JP2020158409A - ホスホン酸誘導体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 下記一般式(1):
nは1〜3、mは0〜2、oは0〜1の自然数であり、n+m+o=3である)
で表されるホスホン酸誘導体の製造方法であって、
下記一般式(2):
nは1〜3、mは0〜2、oは0〜1の自然数であり、n+m+o=3である)
で表されるホスホン酸誘導体を、超強酸触媒の存在下、溶媒中もしくは無溶媒で反応させる工程を含む、ホスホン酸誘導体の製造方法。
[2] 前記超強酸は、25℃での酸解離定数が100%硫酸よりも小さい酸である、[1]に記載の製造方法。
[3] 前記超強酸が、トリフルオロメタンスルホン酸、フルオロスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸、および末端にパーフルオロスルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種からなる群から選択される少なくとも1種である、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4] 式(1)中、R1、およびR2はそれぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、およびアルコキシ基からなる群から選択され、
式(2)中、R3、R4、およびR5はそれぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基からなる群から選択される、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5] 式(1)中、R1は、ビニル基またはフェニル基であり、R2は、メトキシ基、エトキシ基、およびアリル基からなる群から選択され、
式(2)中、R3は、ビニル基またはフェニル基であり、R4は、メトキシ基、エトキシ基、およびアリル基からなる群から選択され、R5は、イソプロピル基、tert−ブチル基、ベンジル基、メチルフェニルメチル基、およびアリル基からなる群から選択される、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6] 前記溶媒が、有機溶媒である、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7] 前記有機溶媒が、芳香族炭化水素である、[6]に記載の製造方法。
[8] 前記芳香族炭化水素が、ベンゼンおよび/またはトルエンである、[7]に記載の製造方法。
本発明のホスホン酸誘導体の製造方法は、エステル基含有ホスホン酸誘導体を、超強酸触媒の存在下、溶媒中もしくは無溶媒で反応させる工程を含むものである。
(エステル基含有ホスホン酸誘導体)
反応工程で用いる原料のエステル基含有ホスホン酸誘導体は、下記一般式(2):
nは1〜3、mは0〜2、oは0〜1の自然数であり、n+m+o=3である)
で表されるエステル基含有ホスホン酸誘導体である。
上記式(2)中、R4は、メトキシ基、エトキシ基、またはアリル基であることが好ましい。
上記式(2)中、R5は、イソプロピル基、tert−ブチル基、ベンジル基、メチルフェニルメチル基、またはアリル基であることが好ましい。
反応工程においては酸触媒として超強酸を用いる。超強酸とは、25℃での酸解離定数(pKa)が100%硫酸(pKa=−3.0)よりも小さい酸である。本発明で用いる超強酸の25℃での酸解離定数(pKa)は、−3.5以下であることが好ましく、−4.0以下であることがより好ましく、−5.0以下であることがさらに好ましい。
本発明においては、反応工程は、溶媒中で行ってもよいし、無溶媒で行ってもよい。溶媒を用いる場合には、反応温度条件で液体の状態で存在する有機溶媒であれば用いることができ、例えば、エーテル類、炭化水素、ケトン類等が挙げられ、芳香族炭化水素を用いることが好ましい。
反応工程における反応温度は、特に限定されないが、反応効率や反応速度、副生成物を考慮して、例えば、40℃〜120℃程度であり、好ましくは50℃〜120℃であり、より好ましくは60℃〜120℃である。
上記の反応工程で得られた生成物は、下記一般式(1):
nは1〜3、mは0〜2、oは0〜1の自然数であり、n+m+o=3である)
で表されるホスホン酸誘導体である。
上記式(1)中、R2は、メトキシ基、エトキシ基、またはアリル基であることが好ましい。
本発明のホスホン酸誘導体の製造方法によって得られるホスホン酸誘導体の収率は、原料のエステル基含有ホスホン酸誘導体に対してモル基準で、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましく、90%以上であることがさらにより好ましい。
窒素雰囲気下、反応容器中に表1の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体1.28mmolと、トルエン1mLを加えよく攪拌した。次いで、トリフルオロメタンスルホン酸(TfOH)60μLを加え、100℃で24時間反応させて、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、98%であった。なお、反応の副生成物は、トルエンと反応し、メチルアリルベンゼン(オルト体、パラ体の混合物)が生成した。
酸触媒の使用量を30μL用いて、120℃で反応させた以外は、実施例1と同様にして、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、100%であった。なお、反応の副生成物は、トルエンと反応し、メチルアリルベンゼン(オルト体、パラ体の混合物)が生成した。
溶媒としてトルエンの代わりにベンゼンを用いた以外は実施例2と同様にして、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、100%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応しアリルベンゼンが生成した。
酸触媒としてTfOHを15μL用いて、120℃で反応させた以外は、実施例1と同様にして、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、88%であった。なお、反応の副生成物は、トルエンと反応し、メチルアリルベンゼン(オルト体、パラ体の混合物)が生成した。
溶媒を添加せずに、酸触媒としてTfOHを150μL用いて、80℃で反応させた以外は、実施例1と同様にして、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、98%であった。
酸触媒としてTfOHの代わりに下記式で表される末端にパーフルオロスルホン酸基を有するフッ素系樹脂(固体触媒、ナフィオン)を用いた以外は、実施例5と同様にして、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、98%であった。
酸触媒としてTfOH15μLを用い、溶媒としてトルエンの代わりに水を用いて、140℃で38時間反応させた以外は、実施例1と同様にして、表1の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、94%であった。溶媒として水を用いたため、高温かつ長時間の反応が必要であった。
酸触媒としてTfOHの代わりに濃塩酸1.0mLを用いて、80℃で反応させた以外は、実施例1と同様にして反応させたところ、定量的に反応が進行した。なお、反応の副生成物は、有毒性のクロロメタンが生成した。
アルゴン雰囲気下で反応容器中に表2の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体1mmolと、ベンゼン1mLを加えよく攪拌した。次いで、TfOH40μLを加え、80℃で24時間反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、98%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、ジフェニルメタンが生成した。
表2の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体を用いて、40℃で反応させた以外は、実施例7と同様にして反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、90%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、1,1−ジフェニルエタンが生成した。
80℃で反応させた以外は、実施例8と同様にして反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、95%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、1,1−ジフェニルエタンが生成した。
表2の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体を用いた以外は、実施例7と同様にして反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、100%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、ジフェニルメタンが生成した。
表2の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体を用いた以外は、実施例7と同様にして反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、72%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、ジフェニルメタンが生成した。
表2の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体680.0gを用い、溶媒としてベンゼンの代わりに水269.0gを用い、触媒としてビニルホスホン酸54.0gを用いて、140℃で38時間反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、99%であった。溶媒として水を用いたため、高温かつ長時間の反応が必要であった。なお、反応の副生成物は、メタノールと可燃性ガスのジメチルエーテルが生成した。
表2の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体1 mmolを用い、濃塩酸1mL反応時間を8時反応させて、表2の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、97%であった。なお、反応の副生成物は、有毒性のクロロエタンが生成した。
反応容器中に表3の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体1mmolと、ベンゼン1mLを加えよく攪拌した。次いで、TfOH20.2μLを加え、80℃で24時間反応させて、表3の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、93%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、ジフェニルメタンが生成した。
表3の出発物質に記載のエステル基含有ホスホン酸誘導体を用いた以外は、実施例12と同様にして反応させて、表3の目的物質に記載のホスホン酸誘導体を得た。得られたホスホン酸誘導体の収率を、31P NMRで測定したところ、80%であった。なお、反応の副生成物は、ベンゼンと反応し、ジフェニルメタンが生成した。
Claims (8)
- 下記一般式(1):
nは1〜3、mは0〜2、oは0〜1の自然数であり、n+m+o=3である)
で表されるホスホン酸誘導体の製造方法であって、
下記一般式(2):
nは1〜3、mは0〜2、oは0〜1の自然数であり、n+m+o=3である)
で表されるホスホン酸誘導体を、超強酸触媒の存在下、溶媒中もしくは無溶媒で反応させる工程を含む、ホスホン酸誘導体の製造方法。 - 前記超強酸は、25℃での酸解離定数が100%硫酸よりも小さい酸である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記超強酸が、トリフルオロメタンスルホン酸、フルオロスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸、および末端にパーフルオロスルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 式(1)中、R1、およびR2はそれぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、およびアルコキシ基からなる群から選択され、
式(2)中、R3、R4、およびR5はそれぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。 - 式(1)中、R1は、ビニル基またはフェニル基であり、R2は、メトキシ基、エトキシ基、およびアリル基からなる群から選択され、
式(2)中、R3は、ビニル基またはフェニル基であり、R4は、メトキシ基、エトキシ基、およびアリル基からなる群から選択され、R5は、イソプロピル基、tert−ブチル基、ベンジル基、メチルフェニルメチル基、およびアリル基からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記溶媒が、有機溶媒である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記有機溶媒が、芳香族炭化水素である、請求項6に記載の製造方法。
- 前記芳香族炭化水素が、ベンゼンおよび/またはトルエンである、請求項7に記載の製造方法。
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