JP2012067030A

JP2012067030A - クロロギ酸含フッ素アルキルの改良された製造方法

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Publication number: JP2012067030A
Application number: JP2010212140A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kamegawa; 尚登亀川; Kunihiko Morisane; 邦彦森實
Original assignee: Mitsui Chemicals Agro Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Agro Inc
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】医薬、農薬の重要な中間体であるクロロギ酸含フッ素アルキルの改良された製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法は、一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールと、ホスゲンと、を反応させる一般式（２）で表されるクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法であって、前記反応は、有機塩基および溶媒の存在下、該反応により副生する該有機塩基の塩酸塩を該溶媒に溶解させながら行うことを特徴とする。

【選択図】なし

Description

本発明は、医薬、農薬の中間体として有用なクロロギ酸含フッ素アルキルの改良された製造方法に関する。

医薬、農薬の合成中間体として有用なクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法は、以下に示した特許文献１、２および非特許文献１〜６に記載されている方法が知られている。

含フッ素アルキルアルコールを有機塩基存在下、ホスゲンまたはトリホスゲンと反応させる方法では、副反応により目的のクロロギ酸含フッ素アルキルの収率が低く、経済的に不利となる欠点を有している（特許文献１、非特許文献１〜２参照）。

また、含フッ素アルキルアルコールを一フッ化塩素と反応させて次亜塩素酸含フッ素アルキルにし、一酸化炭素とステンレスシールシリンダーで極低温下反応させる方法では複雑な装置と操作が必要という欠点があった（特許文献２、非特許文献３参照）。

また、N,N-ジメチルホルムアミド（DMF）存在下、ホスゲンを吹込みながら90℃で加熱還流する方法では、副反応により炭酸ジアルキル体が生成し、選択性が十分ではなかった（非特許文献６参照）。

米国特許第３７４２０１０号明細書米国特許第３７３２２７４号明細書

ジャーナル・オブ・クロマトグラフィ・エー（Journal of Chromatography A）、７２２巻、２２１頁（１９９６年）ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー（Journal of Medicinal Chemistry）、３８巻、３９８３頁（１９９５年）ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティ（Journal of the American Chemical Society）、９２巻、２３１３頁（１９７０年）ケミカル・レビュー（Chemical Reviews）、６４巻、６４５頁（１９６４）ケミカル・レビュー（Chemical Reviews）、７３巻、７５頁（１９７３）ロシアン・ジャーナル・オブ・ジェネラル・ケミストリー（Russian Journal of General Chemistry）、７８巻、１００５頁（２００８年）

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を克服し、医薬、農薬の重要な中間体であるクロロギ酸含フッ素アルキルの安価かつ廃棄物の少ない工業的に有利な製造方法を提供することにある。

含フッ素アルキルアルコールとホスゲンとの反応では有機塩基等を添加しないと反応がほとんど進行しない。一方で、有機塩基が過剰に存在するとクロロギ酸含フッ素アルキルが分解するとともに、目的生成物であるクロロギ酸含フッ素アルキルと原料の含フッ素アルキルアルコールの縮合反応により炭酸ジアルキル体が副生するため、選択性、収率が低下する。従来の方法では、反応で副生する塩化水素と有機塩基とにより形成される塩が析出して反応液が不均一のスラリーになり、塩基を過剰に用いなくとも局所的に塩基過多な場が形成されて上記副反応が起こるため、反応収率が低かった。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、副生する塩化水素と有機塩基とにより形成される塩が溶解して均一反応系になる有機塩基と溶媒の組合せで反応を実施することにより、局所的に塩基が過多になって起こる副反応が抑制され、反応が高収率で進行することを見出した。例えば、有機塩基がトリ-n-ブチルアミン、溶媒がトルエンもしくはキシレン等の芳香族炭化水素の場合、副生する塩であるトリ-n-ブチルアミン塩酸塩はトルエンやキシレン等の芳香族炭化水素に溶解する。そのため、反応溶液は終始均一系を保ち、副反応が抑制され、上記目的が達成されることを見出した。

さらに、反応液を減圧蒸留することで高純度のクロロギ含フッ素アルキルを得ることができること、溶媒がトルエンまたはキシレンの場合、蒸留後の残液に苛性水溶液を加えて分液することで、使用したトリ-n-ブチルアミンを回収できることを確認し、高収率かつ廃棄物の少ない工業的に有利なクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法を確立し、本発明を完成させた。

すなわち本発明は以下に示される、
（１）一般式（１）

（式中、Ｒは少なくとも１つのフッ素原子で置換されている炭素数１〜３のアルキル基である。）で表される含フッ素アルキルアルコールと、ホスゲンと、を反応させる一般式（２）で表されるクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法であって、
前記反応は、有機塩基および溶媒の存在下、該反応により副生する該有機塩基の塩酸塩を該溶媒に溶解させながら行うことを特徴とするクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法；

（式中、Ｒは一般式（１）と同義である。）。

（２）前記有機塩基が三級アミンであり、かつ前記溶媒が芳香族炭化水素、シアノ化炭化水素から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする（１）に記載の製造方法。

（３）前記有機塩基が三級アミンであり、かつ前記溶媒がアセトニトリルであることを特徴とする（１）に記載の製造方法。

（４）前記有機塩基がトリ-n-ブチルアミンであり、かつ前記溶媒がトルエンおよび／またはキシレンである（１）に記載の製造方法。

（５）前記一般式（１）および（２）において、Ｒが少なくとも１つのフッ素原子で置換されているエチル基である（１）乃至（４）のいずれかに記載の製造方法。

（６）前記一般式（１）および（２）において、Ｒが2,2,2-トリフルオロエチル基である（１）乃至（４）のいずれかに記載の製造方法。

（７）前記一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールと、前記ホスゲンと、前記溶媒とを混合する工程と、
前記工程で得られた混合液に前記有機塩基を添加する工程と、を含む（１）乃至（６）のいずれかに記載の製造方法。

本発明により、医薬、農薬の重要な中間体であるクロロギ酸含フッ素アルキルを、安価且つ廃棄物の少ない工業的に有利な方法で製造することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の一般式（２）で表されるクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法は、一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールと、ホスゲンと、を反応させるものである。当該反応は、有機塩基および溶媒の存在下、該反応により副生する該有機塩基の塩酸塩を該溶媒に溶解させながら行うことを特徴とする。これにより、反応溶液中において、均一な条件下で反応を行うことができ、有機塩基が偏在することがないため、副反応が抑制され、目的とするクロロギ酸含フッ素アルキルを高収率で得ることができる。

一般式（１）および（２）中、Ｒは少なくとも１つのフッ素原子で置換されている炭素数１〜３のアルキル基を示す。Ｒは、少なくとも１つのフッ素原子で置換されているエチル基であることが好ましく、2,2,2-トリフルオロエチル基であることがより好ましい。なお、ホスゲンは、反応溶液中で、ジホスゲンまたはトリホスゲンから得られたものを用いることもできる。ジホスゲンは熱分解によってホスゲンを生成し、トリホスゲンは有機塩基の作用でホスゲンを生成する。

本発明において副生する塩酸塩を溶解して均一反応系となる有機塩基と溶媒の組み合わせとしては、（１）有機塩基としてトリ-ｎ-ブチルアミンを用い、溶媒としてベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素を単独で使用するか、２種類以上を混合して用いることができる。または（２）有機塩基としてピリジン、トリエチルアミン、トリ-ｎ-ブチルアミン、N,N-ジメチルアニリン等の三級アミンを用い、溶媒としてアセトニトリル等のシアノ化炭化水素を用いる組み合わせを挙げることができる。
蒸留において溶媒との分離が容易であることおよび塩基の回収が容易であることから、「有機塩基：トリ-ｎ-ブチルアミン／溶媒：トルエン」の組み合わせ、または「有機塩基：トリ-ｎ-ブチルアミン／溶媒：キシレン」の組み合わせ、が好ましい。

使用する有機塩基の量は、トリホスゲンからホスゲンを発生するために必要な分を除いて、上記の一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールに対し、０．５当量〜１．２当量あればよく、好ましくは０．９５当量〜１．０５当量である。

使用するホスゲンの量としては、上記の一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールに対し、１当量以上であればよく、好ましくは１当量〜１．４当量である。

反応に用いられる溶媒量としては、上記の一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールに対し、０．５ｗｔ倍〜１５ｗｔ倍量あればよく、好ましくは２ｗｔ倍〜５wt倍量が良い。

また、装入順番としては塩基過多になると副反応が進行することから、本発明の製造方法は、一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールと、ホスゲンと、溶媒とを混合する工程と、該工程で得られた混合液に有機塩基を添加する工程と、を含むことが好ましい。より具体的には、ホスゲンを溶媒に装入後、原料である含フッ素アルキルアルコール、有機塩基の順に滴下するのが好ましい。

反応温度は通常、約−２０℃〜６０℃、好ましくは約−１０℃〜２０℃の範囲である。反応時間は通常、約１０分間〜５０時間、好ましくは１時間〜１０時間の範囲である。

本発明で製造された一般式（２）のクロロギ酸含フッ素アルキルは蒸留により精製することができるが、用いた有機塩基の塩酸塩共存下では高温における安定性が低いため、減圧蒸留することが好ましい。

有機塩基と溶媒の組み合わせがトリ-ｎ-ブチルアミン／トルエンまたはトリ-ｎ-ブチルアミン／キシレンの場合、クロロギ酸含フッ素アルキル蒸留後の釜残に苛性水溶液を加えて分液するとトリ-ｎ-ブチルアミンの大部分が有機層に抽出される。これを蒸留精製することで、溶媒および有機塩基を回収することができる。このように、これらの組み合わせにおいては、特に、高収率かつ廃棄物の少ない工業的に有利なクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法を確立することができる。

次に実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定解釈されるものではない。

（実施例１）
攪拌装置のついた１０００ｍｌの４つ口フラスコに、トルエン２１７ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを９５．８ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール９２．２gを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらトリn-ブチルアミン１７０．８gを滴下装入し、さらに１時間撹拌した。反応液は均一溶液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は９９．０％であった。釜温４０℃以下で減圧蒸留（２５℃／７５Ｔｏｒｒ）し、含量９９．０ｗｔ％のクロロギ酸2,2,2-トリフルオロエチル１４３．７ｇを得た（単離収率９５．０％）。残ったトルエン溶液に水層がｐＨ１１以上になるまで１０ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液を加えた後、分液するとトルエン層にトリ-n-ブチルアミンが１６４．０ｇ含有されていた。蒸留精製すると、トリ-n-ブチルアミンは１５８．８ｇ回収された。

（実施例２）
攪拌装置のついた１０００ｍｌの４つ口フラスコに、キシレン２００ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを８５．７ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール８２．６gを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらトリn-ブチルアミン１５３．０gを滴下装入し、さらに１時間撹拌した。反応液は均一溶液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は９９．０％であった。

（実施例３）
攪拌装置のついた３００ｍｌの４つ口フラスコに、アセトニトリル１１９ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを２０．８ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール１０．０ｇを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらピリジン７．９gを滴下装入し、さらに1時間撹拌した。反応液は均一溶液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は９７．０％であった。

（実施例４）
攪拌装置のついた３００ｍｌの４つ口フラスコに、トリホスゲンを１０．０ｇ、アセトニトリル６２．４ｇを装入して-５℃に冷却し、2,2,2-トリフルオロエタノール１０．１ｇを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらピリジン８．０gを滴下装入し、さらに1時間撹拌した。反応液は均一溶液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は９６．０％であった。

（比較例１）
攪拌装置のついた１０００ｍｌの４つ口フラスコに、ジエチルエーテル２００ｍｌを装入して０℃に冷却し、ホスゲンを７４．０ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール２５．０gとジエチルエーテル７５ｍｌの混合溶液を滴下装入した。１０℃以下を保ちながらピリジン２２．０gとジエチルエーテル２５ｍｌの混合溶液を滴下装入し、さらに３時間撹拌して室温まで昇温した。反応液は不均一な懸濁液であった。アルゴンを吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、ピリジン塩酸塩を濾別し、濾液を釜温４０℃以下で減圧蒸留し、含量９９．０ｗｔ％のクロロギ酸2,2,2-トリフルオロエチル１７．８ｇを得た（単離収率４３．８％）。

（比較例２）
攪拌装置のついた１０００ｍｌの４つ口フラスコに、トルエン４００ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを１１６．８ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール９２．２gを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらピリジン７２．９gを滴下装入し、さらに1時間撹拌した。反応液は不均一な懸濁液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、ピリジン塩酸塩を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は４１．０％であった。

（比較例３）
攪拌装置のついた１０００ｍｌの４つ口フラスコに、トルエン４６０ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを１１０．２ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール５０．０gを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらトリエチルアミン５０．６gを滴下装入し、さらに２時間撹拌した。反応液は不均一な懸濁液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、トリエチルアミン塩酸塩を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は７３．２％であった。

（比較例４）
攪拌装置のついた３００ｍｌの４つ口フラスコに、トルエン１２０．２ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを４６．０ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール４４．３ｇを滴下装入した。１０℃以下を保ちながらＮ，Ｎ−ジメチルアニリン５３．６gを滴下装入し、さらに1時間撹拌した。反応液は不均一な懸濁液であった。Ｎ_２を吹き込んで、余剰ホスゲンを追い出した後、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン塩酸塩を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は８３．２％であった。

（比較例５）
攪拌装置のついた３００ｍｌの４つ口フラスコに、トルエン１２０．２ｇおよびＤＭＦ５．１ｇを装入して５℃に冷却し、ホスゲンを３０．８ｇ吹き込んだ後、2,2,2-トリフルオロエタノール４４．５ｇを滴下装入した。30分撹拌後、90℃に昇温し、還流させながら新たにホスゲン２６．４ｇを２．５時間掛けて吹き込んだ。９０℃に保ちながら３０分還流後、20℃に冷却して、反応溶液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応収率は９０．０％であったが、残り１０％分は炭酸ジアルキル体が生成していた。

Claims

一般式（１）

（式中、Ｒは少なくとも１つのフッ素原子で置換されている炭素数１〜３のアルキル基である。）で表される含フッ素アルキルアルコールと、ホスゲンと、を反応させる一般式（２）で表されるクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法であって、
前記反応は、有機塩基および溶媒の存在下、該反応により副生する該有機塩基の塩酸塩を該溶媒に溶解させながら行うことを特徴とするクロロギ酸含フッ素アルキルの製造方法；

（式中、Ｒは一般式（１）と同義である。）。
前記有機塩基が三級アミンであり、かつ前記溶媒が芳香族炭化水素、シアノ化炭化水素から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
前記有機塩基が三級アミンであり、かつ前記溶媒がアセトニトリルであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
前記有機塩基がトリ-n-ブチルアミンであり、かつ前記溶媒がトルエンおよび／またはキシレンである請求項１記載の製造方法。
前記一般式（１）および（２）において、Ｒが少なくとも１つのフッ素原子で置換されているエチル基である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の製造方法。
前記一般式（１）および（２）において、Ｒが2,2,2-トリフルオロエチル基である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の製造方法。
前記一般式（１）で表される含フッ素アルキルアルコールと、前記ホスゲンと、前記溶媒とを混合する工程と、
前記工程で得られた混合液に前記有機塩基を添加する工程と、を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の製造方法。