に回収した。次に、反応混合物を別の重炭酸ナトリウム溶液２５ｍｌに加え、ＤＣＭ（３×７５ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４上で乾燥させ、濾過した。減圧下にて溶媒を除去し、１，３，４，６−テトラメチル−７−オキサビシクロ［４．１．０］ヘプト−３−エン−２，５−ジオン（０．１３ｇ，０．７４ｍｍｏｌ，３８％）を含有する黄色結晶としての２つの生成物の混合物（０．３４ｇ）（ＧＣにより確認）を生成した；
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．６（３Ｈ，ｓ，−ＯＣＣＨ３）、１．９７（３Η，ｓ，−Ｃ＝ＣＣＨ３）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１１．７（２Ｃ，ｓ，Ｃ１）、１３．５（２Ｃ，ｓ，Ｃ５）、６３．３（２Ｃ，ｓ，Ｃ４）、１４１．１（２Ｃ，ｓ，Ｃ２）、１９４．５（２Ｃ，ｓ，Ｃ３）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１６５（Ｍ＋−ＣＨ３，８％）。
δＨ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１．６（３Ｈ，ｓ，−ＯＣＣＨ３）、１．９７（３Η，ｓ，−Ｃ＝ＣＣＨ３）；δＣ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）１１．７（２Ｃ，ｓ，Ｃ１）、１３．５（２Ｃ，ｓ，Ｃ５）、６３．３（２Ｃ，ｓ，Ｃ４）、１４１．１（２Ｃ，ｓ，Ｃ２）、１９４．５（２Ｃ，ｓ，Ｃ３）；ｍ／ｚ（ＥＩ）１６５（Ｍ＋−ＣＨ３，８％）。
上述の方法に従ってｔｒａｎｓ−５−デセンを１当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、対応するエポキシドの９０％を生成した。
上記方法に従ってエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを１当量のＨＯＦと反応させ、３９％エポキシドおよび６１％アルケンを生成した。このアルケンは非反応性であることが公知であり、競合する基である芳香環を有する。上記方法に従ってエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを２当量のＨＯＦとも反応させ、６３％エポキシドおよび３７％アルケンを生成した。この基質の場合、反応生成物はこれらの１Ｈ ＮＭＲおよび１３Ｃ｛１Ｈ｝ＮＭＲスペクトルにより同定し、分離しなかった。
芳香族アミン
上述の方法に従ってフェニルアミンを３．６当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと酸化させ、６８％ニトロベンゼンを生成した。
上述の方法に従ってフェニルアミンを３．６当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと酸化させ、６８％ニトロベンゼンを生成した。
上述の方法に従ってペンタフルオロフェニルアミンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと酸化させ、３５％ペンタフルオロニトロベンゼンを生成した。この低収率は、この場合に用いられなかったより長い滞留時間を必要とするアミンの電子欠損に起因して説明可能である。
脂肪族アミン
上記に詳述した方法に従って脂肪族アミンとの以下の反応を行った。従来技術に明示されている反応と異なり、以下の反応はＨＦ捕捉剤の使用を必要としなかった。
上記に詳述した方法に従って脂肪族アミンとの以下の反応を行った。従来技術に明示されている反応と異なり、以下の反応はＨＦ捕捉剤の使用を必要としなかった。
１−アミノヘキサンを２．５当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、８１％ １−ニトロヘキサンを生成した。
１−アミノデカンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、６０％ １−ニトロデカンを生成した。
１−アミノアダマンタンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、４８％ １−ニトロアダマンタンを生成した。
１−アミノ−６−ヘキサノールを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、４１％ １−ニトロ−６−ヘキサノールを生成した。
アミノシクロヘキサンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、３０％ ニトロシクロヘキサンを生成した。
三級窒素中心
メトキシピラジンを１当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、対応するＮ−オキシドの１つの８０％を生成した。
メトキシピラジンを１当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、対応するＮ−オキシドの１つの８０％を生成した。
４−シアノピリジンを１当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、５９％ ４−シアノピリジン−Ｎ−オキシドを生成した。
アジド
１−アジドオクタンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、３５％ １−ニトロオクタンおよび６５％未反応出発物質を生成した。
１−アジドオクタンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、３５％ １−ニトロオクタンおよび６５％未反応出発物質を生成した。
１−アジドアダマンタンを４．２当量のＨＯＦ．ＭｅＣＮと反応させ、８１％ １−ニトロアダマンタンを生成した。
高温酸化（アルケン）
図３に示される装置を用いてエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを４０℃で１当量のＨＯＦと反応させ、４９％エポキシドおよび５１％アルケンを生成し、上述の周囲温度反応に関する改善を示した。同じ方法に従ってエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを２当量のＨＯＦと反応させ、７８％エポキシドおよび２２％アルケンを生成した。
図３に示される装置を用いてエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを４０℃で１当量のＨＯＦと反応させ、４９％エポキシドおよび５１％アルケンを生成し、上述の周囲温度反応に関する改善を示した。同じ方法に従ってエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを２当量のＨＯＦと反応させ、７８％エポキシドおよび２２％アルケンを生成した。
この反応は数秒で生じ、一方、従来技術では収率８５％を達成するために長い反応時間および３当量のＨＯＦを指定している。この基質の場合、反応生成物はこれらの１Ｈ ＮＭＲおよび１３Ｃ｛１Ｈ｝ＮＭＲスペクトルにより同定し、分離しなかった。
図３に示される装置を用いてエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを６０℃で１当量のＨＯＦと反応させ、５１％エポキシドおよび４９％アルケンを生成した。同じ方法に従ってエチル−ｔｒａｎｓ−シンナマートを２当量のＨＯＦと反応させ、８４％エポキシドおよび１６％アルケンを生成した。この基質の場合、反応生成物はこれらの１Ｈ ＮＭＲおよび１３Ｃ｛１Ｈ｝ＮＭＲスペクトルにより同定し、分離しなかった。
上記反応はすべて、従来技術での報告より迅速な時間およびはるかに安全な条件下にて達成された。
Claims (19)
- 少なくとも１つのチャネル（１４）を有するマイクロ反応器（１５）を用いて基質（２４）を酸化させる方法であって、
導管（１２、１６、４０）を通して希釈フッ素をマイクロ反応器チャネル（１４）に通し、
別の導管（１２、１６、４０）に水中ＲＣＮを通し、これにより、ＨＯＦ．ＲＣＮを生成し、ならびに
ＨＯＦ．ＲＣＮを酸化される基質（２４）と接触させ、ここでＨＯＦ．ＲＣＮ生成および酸化段階が同じ反応システム内にて分離され、これにより、ＨＯＦ．ＲＣＮの連続生成を可能にすることを特徴とする方法。 - 酸化される基質（２４）が、導管（２０）を介してマイクロ反応器（１５）に連結されるポット反応器（２２）に含有される、請求項１に記載の方法。
- ＨＯＦ．ＲＣＮが、導管（２０）を介してＲＣＮを含有するポット反応器（２２）に流し込まれる、請求項１に記載の方法。
- 酸化される基質（２４）が、ＨＯＦ．ＲＣＮ生成後にポット反応器（２２）に加えられる、請求項３に記載の方法。
- 酸化される基質（２４）が、マイクロ反応器ブロック（１５）において生成されるＨＯＦ．ＲＣＮと反応するために導管（３８、４２）を通して送り込まれる、請求項１に記載の方法。
- 酸化される基質（２４）が、マイクロ反応器（１５）に流入する前に生成されるＨＯＦ．ＲＣＮと反応するために導管（１２）を通してマイクロ反応器（１５）内に送り込まれる、請求項１に記載の方法。
- 酸化される基質（２４）が、フッ素およびＲＣＮ／Ｈ２Ｏがマイクロ反応器（１５）に流し込まれた後に導管（３８、４２）を通してマイクロ反応器ブロック（１５）に送り込まれる、請求項１に記載の方法。
- 反応生成物がポット反応器（２２）に集まる、請求項１または請求項５から７のいずれかに記載の方法。
- ポット反応器（２２）が急冷溶液（２５）を含有する、請求項８に記載の方法。
- 急冷溶液（２５）がＮａＨＣＯ３である、請求項９に記載の方法。
- フッ素が不活性ガス中にて希釈される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
- マイクロ反応器ブロック（１５）が、マイクロ反応器ブロック（１５）を冷却するために冷却流体がこの中を通される第二のチャネル（１８）を有する、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
- マイクロ反応器ブロック（１５）が、マイクロ反応器ブロック（１５）を加熱するために加熱流体がこの中を通される第二のチャネル（１８）を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
- Ｒが１から１０個の炭素原子を有するアルキル基である、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
- アルキル基が環状である場合にＲが５である、請求項１４に記載の方法。
- 基質が、脂肪族アミン、芳香族アミン、アルケン、脂肪族アジドおよびアザ複素環からなる群より選択される、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
- アザ複素環が、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラゼン、ピリミジン、キノリン、イソキノリンおよびキノキサリンからなる群より選択される、請求項１６に記載の方法。
- 複数のマイクロ反応器ブロック（１５）を含む、請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
- ２つのマイクロ反応器ブロック（１５）が用いられ、ＨＯＦ．ＲＣＮの形成が一方のマイクロ反応器ブロックにて達成され、ならびに基質（２４）の酸化が他方のマイクロ反応器ブロックにて達成される、請求項１８に記載の方法。
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