JP2016204200A - 組成物、フッ素化試薬、及びフッ素化有機化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(1)IF5、及び(2)非プロトン性溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)を含有し、前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である組成物、及び該組成物と接触させることにより有機化合物をフッ素化する方法。
【選択図】なし
Description
従来から、各種の有機化合物を原料として、これをフッ素化させて目的とするフッ素化合物を得る際に、フッ素化剤として、フッ素、フッ化水素、四フッ化硫黄等が用いられている。しかしながら、これらのフッ素化剤は、毒性、腐食性、反応時における爆発危険性等のために取扱が難しく、そのために特殊な装置や技術が必要である。
近年、フッ化物イオンによる求核置換反応を利用して、有機化合物にフッ素原子を導入する反応およびそのためのフッ素化剤が種々開発されている。
例えば、五フッ化ヨウ素(IF5)は、高い酸化力を持つ強力なフッ素化剤として知られているが、空気中では水分と反応して、HFを発生しながら分解する危険な液体状のフッ素化剤である。この様な性質を有するIF5については、近年、ピリジン−HFを混ぜると、空気中で安定な白色固体(IF5−ピリジン−HF)となり、種々のイオウ化合物等とのフッ素化に有効であることが報告されている(非特許文献1、非特許文献2参照)。
非特許文献1に記載の技術では、溶媒として四塩化炭素が用いられている。当該四塩化炭素は、産業上の規制から、完全に除去されなければならない。
しかし、本発明者らの検討によれば、四塩化炭素を完全に除去した場合、フッ素化有機化合物を十分な収率で製造できないことが明らかになった。
従って、本発明は、IF5−ピリジン−HFのみからなるフッ素化剤を用いた従来のフッ素化有機化合物の製造方法では、十分な収率で製造できなかったフッ素化有機化合物を、四塩化炭素を用いずに、高い収率で得られるフッ素化有機化合物の製造方法、及びこれを可能にするフッ素化試薬の提供を目的とする。
(1)IF5、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物
によって、前記課題が解決できることを見出し、更なる研究の結果、本発明を完成するに至った。
(1)IF5、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物。
項2.
更に、酸、及び塩基を含有する項1に記載の組成物。
項3.
更に、HF、及び有機塩基を含有する項1に記載の組成物。
項4.
(1)IF5−ピリジン−HF、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物である項1に記載の組成物。
項5.
前記非プロトン性溶媒が、炭素数1〜10の(シクロ)アルカン、炭素数1若しくは2の塩素含有有機溶媒、及び炭素数1〜7のフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上である項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
項6.
前記非プロトン性溶媒が、炭素数1〜10の(シクロ)アルカンである項1〜4のいずれか1項に記載に記載の組成物。
項7.
前記非プロトン性溶媒が、シクロヘキサンである項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
項8.
フッ素化試薬である項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
項9.
フッ素化有機化合物の製造方法であって、
有機化合物を、項1〜8のいずれか1項に記載の組成物と接触させることにより、当該有機化合物をフッ素化する工程Aを含む製造方法。
本明細書中の記号及び略号は、特に記載のない限り、本明細書の文脈に沿い、本発明が属する技術分野において通常用いられる意味に解される。
本明細書中、語句「含有する」は、語句「から本質的になる」、及び語句「からなる」を包含することを意図して用いられる。
本発明の組成物は、
(1)IF5、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物
である。
本明細書中、「フッ素含有有機溶媒」は、1個以上のフッ素原子を構成原子として含有する有機溶媒を意味する。
これらから理解されるように、「塩素含有有機溶媒」、及び「フッ素含有有機溶媒」は、互いに重複し得る概念である。
本発明の組成物が含有する「非プロトン性溶媒」としての「(シクロ)アルカン」としては、例えば、
(1)ペンタン、ヘキサン、及びヘプタンなどのアルカン、及び
(2)シクロヘキサン、及びメチルシクロヘキサンなどのシクロアルカンが挙げられる。
本発明の組成物が含有する「非プロトン性溶媒」としての「塩素含有有機溶媒」としては、例えば、
(1)ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、フルオロトリクロロメタン、1,1,2−トリクロロトリフルオロエタン、2−クロロ−1,2−ジブロモ−1,1,2−トリフルオロエタン、1,1−ジフルオロテトラクロロエタン、1,2−ジフルオロテトラクロロエタン、ヘプタフルオロ−2,3,3−トリクロロブタン、1,1,1,3−テトラクロロテトラフルオロプロパン、1,1,1−トリクロロペンタフルオロプロパン、1,1,1−トリクロロトリフルオロエタン、及びポリクロロトリフルオロエチレンなどの塩素含有脂肪族溶媒;並びに
(2)クロロベンゼン、及びジクロロベンゼンなどの塩素含有芳香族溶媒が挙げられる。
本発明の組成物が含有する「非プロトン性溶媒」としての「フッ素含有有機溶媒」としては、例えば、
(1)フルオロトリクロロメタン、1,1,2−トリクロロトリフルオロエタン、2−クロロ−1,2−ジブロモ−1,1,2−トリフルオロエタン、1,2−ジブロモヘキサフルオロプロパン、1,2−ジブロモテトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロテトラクロロエタン、1,2−ジフルオロテトラクロロエタン、ヘプタフルオロ−2,3,3−トリクロロブタン、1,1,1,3−テトラクロロテトラフルオロプロパン、1,1,1−トリクロロペンタフルオロプロパン、1,1,1−トリクロロトリフルオロエタン、及び(2)ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素含有脂肪族溶媒;並びに
フルオロベンゼンなどのフッ素含有芳香族溶媒が挙げられる。
本発明の組成物が含有する「非プロトン性溶媒」としての「芳香族溶媒」としては、例えば、ベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼン等が挙げられる。
本発明の組成物が含有する「非プロトン性溶媒」としての「ニトリル含有有機溶媒」としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びベンゾニトリル等が挙げられる。
当該非プロトン性溶媒は、1種単独であってもよく、又は2種以上の混合物若しくは組合せであってもよい。
当該非プロトン性溶媒からは、四塩化炭素は除かれる。本発明の組成物は、好ましくは、四塩化炭素を実質的に、又は完全に含有しない。
前記非プロトン性溶媒は、好ましくは、(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上である。
当該非プロトン性溶媒は、好ましくは、炭素数1〜10の(シクロ)アルカン、炭素数1若しくは2の塩素含有有機溶媒(より好ましくは、クロロホルム)、及び炭素数1〜7のフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上である。
当該非プロトン性溶媒の含量がこのような値であることにより、本発明の組成物は、フッ素化剤として好適に機能し、すなわち、本発明の組成物を用いて、原料である有機化合物から、高い収率でフッ素化された有機化合物を得ることができる。
本発明の組成物における当該非プロトン性溶媒の含量の上限は、特に限定されないが、例えば、25質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%、1質量%、又は1000質量ppmであることができる。
当該非プロトン性溶媒の含量の上限がこのような値であることにより、溶媒、及び反応系の取り扱いが容易になる。
本発明の組成物における当該非プロトン性溶媒の含量は、好ましくは、50質量ppm〜25質量%の範囲内であり、より好ましくは、50質量ppm〜1質量%の範囲内であり、更に好ましくは、60質量ppm〜1000質量ppmの範囲内であり、より更に好ましくは、70質量ppm〜1000質量ppmの範囲内であり、特に好ましくは、80質量ppm〜1000質量ppmの範囲内である。
<溶媒含量の測定方法>
i)本発明の組成物の約50〜150 mgを正確に秤量する。
ii)0.1N KOH水溶液を4 ml添加する。
iii)トルエンを2 ml添加する。
iv)5分間撹拌後、10分間静置する。
v)トルエン層中の溶媒をGC測定する。
vi)検量線の値から溶媒量を算出する。n=3の平均値を溶媒量とする。ここで、「溶媒量」は、本発明の組成物における「溶媒の含量」、すなわち、(溶媒の質量)/(本発明の組成物の質量)である。
硫酸、硝酸、リン酸、ポリリン酸、フッ化水素、フッ酸、塩酸、臭化水素、ヨウ化水素、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、過臭素酸、過ヨウ素酸等のハロゲン化水素、又はハロゲン化水素酸、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、ハロゲン酸、又は過ハロゲン酸;
フルオロスルホン酸、クロロスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ジフルオロメタンスルホン酸、トリクロロメタンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ニトロベンゼンスルホン酸等のスルホン酸、或いはポリスチレンスルホン酸、フッ素化スルホン酸樹脂(Nafion−H)等のポリマー担持スルホン酸;
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、クロル酢酸、ブロム酢酸、ジクロル酢酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、グリコール酸、乳酸、安息香酸、シュウ酸、コハク酸等の、モノ、若しくはポリカルボン酸;
SO3,BF3,BCl3,B(OCH3)3,AlCl3,AlBr3,SbF3,SbCl3,SbF5,PF3,PF5,AsF3,AsCl3,AsF5,TiCl4,NbF5,TaF5等のルイス酸、又はそのエーテル錯体; HBF4,HPF6,HAsF6,HSbF6,HSbCl6等のルイス酸とハロゲン化水素とからなる酸、又はこれらのエーテル等との錯体;
、又はこれらの2種以上の混合物
が挙げられる。
当該「担体」としては、SiO2、メチル化SiO2、Al2O3、Al2O3−WB、MoO3、ThO2、ZrO2、TiO2、Cr2O3、SiO2−Al2O3、SiO2−TiO2、SiO2−ZrO2、TiO2−ZrO2、Al2O3−B2O3、SiO2−WO3、SiO2−NH4F、HSO3Cl−Al2O3、HF−NH4−Y、HF−Al2O3、NH4F−SiO2−Al2O3、AlF3−Al2O3、Ru−F−Al2O3、F−Al2O3、KF−Al2O3、AlPO4、AlF3、ボーキサイト、カオリン、活性炭、グラファイト、Pt−グラファイト、イオン交換樹脂、金属硫酸塩、塩化物、金属(例、Al)、合金(例、Al−Mg、Ni−Mo)、及びポリマー(例、ポリスチレン)等が挙げられる。
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、及び水酸化バリウム等のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属水酸化物;
ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムブトキシド、リチウムメトキシド、及びリチウムエトキシド等のアルカリ金属アルコキシド;
水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウム、及び水素化カルシウム等のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属水素化物;
ナトリウム、カリウム、及びリチウム等のアルカリ金属;
マグネシウムオキシド、及びカルシウムオキシド等のアルカリ土類金属酸化物;
アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化オクチルトリエチルアンモニウム、及び水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム等の水酸化アンモニウム塩、又はアンバーライト樹脂等のポリマー担持水酸化アンモニウム塩等;
脂肪族アミン(第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン)、脂環式アミン(第二級アミン、第三級アミン)、芳香族アミン(第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン)、及び複素環式アミン等の有機塩基等;及び
ポリアリルアミン、ポリビニルピリジン等のポリマー担持アミン化合物
等が挙げられる;
が挙げられる。
本明細書中、「脂肪族第一級アミン」としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン等が挙げられる。
本明細書中、「脂肪族第二級アミン」としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
本明細書中、「脂肪族第三級アミン」としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。
本明細書中、「脂環式第二級アミン」としては、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、モルホリン等が挙げられる。
本明細書中、「脂環式第三級アミン」としては、N−メチルピペラジン、N−メチルピロリジン、5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン−5−エン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
本明細書中、「芳香族アミン」としては、アニリン、メチルアニリン、ジメチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、ハロアニリン、ニトロアニリン等が挙げられる。
本明細書中、「複素環式アミン」としては、ピリジン、ピリミジン、ピペラジン、キノリン、イミダゾール等が挙げられる。
前記「ハロゲン」としては、例えば、ヨウ素、臭素、及び塩素等が挙げられ、なかでもヨウ素、臭素が好ましく、更にヨウ素が好ましい。
前記「ハロゲン間化合物」としては、ClF、BrF、ICl、IBr、I2Cl6、及びICl3等が挙げられる。
前記「ポリハロゲン化物」としては、例えば、LiCl4I、NaCl4I、KCl4I、CsCl4I、RbCl4I、Me4NCl4I、Et4NCl4I、Pr4NCl4I、BU4NCl4I、PhNMe3Cl4I、PhCH2NMe3Cl4I、Me3SCl4I、Cl8IP、KCl3I2、Me4NCl3I2、2,2‘−ビピリジニウムμ−クロロジクロロジアイオダート(2,2’−bipyridinium μ−chlorodichlorodiiodate)、2,2’−ビキノリニウムμ−クロロジクロロジアイオダート(2,2’−biquinolinium μ−chlorodichlorodiiodate)、KCl2I、Me4NCl2I、Me4NClI2、Et4NCl3、Ph4AsCl3、KClF2、Me4NClF4、CsClF4、CsCl3FI、KBrClI、NH4BrClI、Me4NBrClI、Me4NBrCl2、Bu4NBrCl2、Me4NBrCl2I2、CsBrFI、NaBrF2、KBrF2、CsBrF4、Me4NBrF4、CsBrF6、Me4NBrF6、Et4NBr6Cl、CsBr3、Me4NBr3、Et4Br3、Bu4NBr3、PhCH2NMe3Br3、ピリジニウムトリブロミド(pyridinium tribromide)、Br7P、CsBrI2、Me4NBrI2、Me4NBrI4、Me4NBrI6、KBr2Cl、Me4NBr2Cl、Bu4NBr2Cl、KBr2I、Me4NBr2I、Bu4NBr2I、2,2’−ビピリジニウムμ−ブロモジブロモジアイオダート(2,2’−bipyridinium μ−bromodibromodiiodate)、NaF2I、KF2I、CsF4I、CsF6I、CsF8I、KI3、CsI3、Me4NI3、Et4NI3、Pr4NI3、Bu4NI3、ピリジニウムトリアイオジド(pyridinium triiodide)、Me4NI5、Et4NI7、Me4NI9、Me4PBr3、Me4PI3、Me4PIBr2、Me4PICl2、Et4PI3、Bu4PI3、Ph4PI3、Ph4PBr3、及びPh4PIBr2等が挙げられる。
当該「添加物」は、1種単独であってもよく、2種以上の混合物若しくは組合せであってもよい。
硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸水素カリウム、硫酸リチウム、硫酸セシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、硫酸トリエチルアンモニウム、硫酸ピリジニウム、硫酸トリメチルピリジニウム、硫酸ポリアリルアンモニウム、硫酸ポリビニルピリジニウム、メタンスルホン酸ナトリウム、メタンスルホン酸アンモニウム、メタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、エタンスルホン酸カリウム、ブタンスルホン酸リチウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム、及びポリスチレンスルホン酸ナトリウム等の硫酸若しくはスルホン酸の金属塩若しくはアンモニウム塩;
ギ酸ナトリウム、ギ酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸アンモニウム、酢酸メチルアンモニウム、酢酸ジエチルアンモニウム、酢酸トリエチルアンモニウム、酢酸テトラエチルアンモニウム、酢酸ピリジニウム、プロピオン酸ナトリウム、プロピオン酸カリウム、酪酸ナトリウム、酢酸ポリアリルアンモニウム、酢酸ポリビニルピリジニウム、イソ酪酸ナトリウム、バレリアン酸ナトリウム、ノナン酸ナトリウム、クロル酢酸ナトリウム、ブロム酢酸ナトリウム、トリクロル酢酸ナトリウム、トリフルオロ酢酸ナトリウム、グリコール酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム等のカルボン酸の金属塩若しくはアンモニウム塩;
LiBr、LiI、NaBr、NaI、KBr、KI、RbBr、RbI、CsBr、CsI、BeBr2、BeI2、MgBr2、MgI2、CaBr2、CaI2、SrBr2、SrI2、BaBr2、BaI2、ZnBr2、ZnI2、CuBr2、CuI2、CuBr、CuI、AgBr、AgI、AuBr、AuI、NiBr2、NiI2、PdBr2、PdI2、PtBr2、PtI2、CoBr2、Col2、FeBr2、FeBr3、FeI2、FeI3、MnBr2、MnI2、CrBr2、CrI2、PbBr2、PbI2、SnBr2、SnI2、SnBr4、SnI4等の金属塩;
NH4Br、NH4I、MeNH3Br、MeNH3I、Me4NBr、Me4NI、Et4NBr、Et4NI、Bu4NBr、Bu4NI、PhMe3NBr、PhMe3NI、PhCH2NMe3I、臭化ピリジニウム、ヨウ化ピリジニウム、ヨウ化クロルピリジニウム、ヨウ化メチルピリジニウム、ヨウ化シアノピリジニウム、ヨウ化ビピリジニウム、ヨウ化キノリウム、ヨウ化イソキノリウム、臭化N−メチルピリジニウム、ヨウ化N−メチルピリジニウム、ヨウ化N−メチルキノリウム等のピリジニウム塩若しくはアンモニウム塩;
Me4PBr、Me4PI、Et4PI、Pr4I、Bu4PBr、Bu4PI、Ph4PBr、Ph4PI等のホスホニウム塩;
フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化アンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、フッ化ポリアリルアンモニウム、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、塩素酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、過臭素酸ナトリウム、過ヨウ素酸ナトリウム等のハロゲン化水素、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、ハロゲン酸若しくは過ハロゲン酸の金属塩若しくはアミン塩;
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;
リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸2水素ナトリウム、リン酸アンモニウム、リン酸ピリジニウム等のリン酸の金属塩若しくはアミン塩;
硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ピリジニウム等の硝酸の金属塩、又はアミン塩;
NaBF4、KBF4、LiBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaPF6、NH4BF4、NH4SbF6、NH4PF6、等のルイス酸とハロゲン化水素とからなる金属塩若しくはアミン塩;
テトラメチルホスホニウムフルオライド、テトラメチルホスホニウムアセテート、テトラフェニルホスホニウムフルオライド等のホスホニウム塩;
(C2H5)4NF、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムフルオライド、(C2H5)3N−(HF)n、(C2H5)4NF−(HF)n、(n−C4H9)3N−(HF)n、(n−C4H9)4NF−(HF)n、BF3・Et2O−(HF)n等(n=1〜20)のフッ素アニオン若しくはHFを有する常温溶融塩が挙げられる。
当該「塩」は、1種単独であってもよく、2種以上の混合物若しくは組合せであってもよい。
本発明の組成物において、IF5は、酸、塩基と複合体を形成していてもよい
本発明の組成物において、IF5、HF、及びピリジンは、その一部又は全部(好ましくは実質的に全部、より好ましくは全部)が、IF5−ピリジン−HFを形成していてもよい。
IF5−ピリジン−HFは、前記非特許文献1に記載された公知の物質である。
IF5−ピリジン−HFは、(1)IF5、(2)IF5の1モルに対して1モルのピリジン、及び(3)IF5の1モルに対して1モルのHFから構成される複合体である。
一般的には、IF5−ピリジン−HFは、前記非特許文献1に記載の方法に従って製造できる。
具体的には、IF5を、ピリジン−HF(ピリジン 50モル%、HF 50モル%)と混合することによって得られる。ピリジン−HF(ピリジン 50モル%、HF 50モル%)は、ピリジンを等モルの無水HFに加えることによって得られる。
(1)IF5−ピリジン−HF、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物
である。
当該態様の組成物の「(1)IF5−ピリジン−HF」の含量は、好ましくは、例えば、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、96質量%以上、97質量%以上、98質量%以上、又は99質量%以上である。
また、本発明の効果が著しく損なわれない程度において、本発明の組成物は、水を含有していてもよい。その含有量は、好ましくは、1質量%以下である。
当該非プロトン性溶媒の含量がこのような値であることにより、本発明の当該好適な一態様の組成物は、フッ素化剤として好適に機能し、すなわち、本発明の当該好適な一態様の組成物を用いて、原料である有機化合物から、高い収率でフッ素化された有機化合物を得ることができる。
本発明の当該好適な一態様の組成物における当該非プロトン性溶媒の含量の上限は、特に限定されないが、例えば、20質量%、1質量%、又は1000質量ppmである。
本発明の当該好適な一態様の組成物における当該非プロトン性溶媒の含量は、好ましくは、50質量ppm〜20質量%の範囲内であり、より好ましくは、50質量ppm〜1質量%の範囲内であり、更に好ましくは、70質量ppm〜1000質量ppmの範囲内である。
本発明の組成物は、例えば、次の方法に従って、又はこれに準じて製造できる。
以下、(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を単に「非プロトン性溶媒」と記載する場合がある。
以下に、
(1)IF5−ピリジン−HF、及び
(2)非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物の製造方法を説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
IF5を容器に入れ、その後、非プロトン性溶媒(例、シクロヘキサン)を添加し、更にその後、ピリジン−HFの混合物を添加する。
得られた混合物を、非プロトン性溶媒の含量が所望の範囲内になるように、減圧乾燥する。
ここで、非プロトン性溶媒の含量が所定量を下回らないようにすることが望ましい。非プロトン性溶媒の含量が所定量を下回った場合、非プロトン性溶媒の含量が所望の範囲内になるように、非プロトン性溶媒を添加しても、得られた組成物は、フッ素化試薬として十分に高い性能で機能することができない。
本発明の組成物は、フッ素化試薬として、後記するフッ素化有機化合物の製造方法のように使用できる。
有機化合物を、本発明の組成物と接触させることにより、当該有機化合物をフッ素化する工程Aを含む。
(1)OH基を有する化合物、
(2)ケトン類(ジケトン、β−ケトカルボン酸、β−ケトエステルを含む)、アルデヒド類、シッフ塩基、及びヒドラゾン等のイミン類、又はエステル類、
(3)スルフィド類、
(4)エポキシ類、
(5)芳香族化合物(例、フェニルヒドラジン誘導体、フェノール誘導体、2−ナフトール誘導体、アニリン誘導体)、
(6)チオカルボニル化合物
(7)不飽和炭素化合物(例、オレフィン化合物)
が挙げられる。
なお、本発明における、有機化合物のフッ素化は、水素原子がフッ素原子に置換されることに加えて、後記の各丸括弧内に示すように、以下の原子、又は基などがフッ素原子に置換されること(置き換えられること)を意味する:水素原子(CH→CF)、カルボニル基(CO→CF2)、ヒドラジノ基(C−NHNH2→C−F;C=N−NH2→CF2)、水酸基(C−OH→C−F)、及びエポキシ基(C−O−→C−F)。
以下に、本発明の製造方法におけるフッ素化を例示する。これにより、本発明の製造方法によって得られるフッ素化有機化合物もまた例示される。
当該フッ素化では、例えば、以下の反応が行われる。
メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール;ベンジルアルコール、少なくとも一つの非保護水酸基を有するモノ−、ジ−若しくはトリ−サッカライド、シクロヘキシルアルコール、アスコルビン酸などの脂環式アルコール;コレステロール、コール酸、コルチゾンなどのステロイド系アルコールなどのアルコール類;並びに
酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ケイヒ酸などの脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマール酸、クエン酸等のポリカルボン酸;安息香酸、サリチル酸、(o−,m−,p−)フタル酸、ナリジクス酸、ニコチン酸などの芳香族カルボン酸;パントテン酸、ビオチンなどのカルボン酸基を有するビタミン類;グリシン、アラニン、フェニルアラニン、システイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、トレオニン、ヒスチジン、リシン、メチオニン、プロリン等の20種の天然アミノ酸;乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などのヒドロキシカルボン酸などのカルボン酸類が挙げられる。
当該フッ素化では、例えば、以下の反応が行われる。
環状構造としては、1個以上の置換基を有してもよい脂肪族4〜7員環などが挙げられる。
(3)スルフィド類(ジチオアセタール、ジチオケタールを含む)のフッ素化
当該フッ素化では、例えば、S原子の隣のメチレンの水素原子の1個又は2個をフッ素原子に置換する又はS原子をフッ素で置換する反応が行われる。
スルフィド化合物としては、メチルエチルスルフィド、メチルベンジルスルフィド、2−フェニルチオ酢酸エステル、2−フェニルチオアセトフェノン、2−(メチルチオ)アセトフェノン、ビス(メチルチオ)メチルベンゼン、2−オクチル−1,3−ジチアン、2−フェニル−2−トリフルオロメチル−1,3−ジチオラン、トリス(エチルチオ)ヘキサン、4−トリス(メチルチオ)トルエンなどが挙げられる。
当該フッ素化では、例えば、以下の反応により、フッ素の付加反応が行われる。
オレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、アクリル酸メチル及びメタクリル酸メチルなどが挙げられる。
エポキシ化合物としては、オキシラン、1,2−エポキシエチルベンゼン、1−クロロ−2,3−エポキシプロパン、α,α’−エポキシビベンジルなどが挙げられる。
当該フッ素化では、例えば、以下の反応により、芳香環にフッ素置換基が導入される。フェノール誘導体又はアニリン誘導体の芳香環へのフッ素化は、フッ素化後、亜鉛末等の還元剤で還元することにより行うことができ、目的とするフッ素化物を得ることができる。
1個以上の置換基を有してもよいフェニルヒドラジン残基をフッ素原子に置換することができる。
(5−2)フェノール誘導体のフッ素化
フェノール誘導体はIF5により、下記に示すジフルオロ化したキノノイド構造となり、次いで還元することにより、オルト位又はパラ位にフッ素が導入されたフェノール誘導体が生成する。
オルト及びパラ位の全てが置換された出発原料では、オルト又はパラ位にフッ素原子が導入され、フルオロ化したキノノイド構造の化合物が生成する。
ナフトールの1位をモノ−又はジ−フッ素化することができる。
アニリン誘導体もまたフェノール誘導体と同様に、IF5により、下記に示すジフルオロ化したキノノイド構造となり、次いで還元することにより、オルト位又はパラ位にフッ素が導入されたアニリン誘導体が生成する。
アニリン誘導体として1個以上の置換基を有してもよいアニリン、及び1個以上の置換基を有してもよいナフチルアミンでも同様に芳香環にフッ素原子を導入することができる。
以下の反応を行う:
チオカルボニル化合物としては、ジチオ炭酸O−(4−イソプロピルフェニル)S−メチル、ジチオ炭酸O−(4−ブロモフェニル)S−メチル、4−(((メチルチオ)カルボノチオイル)オキシ)安息香酸エチル、ジチオ炭酸O−デシルS−メチル、ジチオ炭酸O−(3−フェニルプロピル)S−メチル、シクロヘキサンカルボチオ酸O−メチル、1−ピペリジンカルボチオ酸O−プロピル、ジチオ安息香酸メチル、チオベンゾフェノン、チオ安息香酸O−フェニル、N,N−ジメチルフェニルチオアミド、3−キノリンジチオカルボン酸エチル、トリフルオロメタンカルボチオイルナフタレン、N−メチル−N−フェニルトリフルオロメタンチオアミド、N−ベンジル−N−フェニルヘプタフルオロプロパンチオアミド、ジチオ炭酸O−(4’−ペンチル−[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−4−イル)S−メチル、
当該フッ素化では、S原子の隣のエチル部分がポリフッ素化される。
R7−S−CH(COOR7a)−CH3
→R7−S−CHF−CF2−COOR7a
〔式中、R7は、1個以上の置換基を有してもよいアリール基、又は1個以上の置換基を有してもよい芳香族複素環基を示す。R7aは、水素原子、1個以上の置換基を有してもよいアルキル基、1個以上の置換基を有してもよいアラルキル基、1個以上の置換基を有してもよいアリール基、1個以上の置換基を有してもよいアルケニル基、1個以上の置換基を有してもよいシクロアルキル基、1個以上の置換基を有してもよいヘテロシクロアルキル基、1個以上の置換基を有してもよい複素環基、1個以上の置換基を有してもよいアルコキシ基、1個以上の置換基を有してもよいアリールオキシ基、アミノ基、1個以上の置換基を有してもよいモノアルキルアミノ基、1個以上の置換基を有してもよいジアルキルアミノ基、アシル基、アシルアミノ基、シアノ基、1個以上の置換基を有してもよいアルキルスルフィニル基、1個以上の置換基を有してもよいアラルキルスルフィニル基、1個以上の置換基を有してもよいアリールスルフィニル基、1個以上の置換基を有してもよいシクロアルキルスルフィニル基、1個以上の置換基を有してもよいヘテロシクロアルキルスルフィニル基、1個以上の置換基を有してもよい複素環基の結合したスルフィニル基、1個以上の置換基を有してもよいアルキルスルホニル基、1個以上の置換基を有してもよいアラルキルスルホニル基、1個以上の置換基を有してもよいアリールスルホニル基、1個以上の置換基を有してもよいシクロアルキルスルホニル基、1個以上の置換基を有してもよいヘテロシクロアルキルスルホニル基、又は1個以上の置換基を有してもよい複素環基の結合したスルホニル基を示す。〕
−COOR基を有するエチルスルフィド類としては、2−((4−クロロフェニル)チオ)プロパン酸エチルなどが挙げられる。
当該フッ素化では、炭素−炭素二重結合、又は炭素−炭素三重結合に、フッ素及びヨウ素が付加する。
(a) R8aR8a’C=CR8bR8b’ → FR8aC−CR8bI
(b) R8aC≡CR8b → FR8aC=CR8bI
〔式中、R8a、R8a’、R8b、及びR8b’は、同一又は異なって、水素原子、又は1個以上の置換基を有してもよいアルキル基、1個以上の置換基を有してもよいアリール基、1個以上の置換基を有してもよいアラルキル基、1個以上の置換基を有してもよいアルケニル基、アシル基、1個以上の置換基を有してもよいシクロアルキル基、1個以上の置換基を有してもよいヘテロシクロアルキル基、エステル基又はハロゲン原子を示す。R8a、R8a’、R8b、及びR8b’のうちの2個以上は、互いに結合して環状構造を形成してもよい。〕
環状構造としては、1個以上の置換基を有してもよい脂肪族4〜12員環などが挙げられる。
不飽和炭素化合物としては、デセン、シクロドデセン、ドデシンなどのC2〜C20不飽和炭素化合物などが挙げられる。
当該「反応溶媒」の例は、前記本発明の組成物が含有する非プロトン性溶媒の例と同様であることができる。
当該反応溶媒としては、例えば、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロホルム、シクロヘキサン並びにそれらの2種以上の混合溶媒が挙げられる。
工程Aで用いられる反応溶媒の量は、出発化合物である有機化合物の1質量部に対して、好ましくは0〜50質量部の範囲内、より好ましくは5〜30質量部の範囲内である。
トリフルオロメチル4−イソプロピルフェニルエーテル、
1−ブロモ−4−(トリフルオロメトキシ)ベンゼン、
4−(トリフルオロメトキシ)安息香酸エチル、
1−(トリフルオロメトキシ)デカン、
(3−(トリフルオロメトキシ)プロピル)ベンゼン、
3−((4−クロロフェニル)チオ)−2,2,3−トリフルオロプロパン酸エチル、
4−ペンチル−4’−(トリフルオロメトキシ)−1,1’−ビ(シクロヘキサン)、
1−フルオロ−2−ヨードシクロドデカン、
5−フルオロ−6−ヨードデカン、及び
(Z)−2−フルオロ−1−ヨードドデカ−1−エン
が挙げられる。
実施例中、特に限定されない限り、単位「ppm」は質量ppmを意味する。
実施例中の記号の意味を以下に記載する。
pen:ペンチル
<測定方法>
i)供試組成物の約50〜150 mgを正確に秤量する。
ii)0.1N KOH水溶液を4 ml添加する。
iii)トルエンを2 ml添加する。
iv)5分間撹拌後、10分間静置する。
v)トルエン層中の残存シクロヘキサンをGC測定する。
vi)検量線の値から残存シクロヘキサン量を算出する。n=3の平均値を残存シクロヘキサン量とする。ここで、「残存シクロヘキサン量」は、供試組成物における「シクロヘキサンの含量」、すなわち、(シクロヘキサンの質量)/(供試組成物の質量)である。
IF5(45g, 0.20mol)を容器に入れ、その後、0℃で、シクロヘキサン200mlを添加し、更にその後、ピリジン−HF(ピリジン 50%モル、HF 50%モル)(20g, 各々0.20mol)を添加した。得られた混合物を0℃で30分間撹拌し、その後室温で1時間放置して、IF5−ピリジン−HF及びシクロヘキサンを含有する固体を得た。
得られた固体を、減圧乾燥の条件を変えて減圧乾燥することにより、それぞれシクロヘキサン含有量が異なる、IF5−ピリジン−HF及びシクロヘキサンを含有する固体組成物を得た。以下、当該固体組成物をIF5−ピリジン−HFと記載し、そのシクロヘキサン含有量を残存シクロヘキサン量として表記した。
蓋付き反応容器にIF5−ピリジン−HF(1.1mmol)(残存シクロヘキサン量:43 質量ppm)とジクロロメタン(2.0 mL)を入れ、室温で、基質1(1.0 mmol)を加えて、0℃で3時間反応させた。精製後、残渣に内部標準(ヘキサフルオロベンゼン)を加え、19F-NMRで生成物を定量した結果、ジフルオロ体2は検出されず、収率0%であり、ジフルオロ体2が生成していないことがわかった。
実施例1、及び比較例1と同様にして、様々な残存シクロヘキサン量のIF5−ピリジン−HFを用いて製造した、各生成物の試料(実施例1〜4、比較例1〜2)について行ったフッ素化反応試験の結果を、表1に示した。これから明らかなように、本発明の組成物を用いた場合、フッ素化反応が進行し、目的物が得られた。
+:フッ素化反応生成物(ジフルオロ体2)が検出された。
n.d.:フッ素化反応生成物(ジフルオロ体2)が検出されなかった。
Claims (9)
- (1)IF5、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒、及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物。 - 更に、酸、及び塩基を含有する請求項1に記載の組成物。
- 更に、HF、及び有機塩基を含有する請求項1に記載の組成物。
- (1)IF5−ピリジン−HF、及び
(2)(シクロ)アルカン、塩素含有有機溶媒(但し、四塩化炭素を除く。)、芳香族溶媒、ニトリル含有有機溶媒及びフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上の非プロトン性溶媒を含有し、
前記非プロトン性溶媒の含量が50質量ppm〜20質量%の範囲内である
組成物である請求項1に記載の組成物。 - 前記非プロトン性溶媒が、炭素数1〜10の(シクロ)アルカン、炭素数1若しくは2の塩素含有有機溶媒、及び炭素数1〜7のフッ素含有有機溶媒からなる群より選択される1種以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記非プロトン性溶媒が、炭素数1〜10の(シクロ)アルカンである請求項1〜4のいずれか1項に記載に記載の組成物。
- 前記非プロトン性溶媒が、シクロヘキサンである請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
- フッ素化試薬である請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
- フッ素化有機化合物の製造方法であって、
有機化合物を、請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物と接触させることにより、当該有機化合物をフッ素化する工程Aを含む製造方法。
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