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

クロロギ酸含フッ素アルキルの改良された製造方法 Download PDF

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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。
Figure 2012067030

Figure 2012067030

【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)
Figure 2012067030
(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;
Figure 2012067030
(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。
Figure 2012067030
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 (7)

  1. 一般式(1)
    Figure 2012067030
    (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;
    Figure 2012067030
    (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請求項1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請求項1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請求項1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請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。
  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請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。
  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、を含む請求項1乃至6のいずれか一項に記載の製造方法。
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