JP2023058629A - ハロゲン化ヘテロアルケニル官能化有機化合物及びヘテロアルキル官能化有機化合物並びに当該化合物の製造方法 - Google Patents

ハロゲン化ヘテロアルケニル官能化有機化合物及びヘテロアルキル官能化有機化合物並びに当該化合物の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】トリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物の提供。【解決手段】この課題は、4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロプロペニルオキシ)ベンゼン、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-(3,3,3-トリフルオロプロペニル)フェニルスルフェート等よりなる群から選択されるトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物によって解決される。【選択図】なし

Description

発明の分野
本発明は、ハロゲン化ヘテロアルケニル含有官能基(例えば、トリフルオロプロペニルエーテル、トリフルオロプロペニルチオエーテル、トリフルオロプロペニルアミン置換基などのトリフルオロプロペニル含有官能基)及びハロゲン化ヘテロアルキル含有官能基を有機化合物に導入するための合成方法、並びにこのような方法で得られる反応生成物に関するものである。
関連技術の背景
様々なタイプの置換基、特に、さらなる反応(例えば、重合若しくは誘導体化)が可能な又は有機化合物に所望の物理的若しくは化学的特性を付与することが可能な官能基を含む置換基を含む新規な有機化合物の製造は、化学産業、先端材料産業(電子材料及び被膜を含む)、農業及び製薬産業において大きな関心を集め続けている。よく知られているように、置換又は官能化有機化合物には、溶媒、単量体、合成中間体、活性医薬成分、農薬、除草剤、錯化剤などの多くの異なる最終用途がある。
特に関心のある有機置換基のタイプの一つは、ハロゲン化(例えば、フッ素化)アルケニル又はハロゲン化アルキル部分、例えばトリフルオロプロペニル部分(例えば、構造F3C-CH=CH-に相当するトリフルオロ-1-プロペニル部分、又は構造F3C-C(-)=CH2に相当するトリフルオロ-2-プロペニル部分)を含む置換基であろう。また、ハロゲン化(例えば、フッ素化)アルケニル部分又はハロゲン化(例えば、フッ素化)アルキル部分に結合したヘテロ原子(O、N、S)を有する置換基も興味がもたれている。この種の例示的な置換基としては、トリフルオロプロペニルエーテル、トリフルオロプロペニルチオエーテル、及びトリフルオロプロペニルアミン置換基が挙げられる。例えば、このような置換基は、構造F3C-CH=CH-X-(シス又はトランス形態)又はF3C-C(-X-)=CH2に相当することができ、ここで、XはO(酸素)、S(硫黄)又はNR(ここで、Nは窒素であり、Rは水素又は置換されていてよいアルキル基などの有機部分である)である。
発明の概要
本発明の様々な態様を次のように要約することができるが、これらに限定されない。
態様1:
ハロゲン化有機化合物の製造方法であって、アルコール類、第一級アミン類、第二級アミン類及びチオール類よりなる群から選択される活性水素含有有機化合物と、炭素-炭素二重結合を有するハロゲン化オレフィンとを反応させてハロゲン化有機化合物を製造することを含み、ここで、前記炭素-炭素二重結合の少なくとも1個の炭素はハロゲン及びハロゲン化アルキル基よりなる群から選択される少なくとも1個の置換基で置換されている、前記製造方法。
態様2:
前記ハロゲン化オレフィンが1個、2個、3個、4個又はそれ以上のフッ素原子を含む、態様1に記載の方法。
態様3:
前記ハロゲン化有機化合物が、ハロゲン化ヘテロアルケニル官能化有機化合物(例えば、フッ素化ヘテロアルケニル官能化有機化合物、塩素化ヘテロアルケニル官能化有機化合物、又は塩素化/フッ素化ヘテロアルケニル官能化有機化合物)である、態様1又は2に記載の方法。
態様4:
前記ハロゲン化有機化合物が、ハロゲン化ヘテロアルキル官能化有機化合物(例えば、フッ素化ヘテロアルキル官能化有機化合物、塩素化ヘテロアルキル官能化有機化合物、又は塩素化/フッ素化ヘテロアルキル官能化有機化合物)である、態様1又は2に記載の方法。
態様5:
前記ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合の1個の炭素がフッ素化アルキル基で置換されている、態様1~4のいずれかに記載の方法。
態様6:
前記ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合の1個の炭素がペルフルオロアルキル基で置換されている、態様1~5のいずれかに記載の方法。
態様7:
前記ハロゲン化オレフィンが、次式(1)の構造を有する、態様1~6のいずれかに記載の方法:
CX12=CX34(1)
式中、X1、X2、X3及びX4は、独立して、水素(H)、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)並びにハロゲン化及び非ハロゲン化C1~C20アルキル基よりなる群から選択されるが、ただし、X1、X2、X3及びX4のうちの1つ以上は、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)及びハロゲン化アルキル基よりなる群から選択されるものとする。他の態様では、特に活性水素含有化合物が脂肪族アルコールである場合に、X1、X2、X3又はX4のいずれもBrである。他の態様では、X1、X2、X3又はX4のうちの少なくとも1つはClであり、ハロゲン化オレフィンは、1個、2個、3個、4個又はそれ以上のフッ素原子をさらに含む。
態様8:
前記ハロゲン化オレフィンが、CClF=CH2(VCF)、CH2=CF2(VDF)、CFH=CH2、CF2=CHF、CF3CF=CH2、CF2=CF2(TFE)、CH2=CHCl、CHCl=CHCl、CH2=CCl2、CF2=CFCl;CF2=CHCl、CF3CCl=CH2、CF3CCl=CClH、CF3CH=CCl2、CF3CF=CCl2、CF3CF=CClH、CF3CCl=CFH、CF3CCl=CF2、CF3CCl=CFCl、CF3CF=CFCl、CF3CH=CHCl、CF3CF=CFH、CF3CH=CF2、CF3CF=CF2、CF3CH2CF=CH2、CF3CH=CFCH3、CF3CF=CHCF3、CF3CCl=CHCF3、CF2HCH2CF=CH2、CF2HCH2CF=CHCl及びCF2HCH=CFCH2Clよりなる群から選択される、態様1~7のいずれかに記載の方法。
態様9:
前記ハロゲン化オレフィンとフェノール化合物とを反応させる、態様1~8のいずれかに記載の方法。
態様10:
前記ハロゲン化オレフィンと脂肪族アルコールとを反応させる、態様1~8のいずれかに記載の方法。
態様11:
前記ハロゲン化オレフィンと脂肪族多価アルコール(ポリオール)とを反応させる、態様1~8のいずれかに記載の方法。
態様12:
前記ハロゲン化オレフィンと、少なくとも1個のヒドロキシル基がブロックされかつ少なくとも1個のヒドロキシル基が遊離ヒドロキシル基である複数のヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオールであるマスク脂肪族ポリアルコールとを反応させる、態様1~8のいずれかに記載の方法。
態様13:
前記ハロゲン化オレフィンと第一級アミン又は第二級アミンとを反応させる、態様1~8のいずれかに記載の方法。
態様14:
前記ハロゲン化オレフィンとチオールとを反応させる、態様1~8のいずれかに記載の法。
態様15:
前記反応を塩基性条件下で実施する、態様1~14のいずれかに記載の方法。
態様16:
前記反応を無機塩基の存在下で実施する、態様1~15のいずれかに記載の方法。
態様17:
前記無機塩基がアルカリ金属水酸化物及び炭酸のアルカリ金属塩よりなる群から選択される、態様16に記載の方法。
態様18:
前記反応を液体媒体中で実施する、態様1~17のいずれかに記載の方法。
態様19:
前記液体媒体が1種以上の有機溶媒から構成される、態様18に記載の方法。
態様20:
前記1種以上の有機溶媒が極性非プロトン性有機溶媒よりなる群から選択される、態様19に記載の方法。
態様21:
前記1種以上の有機溶媒が2~190の誘電率を有する極性非プロトン性有機溶媒である、態様19に記載の方法。
態様22:
前記反応を相間移動触媒の存在下で実施する、態様1~21のいずれかに記載の方法。
態様23:
前記フェノール化合物が構造Ar(OH)x(ここで、Arは置換されていてよい芳香族部分であり、xは1以上の整数である)を有する、態様9に記載の方法。
態様24:
xが1、2又は3である、態様23に記載の方法。
態様25:
Arが置換されていてよいフェニル基、置換されていてよいナフチル基、及び置換されていてよいアントリル基よりなる群から選択される、態様23又は24に記載の方法。
態様26:
Arがハロゲン、置換されていてよいアルキル、置換されていてよいヘテロアルキル、置換されていてよいシクロアルキル、置換されていてよいヘテロシクロアルキル、置換されていてよいアルコキシ、置換されていてよいアロキシ、置換されていてよいアリール、置換されていてよいヘテロアリール、シアノ、置換されていてよいカルボキシル、スルフェート、ニトリル、及びニトロよりなる群から選択される1個以上の置換基で置換された芳香族部分である、態様23~25のいずれかに記載の方法。
態様27:
前記活性水素含有有機化合物と前記ハロゲン化オレフィンとを、約5℃~約200℃の温度、又は約20℃~約120℃の温度で、約0.5時間~約120時間にわたって反応させる、態様1~26のいずれかに記載の方法。
態様28:
前記活性水素含有有機化合物と前記ハロゲン化オレフィンとを、(活性水素含有有機化合物のモル数)/x:ハロゲン化オレフィンのモル数(ここで、xは活性水素含有有機化合物の1モル当たりの活性水素の数であり、約1:8~約8:1である)の化学量論的比で反応させる、態様1~27のいずれかに記載の方法。
態様29:
次式(I)のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物:
Ar(OCR1=CHR2x(I)
式中、Arは置換されていてよい芳香族部分であり、xは1以上の整数であり、R1はCF3であり、R2はHであるか、又はR1はHであり、R2はCF3であるかのいずれかである。
態様30:
xが1、2又は3である、態様29に記載のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物。
態様31:
Arが置換されていてよいフェニル基、置換されていてよいナフチル基、及び置換されていてよいアントリル基よりなる群から選択される、態様29又は30に記載のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物。
態様32:
Arがハロゲン、アルキル、シアノ、スルフェート、ニトリル及びニトロよりなる群から選択される1個以上の置換基で置換された芳香族部分である、態様29~31のいずれかに記載のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物。
態様33:
前記トリフルオロプロペニル置換芳香族化合物が、4-クロロフェニル-3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロプロペニルオキシ)ベンゼン、4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-(3,3,3-トリフルオロプロペニル)フェニルスルフェート、4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニル硫酸ナトリウム塩よりなる群から選択される、態様29~32のいずれかに記載のトリフルオロプロペニル置換芳香族化合物。
態様34:
次の一般構造(I)に相当するハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート:
12HC-CX34-O-R-O-C(=O)-CR1=CH2 (I)
式中、Rは有機部分であり、X1、X2、X3及びX4は水素、ハロゲン、アルキル又はハロアルキルから独立して選択されるが、ただし、X1、X2、X3又はX4の少なくとも1つはハロゲン又はハロアルキル基であるものとし、R1は水素又はメチル又はフッ素である。
態様35:
1、X2、X3又はX4の少なくとも2つが、ハロゲン及びハロアルキル基よりなる群から選択される、態様34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様36:
1、X2、X3又はX4の少なくとも2つがフッ素及びフルオロアルキル基よりなる群から選択される、態様34又は35に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様37:
1、X2、X3又はX4の少なくとも1つがフッ素又はフルオロアルキル基である、態様34~36のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様38:
1、X2、X3及びX4のそれぞれがハロゲン又はハロアルキル基である、態様34~37のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様39:
1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8ハロアルキル基である、態様34~38のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様40:
1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8フルオロアルキル基である、態様34~39のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様41:
(a)X1が塩素であり、X2、X3及びX4がフッ素である、又は(b)X3が塩素であり、X1、X2及びX4がフッ素である、態様34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様42:
Rがアルキレンセグメント又はポリ(オキシアルキレン)セグメントである、態様34~41のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様43:
Rがエチレンセグメント又はポリ(オキシエチレン)セグメントである、態様34~42のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様44:
Rが-[CH2CH2O]n-CH2CH2-であり、nが0又は1~10の整数である、態様34~43のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様45:
部分X12HC-CX34-O-R-O-が900ダルトン以下の分子量を有する、態様34~44のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様46:
Rが非ハロゲン化有機部分である、態様34~45のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様47:
Rが1個以上の酸素原子を含有していてよい脂肪族有機部分である、態様34~46のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様48:
Rが1個以上のエーテル酸素原子を含有していてよい飽和脂肪族有機部分である、態様34~47のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様49:
次の一般構造(II)に相当するハロアルケニルエーテル(メタ)アクリレート:
12C=CX3-O-R-O-C(=O)-CR1=CH2 (II)
式中、Rは有機部分であり、X1、X2、X3は水素、ハロゲン、アルキル、又はハロアルキルから独立して選択されるが、ただし、X1、X2、又はX3の少なくとも1つがハロゲン又はハロアルキル基であるものとし、R1は水素又はメチル又はフッ素である。
態様50:
1、X2、X3又はX4の少なくとも2つがハロゲン及びハロアルキル基よりなる群から選択される、態様49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様51:
1、X2、X3又はX4の少なくとも2つがフッ素及びフルオロアルキル基よりなる群から選択される、態様49又は50に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様52:
1、X2、X3又はX4の少なくとも1つがフッ素又はフルオロアルキル基である、態様49~51のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様53:
1、X2、X3及びX4のそれぞれがハロゲン又はハロアルキル基である、態様49~52のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様54:
1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8ハロアルキル基である、態様49~53のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様55:
1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8フルオロアルキル基である、態様49~54のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様56:
(a)X1が塩素であり、X2、X3及びX4がフッ素である、又は(b)X3が塩素であり、X1、X2及びX4がフッ素である、態様49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様57:
Rがアルキレンセグメント又はポリ(オキシアルキレン)セグメントである、態様49~56のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様58:
Rがエチレンセグメント又はポリ(オキシエチレン)セグメントである、態様49~57のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様59:
Rが-[CH2CH2O]n-CH2CH2-であり、nが0又は1~10の整数である、態様49~58のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様60:
部分X12HC-CX34-O-R-O-が900ダルトン以下の分子量を有する、態様49~59のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様61:
Rが非ハロゲン化有機部分である、態様49~60のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
態様62:
Rが1個以上の酸素原子を含有していてよい脂肪族有機部分である、態様49~61のいずれかに記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
本発明の特定の態様において、トリフルオロプロペニルエーテル含有化合物の合成は、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-1-プロペン(以下、12333zdという)の存在下で、適当なアルコールと塩基とを反応させることによって達成できる。アルコールは、脂肪族アルコール(例えば、脂肪族モノアルコール又は脂肪族ポリアルコール)であってもよいし、芳香族アルコール(例えば、フェノール化合物)であってもよい。置換フェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテルの製造のための代表例は、以下の一般式(1)で提供される(式中、Xは水素又はハロ、アルキル、アルコキシ、シアノ、スルフェート、ニトリル、ニトロ等の置換基であってもよい):
Figure 2023058629000001
この一般的な例では、置換フェノールであるX-ArOHとトランス-(E)-1233zdとを、炭酸カリウム(K2CO3)のDMSO溶媒溶液の存在下で高温で反応させると、置換フェニル3,3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテルであるX-Ar-O-CH=CH-CF3(ここで、Arはフェニルである)が得られる。また、シス-(Z)-1233zdも同様に有効なトリフルオロプロペニル部分の供給源である。
本発明の別の態様において、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-1-プロペンをトリフルオロプロペン部分の供給源として使用し、生成物は対応する3,3,3,3-トリフルオロ-2-プロペンフェニルエーテルである。代表的な例を以下一般式(2)で与える。
Figure 2023058629000002
本発明の方法に従って製造されたハロゲン化ヘテロアルケニル官能化有機化合物及びハロゲン化ヘテロアルキル官能化有機化合物は、合成中間体及び単量体(ハロゲン化化合物が硬化反応又は重合反応に関与して重合体を形成することができるビニル基、ビニリデン基、(メタ)アクリレート基又は活性水素含有官能基(例えばヒドロキシル)などの少なくとも1個の官能基を含む場合)を含めた多くの用途で有用である。このような用途は、弁護士名簿番号IR4328A、IR4328B及びIR4328Cとして同時に出願された米国仮出願においてさらに詳細に記載されている。これらの各開示の全体は、全ての目的のために参照により本明細書において援用される。
本発明の所定の態様の詳細な説明
ハロゲン化オレフィン
本発明の方法は、ハロゲン化オレフィン(例えば、フッ素化オレフィン)を反応剤として採用する。本明細書で使用するときに、用語「ハロゲン化オレフィン」とは、少なくとも1個の炭素-炭素二重結合と少なくとも1個のハロゲン原子(Cl、F、Br、I)とを含む有機化合物をいう。本明細書で使用するときに、用語「フッ素化オレフィン」とは、少なくとも1個の炭素-炭素二重結合と少なくとも1個のフッ素原子(及び任意に、フッ素以外の1個以上のハロゲン原子、特に1個以上の塩素原子)とを含む有機化合物をいう。
ハロゲン化オレフィンは、臭素原子、塩素原子、フッ素原子、ヨウ素原子などの1個、2個、3個以上のハロゲン原子、又はそれらの組み合わせ(例えば、少なくとも1個のフッ素原子及び少なくとも1個の塩素原子)を含むことができる。特定の実施形態では、ハロゲン化オレフィンは、ハロゲン化オレフィン中に存在する炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子の少なくとも1個が少なくとも1個のハロゲン原子で置換されている。しかしながら、他の実施形態では、ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子のいずれかに結合したハロゲン原子を含まないが、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子の少なくとも1個が少なくとも1個のハロゲン化アルキル基で置換されている。好適なフッ素化オレフィンとしては、1個、2個、3個以上のフッ素(F)原子を含むオレフィンが挙げられる。フッ素原子は、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子の一方又は両方で置換されていてよく、及び/又は炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子の一方又は両方に結合しているアルキル基などの部分に置換基として存在していてもよい。例えば、フッ素化オレフィンは、1個以上のフルオロアルキル(例えば、ペルフルオロアルキル)基、例えば、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、フルオロエチル、ジフルオロエチル、トリフルオロエチル、テトラフルオロエチル、ペルフルオロエチル、フルオロプロピル、ジフルオロプロピル、トリフルオロプロピル、テトラフルオロプロピル、ペンタフルオロプロピル、ヘキサフルオロプロピル、ペルフルオロプロピルなど、及びそれらのアナログを含むことができ、ここで、フッ素原子の一部及び/又は水素原子の1個以上は、他のハロゲン原子(例えばCl)で置換されている。フッ素化オレフィンは、フッ素以外の1個以上のハロゲン原子、特に1個以上の塩素(Cl)、ヨウ素(I)及び/又は臭素(Br)原子を含むことができる。本発明の特定の実施形態では、ハロゲン化オレフィン又はフッ素化オレフィンは、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子が少なくとも1個の塩素原子で置換されていてよい。本発明のさらなる実施形態では、ハロゲン化オレフィン又はフッ素化オレフィンは、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子が少なくとも1個の水素原子で置換されていてよい。本発明におけるハロゲン化オレフィン反応剤としては、例えば、フルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィン、クロロオレフィン、ヒドロクロロオレフィン、クロロフルオロオレフィン、ヒドロクロロフルオロオレフィンの全てを使用することができる。好適なフッ素化オレフィンの種類としては、フルオロエチレン、クロロフルオロエチレン、フルオロプロペン、クロロフルオロプロペン、フルオロブテン、クロロフルオロブテン、フルオロペンテン、クロロフルオロペンテン、フルオロヘキセン、クロロフルオロヘキセンなどが挙げられる。他の好適なフッ素化オレフィンとしては、シクロフルオロブテン、シクロクロロフルオロブテン、シクロフルオロペンテン、シクロクロロフルオロペンテン、シクロフルオロヘキセン、及びシクロクロロフルオロヘキセン、例えば1-クロロ-2,3,3-トリフルオロシクロブテン、1,2-ジクロロテトラフルオロシクロブテン、ヘキサフルオロシクロブテン、1H-ヘプタフルオロシクロペンテン、1-クロロ-3,3,4,5,5,5-ヘキサフルオロシクロペンテン、1-クロロヘプタフルオロシクロペンテン、オクタフルオロシクロペンテン、1,2-ジクロロヘキサフルオロシクロペンテン、1,2,3-トリクロロペンタフルオロシクロペンテン、ペルフルオロシクロヘキセン、1,2-ジクロロオクタフルオロシクロヘキセン、1H-ペルフルオロシクロヘキセンなどが挙げられる。本発明の様々な実施形態において、ハロゲン化オレフィンは、2個、3個、4個、5個、6個以上の炭素原子、例えば、2~20個の炭素原子、2~8個の炭素原子、2~6個の炭素原子又は2~4個の炭素原子を含む。
本発明の特定の態様によれば、ハロゲン化オレフィンは、次式(1)の構造を有することができる。
CX12=CX34(1)
式中、X1、X2、X3及びX4は、独立して、水素(H)、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)及びハロゲン化及び非ハロゲン化C1~C20アルキル基よりなる群から選択されるが、ただし、X1、X2、X3及びX4のうちの1つ以上は、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)及びハロゲン化アルキル基(例えば、C1~C20ハロゲン化アルキル基、特に、1個、2個、3個、4個又はそれ以上のハロゲン原子、特に、F及び/又はClを含むハロゲン化アルキル基、例えば、塩素化アルキル基、トリフルオロメチルなどのフッ素化アルキル基、及び塩素化/フッ素化アルキル基)よりなる群から選択されるものとする。一実施形態では、ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子が臭素原子で置換されていない。他の実施形態では、ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子が臭素原子で置換されており、かつ、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子が臭素原子以外の1個以上のハロゲン原子で置換されている。
本発明で使用するのに適したハロゲン化オレフィンの具体的な代表例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
CClF=CH2(VCFという場合がある)
CH2=CF2(VDFという場合がある)
CFH=CH2
CF2=CHF
CF3CF=CH2
CF2=CF2(TFEという場合がある)
CF2=CHCl
CF3CCl=CH2
CF3CH=CHCl
CF3CF=CFH
CF3CH=CF2
CF3CF=CF2
CF3CH2CF=CH2
CF3CH=CFCH3
CF3CF=CHCF3
CF3CCl=CHCF3
CF2HCH2CF=CH2
CF2HCH2CF=CHCl
CF2HCH=CFCH2Cl
CH2=CHCl
CHCl=CHCl
CH2=CCl2
CF2=CFCl;
CF3CCl=CH2
CF3CCl=CClH
CF3CH=CCl2
CF3CF=CCl2
CF3CF=CFCl
CF3CF=CClH
CF3CCl=CFH
CF3CCl=CF2
CF3CCl=CFCl。
前記ハロゲン化オレフィンの可能な全ての異性体(例えば、E又はZの異性体)を使用することができる。
一実施形態では、クロロ置換トリフルオロプロペニル化合物をハロゲン化オレフィンとして使用する。好適クロロ置換トリフルオロプロペニル化合物としては、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-1-プロペン(1233zdとしても知られている)及び2-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-1-プロペンが挙げられる。1-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-1-プロペンのシス又はトランス異性体のいずれかを使用できる(すなわち、トランス-(E)-1233zd又はシス-(Z)-1233zd)。
本発明の様々な実施形態において、ハロゲン化オレフィン反応剤は、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、又はさらには100%の純度(重量%で計算される)を有していてもよい。このようなハロゲン化オレフィンを製造し、精製する方法は、当該技術分野でよく知られている。さらに、好適なハロゲン化オレフィンは、商業的な供給源、例えばThe Arkema Groupから入手可能である。
活性水素含有有機化合物
本発明の方法で利用される活性水素含有有機化合物は、アルコール、第一級アミン、第二級アミン、及びチオールよりなる群から選択できる。活性水素含有有機化合物は、1分子当たり1個以上の活性水素(例えば、1分子あたり1個、2個、3個、4個、5個以上の活性水素)を含むことができる。このような活性水素は、ヒドロキシル基(-OH)、チオール基(-SH)、及び/又は第一級若しくは第二級アミン基(-NH2若しくは-NH-であり、各開放結合は炭素原子に対するものである)の形態であってもよい。なお、所定の反応条件下(例えば、反応が塩基によって触媒又は促進される場合)では、活性水素含有有機化合物は、脱プロトン化又は部分的に脱プロトン化された形態(例えば、-O-、-S-)で存在することができる。活性水素含有有機化合物は、単量体、オリゴマー又は重合体とすることができる。活性水素含有有機化合物中に存在してもよい炭素原子の数に関して特に知られている制限はないが、本発明の様々な実施形態では、活性水素含有有機化合物は、1~30個又は2~20個の炭素原子から構成されていてもよい。
用語「アルコール」とは、有機部分が少なくとも1個のヒドロキシル基(-OH)で置換された有機化合物をいう。用語「チオール」とは、有機部分が少なくとも1個のチオール基(-SH)で置換された有機化合物をいう。用語「第一級アミン」とは、有機部分が少なくとも1個の-NH2基で置換された有機化合物をいう。用語「第二級アミン」とは、有機部位上の置換基として、又は環状有機構造の一部として、少なくとも1個の-NH-基を含有する有機化合物をいう(ここで、窒素原子は2個の炭素原子に結合している)。
活性水素含有有機化合物の有機部分は特に限定されず、例えば、置換されていてよいアルキル基、置換されていてよいヘテロアルキル基、置換されていてよいアルキレン基、置換されていてよいヘテロアルキレン基、置換されていてよいアリール基、置換されていてよいヘテロアリール基、置換されていてよいシクロアルキル基、又は置換されていてよいヘテロシクロアルキル基とすることができる。
本明細書で使用するときに、用語「アルキル」は、直(線状)鎖及び分枝鎖を含む飽和脂肪族炭化水素を含むものと定義される。いくつかの実施形態では、アルキル基は、1~20個の炭素原子、1~10個の炭素原子、1~6個の炭素原子、又は1~4個の炭素原子を有する。アルキル基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の適切な置換基で置換されていてもよい。ヘテロアルキル基(例えば、1個以上のエーテル、チオエーテル、又はアミノ結合を含むアルキル基)を与えるように、酸素、硫黄、リン、及び窒素(第三級アミン部分の形態)などのヘテロ原子がアルキル基中に存在してもよい。ヘテロアルキル基の例示的な例としては、-CH2CH2N(CH32及び-CH2CH2OCH2CH2CH3が挙げられる。
本明細書で使用するときに、用語「アルケニル」とは、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する脂肪族炭化水素をいい、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する直鎖及び分岐鎖が含まれる。いくつかの実施形態では、アルケニル基は、2~20個の炭素原子、2~10個の炭素原子、2~6個の炭素原子、3~6個の炭素原子、又は2~4個の炭素原子を有する。アルケニル基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の適切な置換基で置換されていてもよい。活性水素含有有機化合物がアルケニル基を含む場合には、アルケニル基は、純粋なE形態、純粋なZ形態、又はそれらの任意の混合物として存在することができる。ヘテロアルキレン基(例えば、1つ以上のエーテル、チオエーテル、又はアミノ結合を含むアルキレン基)を与えるように、酸素、硫黄、及び窒素などのヘテロ原子(第三級アミン部位の形態)がアルキレン基中に存在してもよい。
本明細書で使用するときに、用語「シクロアルキル」とは、飽和又は不飽和、非芳香族、単環式又は多環式(例えば、二環式など)の炭化水素環(例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルなどの単環式、又はスピロ系、融合系、架橋系などの二環式)をいう。シクロアルキル基は、3~15個の炭素原子を有することができる。いくつかの実施形態では、シクロアルキルは、任意に、1個、2個以上の非累積的な非芳香族二重結合又は三重結合及び/又は1~3個のオキソ基を含んでいてもよい。また、シクロアルキルの定義に含まれるのは、1個以上の芳香族環(アリール及びヘテロアリールを含む)がシクロアルキル環に融合した部分である。シクロアルキル基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の好適な置換基で置換されていてもよい。
本明細書で使用するときに、用語「アリール」とは、共役π電子系を有する全炭素単環式又は縮合環式多環芳香族基をいう。アリール基は、例えば、環内に6、10又は14個の炭素原子を有していてもよい。好適なアリール基の例としては、フェニル、ナフチル及びアントリルが挙げられる。1個以上のアリール基を含む化合物の例としては、4-(2-アクリロキシエトキシ)-2-ヒドロキシベンゾフェノン、3-アリル-4-ヒドロキシアセトフェノン、及び4-メタクリロキシ-2-ヒドロキシベンゾフェノンが挙げられる。アリール基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の好適な置換基で置換されていてもよい。
本明細書で使用されるときに、用語「ヘテロアリール」とは、少なくとも1個の環中にO、S及びNからそれぞれ独立して選択される1個以上のヘテロ原子環員(環形成原子)を有する単環式又は融合環多環式芳香族ヘテロ環式基をいう。ヘテロアリール基は、1~13個の炭素原子を含む5~14個の環形成原子と、O、S及びNから選択される1~8個のヘテロ原子とを有していてもよい。ヘテロアリール基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の好適な置換基で置換されていてもよい。
本明細書で使用するときに、用語「ヘテロシクロアルキル」とは、1~14個の環形成性炭素原子とO、S及びNから独立して選択される1~10個の環形成性ヘテロ原子とを含む、単環式又は多環式[スピロ系、融合系、又は架橋系、例えば二環式環系を含めて、互いに融合した2個以上の環を含む]の飽和又は不飽和非芳香族4~15員環系をいう。ヘテロシクロアルキル基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の好適な置換基で置換されていてよい。
上記のいずれかの有機部分において置換基として存在してもよい基の好適なタイプは、以下のうちの1つ以上を含む:ハロ(F、Cl、Br、I)、アルキル、アリール、アルコキシ、シアノ(-CN)、カルボキシル(-C(=O)R(ここでRはアルキル、アリールなどの有機置換基である)、カルボン酸(-C(=O)OH)、シクロアルコキシ、アリールオキシ、第三級アミノ、硫酸塩(-SO3M、ここでMはアルカリ金属又はアンモニウムである)、オキソ、ニトリルなど。
本明細書で使用するときに、用語「ハロ」又は「ハロゲン」基は、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素を含むものと定義される。
本明細書で使用するときに、用語「アルコキシ」とは、-O-アルキル基をいう。アルコキシ基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の好適な置換基で置換されていてもよい。
本明細書で使用するときに、用語「シクロアルコキシ」又は「シクロアルキルオキシ」とは、-O-シクロアルキル基をいう。シクロアルコキシ基又はシクロアルキルオキシ基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の適当な置換基で置換されていてもよい。
ここで使用するときに、用語「アリールオキシ」とは、-O-アリール基をいう。アリールオキシ基の例は、-O-フェニル[すなわち、フェノキシ]である。アリールオキシ基は、任意に、1個以上(例えば、1~5個)の好適な置換基で置換されていてもよい。
本明細書で使用するときに、用語「オキソ」とは、=Oをいう。オキソが炭素原子上で置換されている場合には、これらは一緒になってカルボニル部分[-C(=O)-]を形成する。オキソが硫黄原子上で置換されている場合には、これらは一緒になってスルフィニル部分[-S(=O)-]を形成する。2個のオキソ基が硫黄原子上で置換されている場合には、これらは一緒になってスルホニル部分[-S(=O)2-]を形成する。
本明細書で使用するときに、用語「置換されていてよい」とは、置換が任意であることをいい、したがって、置換されていない原子及び置換された原子又は部分の両方を含む。「置換された」原子又は部分は、指定された原子又は部分上の任意の水素が、指定された原子又は部分の通常の原子価を超えないこと、及びその置換が安定な化合物をもたらすことを条件として、指定された原子又は部分上の任意の水素が、指定された置換基からの選択で置換できることを示す(指定された原子又は部分上の全ての水素原子が指定された置換基からの選択で置換されることを上限とする)。例えば、フェニル基(-C65)が置換されていてよい場合には、フェニル環上の5個までの水素原子を置換基で置換することができる。
本発明の特定の実施形態では、活性水素含有有機化合物は、一般構造Q(YH)xに相当し、ここで、Qは置換又は無置換有機部分(例えば、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール及びその置換変種)であり、YはO、S又はNR(ここで、RはH又は置換されていてよいアルキル基などの置換又は非置換の有機部分)であり、xは1以上の整数(例えば、1~10、1~5又は1~3)である。このような化合物では、各Y部分の酸素原子、硫黄原子又は窒素原子がQの炭素原子に結合している。xが2以上の整数である場合には、Y部分は互いに同じであっても異なっていてもよい。
例えば、活性水素含有有機化合物は、次の一般式に相当することができる:
Ar(OH)x
式中、Arは、置換又は非置換の芳香族基であり、xは1以上の整数(例えば、1、2又は3)である。特定の実施形態では、Arは、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、アントリル基、及び置換アントリル基よりなる群から選択される。Arは、芳香族環の任意の位置において1個以上の置換基で置換されたフェニル基などの芳香族部分であってもよく、置換基は、例えば、ハロゲン、アルキル、シアノ、スルフェート及びニトロよりなる群から選択できるが、上記の追加の種類の置換基のいずれかを使用してもよい(単独で又は組み合わせて)。
本発明の他の実施形態では、活性水素含有有機化合物は、脂肪族ポリアルコール、すなわち、1分子当たり2個以上のヒドロキシル基(例えば、1分子当たり2~6個のヒドロキシル基)を有する脂肪族アルコールとすることができ、これは「ポリオール」と呼ばれることもある。反応条件(例えば、脂肪族ポリアルコール及びハロゲン化オレフィンの化学量論)を制御することにより、ヒドロキシル基の全てを反応させてもよいし、ヒドロキシル基の一部のみを反応させてもよい。部分的に反応した生成物は、少なくとも1個のハロゲン化(例えば、フッ素化)アルケニル基又はアルキル基を含むが、さらなる反応(例えば、イソシアネート又はカルボン酸又は無水物などのハロゲン化オレフィン以外のヒドロキシル反応性化合物との反応など)に依然として利用可能である又は水素結合などに関与できる(それによって生成物の特性を変化させる)生成物を得ることが望まれる場合に関心を持たれる場合がある。好適な脂肪族ポリアルコールの例としては、C2~C18脂肪族ジオール(ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールなどのグリコール及びオリゴマーグリコールを含む)、糖類、糖アルコール、グリセロール、ペンタエリトリット、脂肪族トリオール(例えば、トリヒドロキシブタン及びトリヒドロキシペンタン)、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジペンタエリトリット及びそれらのアルコキシル化誘導体(例えば、脂肪族ポリアルコールのいずれかが、脂肪族ポリアルコール1モル当たり、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドなどのアルキレンオキシド1~750モル(例えば、1~30モル)と反応した場合)が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の他の態様によれば、活性水素含有有機化合物は、2個以上の活性水素含有官能基を含んでいてもよく、ここで、少なくとも1個の活性水素含有官能基はマスク/ブロックされ、少なくとも1個の活性水素含有官能基は保護されていない形態で残り、ハロゲン化オレフィンとの所望の反応に関与することができる。あるいは、保護されていない活性水素含有官能基を、まず、別の反応剤と反応させて、活性水素を含む中間体(例えば、ヒドロキシル基の形態)を得、その後これをハロゲン化オレフィンと反応させることができる。例えば、保護されていない活性水素含有官能基をアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド)の1種以上の等価物と反応させて、ヒドロキシル基を含むアルコキシル化中間体を形成してもよく、その後、これをハロゲン化オレフィンと反応させる。
このような反応に続いて、マスク/ブロックされた活性水素含有官能基は、任意に脱保護され、それによって少なくとも1個の活性水素含有官能基を生成することができる。マスキング又はブロッキング基を除去するために、当該技術分野で知られている任意の方法を利用することができる。例えば、アセタール保護基又はケタール保護基は、中間体を水性酸で処理することによって除去できる。別の例として、ベンジル保護基は、水素化を使用して除去できる。
再生された活性水素含有官能基を、所望により、例えば、活性水素含有官能基との反応性を有する少なくとも1個の官能基を含む反応剤とさらに反応させることができる。他の実施形態では、少なくとも1個の活性水素含有官能基は、反応性官能基(例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド又はアリル官能基)を活性水素含有有機化合物中に導入するようにマスク/ブロックされる。反応性官能基は、例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、アリル基などの硬化又は重合可能な部位を与えるように、ハロゲン化オレフィンとの反応後にその場に残しておくことができる。
マスク/ブロックポリオールの例としては、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メタノール(ソルケタールとしても知られている)、4-ヒドロキシメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン(グリセリンカーボネートとしても知られている)、メタクリル酸ヒドロキシエチル(HEMA)、ポリ(メタクリル酸エトキシエチル)、例えばアクリル酸HEMA-10、2-ヒドロキシエチル又はHEA、ヒドロキシポリエトキシ(10)アリルエーテルなどのヒドロキシポリエトキシアリルエーテル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3-フェノキシ-2-ヒドロキシプロピル、ペンタエリトリットトリアクリレート、ポリ(プロピレングリコール)300メタクリレートなどのポリ(プロピレングリコール)メタクリレート、1,1,1,1-トリメチロールプロパンジアリルエーテル(純粋又はモノ/ジ/トリアリル混合物)、1,1,1-トリメチロールプロパンモノエーテル、グリセロールモノメタクリレート、N-(2-ヒドロキシプロピル)メタクリルアミド、ヒドロキシポリエトキシアリルエーテル、1-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロピルスルホン酸ナトリウム、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド、カルボン酸で部分的にエステル化されたポリオールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の特定の実施形態では、ハロゲン化オレフィンとの反応のために、ヒドロキシル基の1個以上が遊離状態で残っている状態で、ヒドロキシル基のうちの1個以上がマスク又はブロックされた脂肪族ポリアルコールが採用される。ブロック/マスクされたポリアルコールがハロゲン化オレフィンと反応した後に、ブロッキング/マスキング基(保護基と呼ばれることもある)は、1個以上の遊離ヒドロキシル基を生成するように任意に除去されてもよい。ヒドロキシル基をマスクするのに好適である有機化学の分野で知られているブロッキング試薬又はマスキング試薬又は技術のいずれかを本発明において採用することができる。しかしながら、典型的には、マスクされた脂肪族ポリアルコールとハロゲン化オレフィンとを反応させるために使用される条件下では安定な状態を保持する(すなわち、有意な程度まで除去されない)ブロッキング基又はマスキング基を採用することが望ましいであろう。例えば、マスクされた脂肪族ポリアルコール/ハロゲン化オレフィン反応の間に塩基性触媒を使用する場合には、ブロッキング/マスキング基は、このような塩基性条件下で脱ブロッキング又は脱マスキングに対して抵抗性を有する必要がある。好適なブロッキング/マスキング基の例としては、シリルエーテル基、アセタール基、ケタール基、ベンジル基等が挙げられるが、これらに限定されない。ブロック/マスクされた脂肪族多価アルコールの具体例としては、ソルケタールが挙げられ、ここではグリセロールの2個のヒドロキシル基がケタール基を介してブロックされ、他のヒドロキシル基は遊離であり、本発明に従ってハロゲン化オレフィンと反応する。ヒドロキシル官能基に適した保護基の他の例としては、アセチル(Ac)、ベンゾイル(Bz)、β-メトキシエトキシメチルエーテル(MEM)、ジメトキシトリチル(DMT)、メトキシメチルエーテル(MOM)、メトキシトリチル(MMT)、p-メトキシベンジルエーテル(PMB)、メチルチオメチルエーテル、ピバロイル(Piv)、テトラヒドロピラニル(THP)、テトラヒドロフリル(THF)、トリチル(トリフェニルメチル、Tr)、シリルエーテル、メチルエーテル、第三級アルキルエーテル及びエトキシエチルエーテル(EE)が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の一実施形態では、1分子当たり3個以上のヒドロキシル基を含む脂肪族ポリアルコールをアルデヒド又はケトンと反応させてアセタール又はケタールを形成し、ここで、2個又は3個の炭素原子で分離された脂肪族ポリアルコールのヒドロキシル基の2個がアルデヒド又はケトンと反応して環状アセタール又はケタールを含む構造を形成している。
同様に、本発明において出発物質として使用される活性水素含有化合物中に存在してもよい他のタイプの活性水素含有官能基(例えば、チオール基、第一級アミン基、第二級アミン基)は、当該技術分野で知られているいずれかのマスキング/ブロッキング技術を用いてマスキング又はブロックされてもよい。その後、依然として存在する1個以上の非ブロック活性水素含有官能基をハロゲン化オレフィンと反応させてハロゲン化中間体を得ることができ、その後、このハロゲン化中間体を脱ブロック化(脱マスク化)して、1個以上の活性水素含有官能基を得ることができる(その後、これをさらなる反応又は誘導体化のために利用できる)。好適なアミン保護基としては、例えば、カルボベンジルオキシ(Cbz)基、p-メトキシベンジルカルボニル(Moz又はMeOZ)基、t-ブチルオキシカルボニル(BOC)基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル(FMOC)基、アセチル(Ac)、ベンゾイル(Bz)基、ベンジル(Bn)基、カルバメート基、p-メトキシベンジル(PMB)基、3,4-ジメトキシベンジル(DMPM)基、p-メトキシフェニル(PMP)基、トシル(Ts)基、トリクロロエチルクロロホルメート(Troc)基、スルホンアミド(例えばノシル基及びNps)基等が挙げられる。
出発物質として使用することができる特定の好適なフェノール化合物としては、実施例に記載されたフェノール化合物が挙げられる。出発物質として使用してもよい特定の好適な第二級アミンは、実施例に記載された第二級アミンが挙げられる。また、活性水素含有有機化合物としては、アミノ酸も有用である。
ハロゲン化オレフィンとの反応後に、活性水素含有有機化合物の1個以上の活性水素(すなわち、-YH部分の1個以上の水素の1個以上)を、アルケニル基又はアルキル基(例えば、-CF=CH2、-CF2CFHCF3、-CF2CFClH、-CF2CClH2、-CF2CF2H、-CH=CHCF3又は-C(CF3)=CH2)で置換する。特定の実施形態では、活性水素含有有機化合物の活性水素の全てを、アルケニル基又はアルキル基で置換する。このような実施形態では、得られるハロゲン化有機化合物を一般構造Q(Y-Alk)nで表すことができる(ここで、Q、Y及びnは上記と同じ意味を有し、Alkはハロゲン化アルケニル基又はハロゲン化アルキル基である)。他の実施形態(n=2以上)では、活性水素含有有機化合物の活性水素の全てがハロゲン化アルケニル基又はハロゲン化アルキル基で置換されるわけではない。このような実施形態では、得られるハロゲン化有機化合物は、Q(YH)n-m(Y-Alk)mで表すことができ、ここで、Q、Y及びnは上記と同じ意味を有し、mは1~n-1の整数であり、Alkはハロゲン化アルケニル基又はハロゲン化アルキル基である。YがNHである実施形態では、NHの水素原子は、同様にハロゲン化アルケニル基又はハロゲン化アルキル基で置換されていてもよいし、置換されていなくてもよい。
理論によって限定しようとするものではないが、本発明の反応は、ハロゲン化オレフィンの二重結合にわたって活性水素含有有機化合物の活性水素含有官能基が付加されることによって進行すると考えられる。このような反応は、ハロゲン化アルキル基を形成する(すなわち、ハロゲン化オレフィンは、形成された生成物内に存在するハロゲン化アルキル基に変換される)。典型的には、活性水素含有官能基のヘテロ原子(例えば、ヒドロキシル基の酸素原子)は、好ましくは、ハロゲン化オレフィンの炭素-炭素二重結合に関与する炭素のうちの「ハロゲンヘビー」な炭素原子(すなわち、その炭素はそれに結合しているハロゲン原子が最大数である)に結合するようになる。所定の場合には、異なる生成物の混合物が得られ、その際、活性水素含有官能基のヘテロ原子は、炭素-炭素二重結合に関与する炭素原子のそれぞれに結合するようになる。アルケニル基は、ハロゲン化アルキル基からのヒドロハライドの除去により得られる。このような除去は、反応媒体の塩基性を高めることが有利な場合がある。
上記変換は、以下のように一般的に例示できる。
初期反応:R-OH+ZXC=CZ2→(R-O)ZXC-CZ2
除去:(R-O-)ZXC-CHZ2→(R-O-)ZC=CZ2+HX
R=有機部分(例えば、アルキル、アリール)
X=ハロゲン(例えば、F、Cl)
Z=水素、ハロゲン化又は非ハロゲン化有機部分、ハロゲン。
本発明は、例えば、次式(I)のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物の製造を可能にする:
Ar(OCR1=CHR2x (I)
式中、Arは置換又は非置換の芳香族部分であり、xは1以上の整数(例えば、1、2又は3)であり、R1はCF3であり、かつ、R2はHである、又はR1はHであり、かつ、R2はCF3である。
Arは、フェニル、置換フェニル、ナフチル、置換ナフチル、アントリル、及び置換アントリルよりなる群から選択できる。Arは、1個以上の置換基で置換されたフェニル等の芳香族部分であってもよく、例えば、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、シアノ、スルフェート及びニトロよりなる群から選択される1個以上の置換基で置換されたフェニル等の芳香族部分であってもよい。このような1個以上の置換基は、トリフルオロプロペニル基の酸素原子に結合した炭素原子以外の芳香族環の炭素原子のいずれかに結合していてもよい。ここで、Arは置換フェニル基であり、x=1であり、例えば、置換基は、フェニル環の2、3、4、5及び/又は6位に存在していてもよい(トリフルオロプロペニル基はフェニル環の1位に存在する)。
本発明に従って製造することができるハロゲン化有機化合物の具体例としては、ソルケタール、グリセリンカーボネート、アミノエタノール、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、ポリ(メタクリル酸エトキシエチル)、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、ペンタエリトリットトリアクリレート、N-(2-ヒドロキシプロピル)メタクリルアミド及びグリセロールモノメタクリレートよりなる群から選択される活性水素含有有機化合物と、CF2=CH2、CFCl=CH2、CF2=CHCl、CF2=CFCl、CF2=CF2、CF3CF=CF2、CF3CF=CH2、CF3CH=CFH、CF3CCl=CH2及びCF3CH=CHClよりなる群から選択されるハロゲン化オレフィンとの反応生成物であるハロゲン化有機化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に係るトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物の具体例としては、次のものが挙げられるが、これらに限定されない:4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロプロペニルオキシ)ベンゼン、4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-(3,3,3-トリフルオロプロペニル)フェニルスルフェート、4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、及び4-(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニル硫酸ナトリウム塩。
本発明の方法は、ハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート及びハロアルキレンエーテル(メタ)アクリレートの合成にも有用である。ハロアルキル(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリレートの官能基にエーテル結合を介して結合したハロアルキル部位と有機スペーサー部分とを含む(この順序で)有機化合物として特徴付けることができる。ハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート及びハロアルケニルエーテル(メタ)アクリレートは、本明細書において「ハロアルキル/ハロアルケニルエーテル(メタ)アクリレート」と総称されることがある。ここで使用するときに、用語「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート(-C(=O)CH=CH2)及びメタクリレート(-C(=O)C(CH3)=CH2)官能基をいう。ここで使用するときに、用語「ハロアルキル」とは、1個以上のハロゲン原子で置換されたアルキル基をいい、これらは、1個以上のハロゲン原子が存在する場合には、互いに同じであっても異なっていてもよい。本明細書で使用するときに、用語「ハロアルケニル」は、1個以上のハロゲン原子で置換されたアルケニル基を意味し、これらのハロゲン原子は、1個以上のハロゲン原子が存在する場合には、互いに同じであっても異なっていてもよい。ハロアルキル基又はハロアルケニル基が2個以上の炭素原子を含む場合には、ハロゲンは炭素原子のいずれか又は全てで置換されていてもよい。ハロアルキル基又はハロアルケニル基中の個々の炭素原子は、1個、2個又は3個のハロゲン原子で置換されていてもよく、これらは互いに同一であっても異なっていてもよい。ハロゲンに加えて、ハロアルキル基又はハロアルケニル基内の個々の炭素原子は、1個以上の水素原子で置換されていてもよい。ハロアルキル基又はハロアルケニル基が2個以上の炭素原子を含む場合、1個以上の炭素原子はハロゲン化されていなくてもよいが、ただし、少なくとも1個の炭素原子がハロゲン化されていることを条件とする。ここで使用するときに、用語「アルキル」とは、エチル(CH3CH2-)などのように、式中の水素を1個脱落させることによってアルカンから誘導できるパラフィン系炭化水素基をいう。ここで使用するときに、用語「アルケニル」とは、プロペニル(CH3CH=CH-又はCH2=C(CH3)-)のように、式中から水素を1個脱落させることによってアルケンから誘導できる少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する不飽和炭化水素基をいう。本明細書で使用するときに、用語ハロゲンは、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(BR)又はヨウ素(I)をいう。
特定の実施形態では、ハロアルキルエーテル(メタ)アクリレートは、次の一般構造(I)に相当する:
12HC-CX34-O-R-O-C(=O)-CR1=CH2 (I)
式中、Rは、有機部分であり、X1、X2、X3及びX4は、独立して、水素、ハロゲン又はハロアルキルから選択されるが、ただし、X1、X2、X3又はX4のうちの少なくとも1つはハロゲン又はハロアルキル基であるものとし、R1は、水素又はメチルである。本発明の特定の実施形態によれば、X1、X2、X3又はX4のうちの少なくとも2つは、ハロゲン及びハロアルキル基よりなる群から選択される。特定の実施形態では、X1、X2、X3又はX4のうちの少なくとも2つは、フッ素及びフルオロアルキル基よりなる群から選択される。他の実施形態では、X1、X2、X3又はX4の少なくとも1つは、フッ素又はフルオロアルキル基である。本発明の他の実施形態によれば、X1、X2、X3及びX4のそれぞれは、ハロゲン又はハロアルキル基である。X1、X2、X3又はX4の1つは、C1~C8ハロアルキル基、特にC1-C8ペルオロアルキル基(例えば、トリフルオロメチル)などのC1~C8フルオロアルキル基であってもよい。
他の実施形態では、ハロアルケニルエーテル(メタ)アクリレートは、次の一般構造(IA)に相当する:
12C=CX3-O-R-O-C(=O)-CR1=CH2 (IA)
式中、Rは、有機部分であり、X1、X2及びX3は、独立して、水素、ハロゲン又はハロアルキルから選択されるが、ただし、X1、X2又はX3の少なくとも1つはハロゲン又はハロアルキル基であるものとし、R1は、水素又はメチルである。本発明の特定の実施形態によれば、X1、X2又はX3の少なくとも2つは、ハロゲン及びハロアルキル基よりなる群から選択される。特定の実施形態では、X1、X2又はX3の少なくとも2つは、フッ素及びフルオロアルキル基よりなる群から選択される。他の実施形態では、X1、X2又はX3の少なくとも1つは、フッ素又はフルオロアルキル基である。本発明の他の実施形態によれば、X1、X2及びX3のそれぞれは、ハロゲン又はハロアルキル基である。X1、X2又はX3の1つは、C1~C8ハロアルキル基、特にC1~C8ペルフルオロアルキル基(例えば、トリフルオロメチル)などのC1~C8フルオロアルキル基であってもよい。
好適なハロアルキルエーテル部分の例示的な例としては、次のものが挙げられるが、これらに限定されない:
CH3-CF2-O-
CH3-CFH-O-
CH2F-CF2-O-
CF3CF(CH3)-O-
CF2H-CF2-O-
CH2Cl-CF2-O-
CH3C(CF3)Cl-O-
CH2Cl-CH(CF3)-O-
CFH2-CF(CF3)-O-
CF3CH2-CF2-O-
CF3CFH-CF2-O-
CH3-CF(CH2CF3)-O-
CF3-CH2-CF(CH3)-O-
CF3-CH2-CF(CF3)-O-
CF3-CH2-CCl(CF3)-O-
CH3CF(CH2CF2H)-O-
CH2Cl-CF(CH2CF2H)-O-
CF2H-CH2-CF(CH2Cl)-O-
CH3CHCl-O-
CH2Cl-CHCl-O-
CH3CCl2-O-
CFClH-CF2-O-
CH3-CCl(CF3)-O-
CClH2-CCl(CF3)-O-
CF3-CH2-CCl2-O-
CCl2H-CF(CF3)-O-
CFClH-CF(CF3)-O-
CClH2-CF(CF3)-O-
CFH2-CCl(CF3)-O-
CF3-CHCl-CF2-O-
CF3-CHCl-CFCl-O-。
好適なハロアルケニルエーテル部分の例示的な例としては、限定されないが、上記のハロアルキルエーテル部分に類似する部分が挙げられるが、この場合、ヒドロハライドが除去されてエーテル酸素に結合した炭素と隣接する炭素原子との間に炭素-炭素二重結合が形成されている。本発明のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレートは、(a)X1が塩素であり、X2、X3及びX4がフッ素であり、又は(b)X3が塩素であり、X1、X2及びX4がフッ素である一般構造(I)に相当することができる。
本発明の特定の態様では、Rは、アルキレンセグメント又はポリ(オキシアルキレン)セグメントであってもよい。本明細書で使用するときに、用語「アルキレン」とは、式中の水素を2個脱落させることによってアルカンから誘導できるパラフィン系炭化水素基、例えばエチレン(-CH2CH2-)を意味する。用語「オキシアルキレン」とは、エーテル酸素に結合したアルキレン基、例えばオキシエチレン(-CH2CH2O-)を意味する。したがって、本発明の様々な態様では、一般構造(I)又は(IA)に相当するハロアルキル/ハロアルケニルエーテル(メタ)アクリレートが提供され、ここでRはエチレンセグメント又はポリ(オキシエチレン)セグメントである。例えば、Rは-[CH2CH2O]n-CH2CH2-であってもよく、ここでnは0又は1~10以上の整数である。Rは、置換又はヘテロ原子含有有機部分、例えば酸素含有有機部分であってもよいが、特定の実施形態では、Rはハロゲン化されていない(すなわち、ハロゲン原子を含まない)。Rは、例えば、脂肪族(直鎖又は分岐脂肪族又はシクロ脂肪族を含む)、芳香族、又は脂肪族構造単位と芳香族構造単位の両方を含んでいてもよいが、特定の実施形態では、Rは脂肪族であり、芳香族構造単位を含まない。特に、Rは、エーテル酸素原子(エーテル連結を形成する酸素原子)などの1個以上の酸素原子を含んでいてよい飽和脂肪族有機部分とすることができる。
特定の実施形態によれば、部分X12HC-CX34-O-R-O-又はX12C=CX3-O-R-O-は、900ダルトン以下、800ダルトン以下、又は700ダルトン以下の分子量を有することができる。
また、本発明の方法は、X12HC-CX34OCH2CH2OX34C-CX12H(X1、X2、X3及びX4はフッ素又は塩素である)の一般構造に係るハロアルキルジエーテルの合成にも有用である。本発明に係るハロアルキルジエーテルは、一般に電気化学的に安定であるため、LiPF6、LiTFSI、LiFSI、LiTDI、及び他のリチウム硫黄を利用するLi電池用の溶媒及び/又は添加剤として好適である。本発明に係るハロアルキルジエーテルの例は、FClHC-CF2-O-CH2CH2CH2-O-CF2CFClH、HF2C-CF2-O-CH2CH2CH2-OCF2-CF2Hなどである。
反応条件
活性水素含有有機化合物とハロゲン化オレフィンとを、出発物質間の所望の反応度を達成するのに有効な時間及び温度で互いに接触させ、それによって所望のハロゲン化有機化合物を生成させる。
この反応は、任意の適切な方法及び任意の適切な器具、装置又はシステムを使用して実施できるが、これは、選択された反応剤及び反応条件に応じて変化する。例えば、反応は、バッチ式、連続式、半連続式、又は段階的若しくはステップワイズに実施できる。反応剤の1種以上が比較的揮発性である場合(例えば、反応剤の沸点が所望の反応温度よりも低い又はわずかに高い沸点を有する場合)には、反応を閉鎖又は加圧容器内で実施すること、及び/又は反応混合物から蒸留する可能性のある揮発性反応剤のいずれかを回収し(例えば、還流コンデンサーを使用して)、このような反応剤を反応混合物に戻すための手段を設けることが有利な場合がある。反応容器は、好適な加熱手段、冷却手段及び/又は撹拌手段、ならびに材料を導入及び/又は引き出すためのラインを備えることができる。
本発明の一実施形態では、反応は、昇圧下、すなわち大気圧よりも大きい圧力下で実施される。例えば、大気圧~50バールの圧力を利用することができる。
活性水素含有有機化合物とハロゲン化オレフィンとをそのまま反応させてもよい。反応剤のうちの1種の過剰量を、実質的に溶媒として利用してもよい。別の実施形態では、溶媒又は溶媒の組み合わせなどの反応媒体を、反応剤及び/又は反応生成物を可溶化又は分散させるために使用してもよい。本発明の特定の態様によれば、1種以上の有機溶媒を反応剤との混和に使用する。特に、スルホキシド(例えば、DMSO)、アミド(例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホラミド(HMPA)、ヘキサメチルトリアミド(HMPT))、ニトリル(例えば、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ベンゾニトリル)、スルホラン、エステル(例えば、酢酸エチル)、エーテル(THF)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ケトン(例えばアセトン、メチルエチルケトン)、カーボネート、例えば4-フルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン(FEC)、シス-4,5-ジフルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン(cis-DFEC)、トランス-4,5-ジフルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン(trans-DFEC)、4,4-ジフルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン(gem-DFEC)、4-フルオロメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン(FPC)、4-トリフルオロメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン(TFPC)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、トランスブチレンカーボネート(t-BC)、ジメチルカーボネート(DMC)など、及びそれらの組み合わせといった極性非プロトン性有機溶媒を使用することができる。また、少なくとも特定の反応条件下、例えば活性水素含有有機化合物がハロゲン化オレフィンに対して極性プロトン性溶媒よりも反応性が高い場合には、アルコール及びアミノアルコール(例えば、2-アミノエタノール)などの極性プロトン性溶媒を使用してもよい。本発明においては、周囲条件下(25℃)で2~190、好ましくは4~120、さらに好ましくは13~92の間の誘電率を有する有機溶媒又は有機溶媒の混合物を使用してもよい。また、水が存在していてもよいが、ただし、水の存在下で、所望の生成物が1種以上の有機溶媒(水と混和性又は水と非混和性であってもよい)と共に望ましくない生成物に容易に変換されないことを条件とする。例えば、水酸化カリウムを使用する場合には、水の含有量は、好ましくは約24重量%未満、より好ましくは約15重量%未満、さらに好ましくは約10重量%未満である。したがって、液体反応媒体は、水と1種以上の有機溶媒との混合物を含むことができる。
活性水素含有有機化合物とハロゲン化オレフィンとの所望の反応を促進するために、反応剤の接触を塩基性条件下で行うことが有利な場合がある。例えば、1種以上の塩基が反応混合物中に存在してもよく、塩基は可溶化形態又は不溶化形態で存在してもよい。塩基は弱塩基であっても強塩基であってもよいが、ただし、目的生成物であるハロゲン化有機化合物の望ましくない副反応をもたらすほど強くないことを条件とする。無機塩基、特にアルカリ金属水酸化物(例えば、NaOH、KOH)及び炭酸のアルカリ金属塩(例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム)を使用してもよい。また、有機塩基、特にトリアルキルアミン、ピリジン等の第三級アミンを用いてもよい。また、塩基性イオン交換樹脂を使用することも可能である。塩基の量は、使用する反応剤及び塩基及び他の反応条件(温度、溶媒)に応じて適宜変更できるが、一実施形態では、使用する活性水素含有有機化合物のモル数に対してほぼ等モルである。さらに高塩基性の条件(すなわち、強塩基又は高pHの使用)は、典型的にはアルケニル含有生成物の形成を促進するのに役立つが、これは、最初に形成されたハロアルキル含有生成物からのヒドロハライドの除去に起因すると考えられる。
任意に、ハロゲン化オレフィンと活性水素含有有機化合物との所望の反応を促進するために、相間移動触媒(PTC)も追加的に使用することができる。例えば、アンモニウム化合物(例えば、テトラアルキルアンモニウムのハロゲン化物又は水酸化物などの第四級アンモニウム化合物)、ホスホニウム化合物、クラウンエーテル、クリプタンド(クリプテートとも呼ばれる)、ポリエチレングリコール(PEG)及びそれらのエーテル、ならびに他の有機系錯化剤などの、有機化学の分野で知られている任意の適切な相間移動触媒を使用してもよい。相間移動触媒は、水溶性であってもよいし、有機溶媒に可溶性であってもよい。典型的には、相転移触媒と塩基とを併用する場合には、相転移触媒のモル量は、例えば、塩基のモル量の0.1~5%とすることができる。
好適な例示第四級アンモニウム塩としては、塩化ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウム水和物、塩化ベンジルセチルジメチルアンモニウム水和物、塩化ベンザルコニウム、臭化ベンジルトリエチルアンモニウム、塩化ベンジルトリエチルアンモニウム、ヨウ化ベンジルトリエチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、臭化ベンジルトリブチルアンモニウム、塩化ベンジルトリブチルアンモニウム、塩化ベンジルドデシルジメチルアンモニウム二水和物、臭化ベンジルトリメチルアンモニウム、臭化ベンジルドデシルジメチルアンモニウム、塩化ビス(2-ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化デシルトリメチルアンモニウム、臭化デシルトリメチルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化4-ジメチルアミノ-1-ネオペンチルピリジニウム、臭化ジラウリルジメチルアンモニウム、臭化ジメチルジオクタデシルアンモニウム、塩化ジアリルジメチルアンモニウム、臭化ジメチルジパルミチルアンモニウム、臭化ジメチルジミリスチルアンモニウム、臭化ジデシルジメチルアンモニウム、臭化ジメチルジオクチルアンモニウム、ヨウ化ジメチルジオクタデシルアンモニウム、塩化ジドデシルジメチルアンモニウム、ヨウ化エチルトリメチルアンモニウム、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、臭化ヘキシルトリメチルアンモニウム、塩化トリエチルメチルアンモニウム、塩化トリエチルフェニルアンモニウム、臭化トリメチルフェニルアンモニウム、塩化トリメチルフェニルアンモニウム、三臭化トリメチルフェニルアンモニウム、臭化トリメチルステアリルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウム、トリオクチルメチルアンモニウム、臭化テトラデシルトリメチルアンモニウム、塩化トリメチルテトラデシルアンモニウム、ヨウ化テトラヘキシルアンモニウム、テトラメチルアンモニウムアセテート、臭化テトラ(デシル)アンモニウム、ヨウ化テトラ-n-オクチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウムスルフェート、三ヨウ化テトラブチルアンモニウム、塩化メチルトリ-n-オクチルアンモニウム、ヨウ化テトラヘプチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウムアセテート、臭化テトラアミルアンモニウム、塩化テトラアミルアンモニウム、臭化テトラヘキシルアンモニウム、臭化テトラヘプチルアンモニウム、臭化テトラ-n-オクチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、ヨウ化トリメチル[2-[(トリメチルシリル)メチル]ベンジル]アンモニウム、テトラブチルアンモニウムアセテート、臭化トリメチルノニルアンモニウム、臭化トリメチルプロピルアンモニウム、トリブチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウムニトレートが挙げられる。好適なホスホニウム塩の例としては、トランス-2-ブテン-1,4-ビス(トリフェニルホスホニウムクロリド)、臭化トリブチルドデシルホスホニウム、臭化トリブチルヘキサデシルホスホニウム、臭化トリブチル-n-オクチルホスホニウム、塩化テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウム、臭化テトラフェニルホスホニウム、テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムスルフェート、臭化テトラブチルホスホニウム、塩化テトラフェニルホスホニウム、臭化テトラエチルホスホニウム、塩化テトラブチルホスホニウム、臭化テトラ-n-オクチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、テトラエチルホスホニウム、テトラフルオロボレート、テトラブチルホスホニウムテトラフルオロボレート、及びテトラブチルホスホニウムヘキサフルオロホスフェートが挙げられる。好適なクラウンエーテルとしては、例えば、12-クラウン-4、15-クラウン-5、18-クラウン-6及びそれらの錯体が挙げられる。
反応温度は、例えば、約5℃から約200℃、例えば、約10℃から約150℃、又は約20℃から約120℃まで変動させることができ、反応器内の圧力は、大気圧~50バールの間、好ましくは大気圧~20バールの間である。圧力は、溶液の自然発生圧力とすることができ、又は不活性、例えば窒素を加えて圧力を上昇させることができる。典型的には、反応時間は、約0.5時間~約72時間、例えば約4時間~約12時間の範囲となる。
反応剤を全て一度に混合し、次いで反応させることができる。あるいは、活性水素含有有機化合物及びハロゲン化オレフィンの一方又は両方を反応混合物に連続的に又は部分的に又は段階的に添加してもよい。活性水素含有有機化合物が2個以上の活性水素含有官能基を含み、活性水素含有官能基の少なくとも1個が未反応のままの生成物を得ることが望まれる場合には、所望の生成物の生成を有利にするように2種の反応剤を反応させながら、活性水素含有有機化合物にハロゲン化オレフィンを漸増的に添加することが好ましい場合がある。
本発明の特定の実施形態では、活性水素含有有機化合物及びハロゲン化オレフィンのほぼ化学量論量を使用するが、他の実施形態では、1種の反応剤の化学量論的過剰量を使用することができる。
例えば、活性水素含有有機化合物とハロゲン化オレフィンとを、(活性水素含有有機化合物のモル数)/x:ハロゲン化オレフィンのモル数(ここで、x=約1:8~約8:1、約1:7~約7:1、約1:6~約6:1、約1:5~約5:1、約1:4~約4:1、約1:3~約3:1、約1:2~約2:1、又は約1:1.5~約1.5:1、又は約1:1.1~約1.1:1の活性水素含有有機化合物の1モル当たりの活性水素の数)の化学量論的比率で反応させることができる。
活性水素含有有機化合物が1分子当たり2個以上の活性水素含有官能基を含み(例えば活性水素含有有機化合物が脂肪族多価アルコールである場合)、かつ、ハロゲン化オレフィンとの反応後に、1分子当たり1個以上の遊離(未反応)活性水素含有官能基を含む生成物を得ることが望まれる場合には、活性水素含有官能基の全てがハロゲン化オレフィンと反応した生成物よりも当該生成物の生成が有利になるように、ハロゲン化オレフィンに対して活性水素含有有機化合物の化学量論的過剰量を使用することが好ましいことがある。このような場合には、活性水素含有有機化合物とハロゲン化オレフィンとを、(活性水素含有有機化合物のモル数)/x:ハロゲン化オレフィンのモル数の化学量論的比で反応させてもよく、ここで、xは、活性水素含有有機化合物の1モル当たりの活性水素の数であり、約1x:1~約12x:1、約1.5x:1~約10x:1、又は約2x:1~約8x:1である。
精製
活性水素含有有機化合物とハロゲン化オレフィンとの反応を所望の期間(例えば、出発物質の所定の転化率まで)実施した後、得られた反応混合物について、1回以上の追加処理及び/又は精製工程を行って、所望のハロゲン化有機化合物を反応混合物の他の成分(例えば、溶媒、未反応の出発物質、望ましくない副生成物、塩基など)から単離することができる。有機化学分野で知られている精製技術のいずれか、又はこのような技術の任意の組み合わせを使用することができ、選択された特定の方法は、反応混合物の成分の揮発性、結晶化性、溶解性、極性、酸度/塩基性その他の特性などの様々なパラメータに影響を受ける。好適な単離精製技術としては、蒸留(分留を含む)、抽出、ろ過、洗浄、中和、クロマトグラフィー分離、吸着・吸収、イオン交換樹脂での処理、結晶化、再結晶化、トリチュレーション、昇華、沈殿、透析、膜分離、ろ過、遠心分離、脱色、乾燥などの方法、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。このような技術を適用することにより、ハロゲン化有機化合物を、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、あるいは100%の純度(重量比)で得ることができる。
本発明の他の実施形態では、反応混合物を精製しない代わりに、反応混合物中に存在するハロゲン化有機化合物が1種以上の他の化合物に転化される1回以上の後の反応工程において、そのまま(又は部分的にのみ精製された状態)使用する。
ハロゲン化有機化合物生成物の追加反応
本発明に従って製造されたハロゲン化有機化合物を1回以上さらに反応させて、ハロゲン化有機化合物を関心のある別の化合物に転化させることができる。したがって、本明細書に記載の工程により得られたハロゲン化有機化合物は、合成中間体として機能することができる。例えば、ハロゲン化有機化合物上の1個以上の官能基を、有機化学の分野で知られている試薬及び条件を用いて、他の種類の官能基に変換又は転化させることができる。
一実施形態では、ハロゲン化有機化合物中の炭素-炭素二重結合を反応させてもよく、例えば、水素化させて飽和種を得てもよく、ヒドロハロゲン化及び/又はハロゲン化してハロゲン化有機化合物に追加のハロゲンを導入してもよく、酸化させてもよく、ジエンと反応させてディールス・アルダー付加体を得てもよく、重合させてもよい。
別の実施形態では、ハロゲン化有機化合物中の遊離活性水素含有基(例えば、ヒドロキシル基、チオール基、第二級アミノ基又は第一級アミノ基)を、活性水素反応性官能基を含む化合物(例えば、イソシアネート基、カルボン酸基、無水物基、カルボン酸エステル基、又はハロゲン化アシル基)(少なくとも1個の他の官能基(例えば、(メタ)アクリレート基)を含んでいてもよい)と反応させてもよい。本発明のハロゲン化有機化合物に1個以上の所望の官能基を導入する方法として、この化学物質を採用してもよい。
例えば、ヒドロキシル基官能化ハロゲン化有機化合物と(メタ)アクリル酸無水物とを反応させて、(メタ)アクリレート官能化ハロゲン化有機化合物を得ることができる。この合成経路は、次の一般的な反応スキームで例示することができる。
HO-R-OH+CX12=CX34→HO-R-O-CX12-CX34
HO-R-O-CX12-CX34+CH2=CHR1-C(=O)-O-C(=O)-CHR1=CH2→CH2=CHR1-C(=O)-O-R-O- CX12-CX34H。
ここで、Rは有機部分であり、R1はH又はCH3であり、X1、X2、X3及びX4は、独立して、水素(H)、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)並びにハロゲン化及び非ハロゲン化C1~C8アルキル基よりなる群から選択されるが、ただし、X1、X2、X3及びX4のうちの1つ以上は、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)及びヨウ素(I)よりなる群から選択されるハロゲンであるものとし、X1、X2、X3又はX4のうちの1つはハロゲンであり、かつ、他のX1、X2、X3及びX4の各置換基がハロゲン以外の置換基である場合には、ハロゲン化オレフィンは、少なくとも1個のハロゲン化アルキル基を含む。このアプローチの一態様では、活性水素含有化合物出発物質中のヒドロキシル基のうちの1つが、ハロゲン化オレフィンと活性水素含有化合物とを反応させている間にブロック(マスク)されていてもよく、このブロッキング(マスキング基)は、中間体ハロゲン化有機化合物と(メタ)アクリル酸無水物とを反応させる前に除去される。
処理条件のさらなる説明
本発明に係る例示プロセスについて、以下においてさらに説明する。
生成物:
ハロゲン化オレフィンとアルコール(例えば、脂肪族アルコール、脂肪族多価アルコール、フェノールなど)とを反応させてハロゲン化アルケニルエーテルを生成させる。この反応は重溶媒中で行い、塩基により触媒する。
プロセスの概要:
ハロゲン化オレフィン及びアルコールを、溶媒、例えばDMSO、NMPに、アセトニトリルなどの塩基、例えばKOH、NaOHなどの存在下で添加する。反応は、周囲温度~200℃の間、典型的には20℃~100℃の間の温度で、1時間~24時間、典型的には2時間~4時間にわたって進行する。反応器内の圧力は、大気圧~50バールの間、好ましくは大気圧~20バールの間である。圧力は、溶液の自然発生圧力であってもよく、又は不活性ガス、例えば窒素を添加して圧力を上昇させてもよい。次いで、反応生成物を精製する。精製方法は、蒸留、結晶化、及び/又は抽出とすることができ、それ自体を行ってもよいし、一緒に行ってもよい。必要に応じて、溶媒をリサイクルして次のバッチに使用してもよいし、連続プロセスで供給容器に再混合してもよい。
プロセスの説明:
このプロセスは、連続的、半連続的、又はバッチ式のいずれかで実施できる。説明の目的のために、バッチ式反応器について説明する。しかし、バッチ式反応器は必須ではなく、このプロセスを例示するためのみに使用される。
典型的な供給混合物は、ハロゲン化オレフィン1300kg、アルコール1300kg、溶媒8580kg、及び水酸化カリウム粉末800kgとすることができる。この例では、DMSOを採用する。この例では、過剰のアルコールを使用する。あるいは、ハロゲン化オレフィンとアルコールとの等モル量、あるいは過剰のハロゲン化オレフィンを使用することができる。供給物を予め混合しておいてもよいし、反応器に直接添加してもよい。
反応は、撹拌槽反応器内で実施できる。反応器内のコイル及び/又はジャケットを使用して、反応器を冷却又は加熱する。撹拌することが好ましい。他の反応器の構成、例えば、ループ、内部又は外部熱交換を有する管状部材を使用することができる。また、任意の静的ミキサーを使用してもよい。反応器は、反応剤及び(存在する場合には)溶媒の沸点を超える温度で反応を実施することを容易にするために、加圧反応器であってもよい。
反応器を、周囲温度~200℃の間、好ましくは20℃~100℃の間に加熱する。反応は、特に、反応剤の一方又は両方が反応温度で有意な揮発性を有する場合(例えば、反応剤が、大気圧下で、利用される反応温度よりも低い沸点を有する場合)には、大気圧以上の圧力で実施できる。反応器内の圧力は、大気圧~50バールの間、好ましくは大気圧~20バールの間である。圧力は、溶液の自然発生圧力であってもよいし、不活性ガス、例えば窒素を加えて圧力を上昇させてもよい。ハロゲン化オレフィンとアルコールとが反応している反応器内の圧力は、反応剤及び存在してもよい任意の溶媒によって、又はさらに外圧(例えば、窒素などの不活性ガスを用いて反応器内の液相の上方にあるヘッドスペースを加圧すること)によって発生する場合がある。
反応は、典型的には、0.25時間~24時間実施する。反応後、内容物を反応器からポンプで送り出してもよいし、処理のために反応器内で保持してもよい。反応後、反応器の内容物(すなわち、生成された反応混合物)は、約2300kgのハロゲン化アルケニルエーテル、300kgの過剰アルコール、8580kgの溶媒、及び塩(KCl又はKF、使用される特定のハロゲン化オレフィンに応じる)を含むことができる。
ハロゲン化アルケニルエーテルの精製は、ろ過、蒸留又は抽出、又は当該技術分野で知られている他の任意の手段によって達成できる。ろ過は、使用される特定のハロゲン化オレフィンに応じて、未反応の水酸化カリウム、塩化カリウム又はフッ化カリウムである固形物を除去するために使用される。蒸留を使用する場合、反応器を、任意に真空下又は加圧下で加熱して、アルコール及びハロゲン化アルケニルエーテルを追い出す。溶媒の一部を蒸留してもよい。この操作は、同じ反応器で実施する必要はなく、別の容器又は蒸留塔で行ってもよい。
この例を継続することで、102000kgの塩化メチレンと、周囲温度又は0℃に近い温度にまで冷却された7020kgの水とを、連続逆流型Karrカラム内の混合物に添加する。カラムの上部からの水性流生成物は、7020kgの水、560kgのKCl、及び約7680kgの溶媒DMSOを含む。有機相は、2300kgのハロゲン化アルケニルエーテル、300kgの過剰アルコール、及び93500kgのCH2Cl2中約3900kgのDMSOから構成される。
有機相を蒸溜して、抽出溶媒を重い成分から分離する。また、蒸留を使用して、リサイクルのための軽質アルコール、99.5%以上の純粋なハロゲン化アルケニルエーテル及び溶媒を除去する。蒸留は当該技術分野で知られている任意の蒸留技術を使用して達成でき、この蒸溜技術としては、トレイ塔、充填塔、構造化充填塔、分割壁塔などが挙げられるが、これらに限定されない。
水性層について、蒸留と結晶化又は沈殿を一緒に又は連続的に行う。流れを蒸溜して水を除去する。同時に、塩類を、例えば落下膜結晶化装置で析出し、又は結晶化しろ過する。このようにして、溶媒を回収してリサイクルしてもよい。
この明細書内では、実施形態は、明快かつ簡潔な明細書を書くことができるように記載されているが、実施形態は、本発明から逸脱することなく様々に組み合わせたり、分離したりできることが意図され、理解される。例えば、本明細書に記載されている全ての好ましい特徴は、本明細書に記載されている本発明の全ての態様に適用可能であることが理解される。
いくつかの実施形態では、本発明は、組成物又はプロセスの基本的かつ新規な特性に実質的に影響しない構成要素又はプロセス工程を除外するものと解釈できる。さらに、いくつかの実施形態では、本発明は、本明細書では特定されていない任意の構成要素又はプロセス工程を除外するものと解釈することができる。
本発明は、特定の実施形態を参照して本明細書で例示及び説明されているが、本発明は、示された詳細な説明に限定されるものではない。むしろ、特許請求の範囲の均等範囲内で、本発明から逸脱することなく、詳細な説明に様々な修正を加えることができる。
例1:4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテルの製造
加熱マントルに100mlの四つ口フラスコ(14/20)を設置し、磁気撹拌器上に置いた。フラスコは、温度調節器に接続された熱電対を収容するサーモウェルと、窒素源に接続された出口を有するドライアイスコンデンサーとを備えるものであった。反応フラスコに4-クロロフェノール(5.39g/0.0419mol)、炭酸カリウム6.40g/0.0463mol、DMSO(40.17g/0.5129mol)を充填した。内部標準物質としてα,α,α-トリフルオロトルエン(0.5196g/0.0036mol)を添加した。反応混合物を撹拌しながら、トランス-(E)-1233zd(6.16g/0.047mol)をセプタムを通して40分間かけて表面下に添加した。1233zdの添加後に、反応混合物を70~90℃に9時間にわたって加熱した。規定時間後、反応混合物をNMR分光法で分析したところ、収率(内部標準に基づく)は、トランス(E)異性体である4-クロロフェニル-(E)-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテルが82%であると共に、シス(Z)異性体である4-クロロフェニル-(Z)-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテルが4%であった。
反応混合物と水150ml及び塩化メチレン100mlとを混合し、15分間撹拌した。得られた混合物を分離漏斗に入れ、15分間静置した後、2つの非混和性層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を100mlの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を除去して生成物を単離した。単離された有機層の量は6.63gであった。NMR分析から、トランス(E)異性体が94%、シス(Z)異性体が6%の異性体分布を持つ生成物が明らかになった。約3%の不純物が同定されたため、単離収量は約6.43gであり、これは69%の単離収率(出発フェノールに基づく)を表す。
特性評価データ:4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.38ppm(doq,1H,3H-H=13Hz,3H-F=7Hz);δ7.21ppm(doq,1H,3H-H=13Hz,4H-F=2Hz);δ6.90-7.40ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.60(dod,3F,3F-H=7Hz,4F-H=2Hz)。
シス異性体δ-58.13(d,3F,3J=9Hz).nD20=1.4842。
例1に記載した手順に従って、1233zdから他の誘導体を同様に製造した。その結果を表1にまとめる。
表1:例1~10の結果のまとめ
Figure 2023058629000003
特性評価データ、例2~10。
例2:1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロプロペニルオキシ)ベンゼン。
1H NMR(CDCl3):δ5.35ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.22ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ7.06ppm(s,4H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.73(dod,3F,3F-H=7Hz,4F-H=2Hz)。
シス異性体δ-58.29(d,3F,3J=9Hz).nD20=1.4516。
例3:4-フルオロ-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.32ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.21ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ7.04ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.65(dod,3F,3F-H=7Hz,4F-H=3Hz)。
シス異性体δ-58.23(d,3F,3J=8Hz)。nD20=1.4434。
例4:4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ2.35(s,3H);δ5.31ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.24ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ7.17ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.51(d,3F,3F-H=6Hz)。
シス異性体δ-58.12(d,3F,3J=9Hz)。nD20=1.4624。
例5:3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.51ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.27ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ7.30-7.57ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.95(d,3F,3F-H=5Hz)。
シス異性体δ-58.35(d,3F,3J=8H。nD20=1.4915。
例6:2-フルオロ-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.30ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.00-7.30ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.66(d,3F,3F-H=6Hz)。
シス異性体δ-58.16(d,3F,3J=8Hz);δ-131.80(m,1F)。nD20=1.4421。
例7:3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.53ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.28ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ7.35-8.10ppm(m,4H).
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-61.28(d,3F,3F-H=7Hz)。
シス異性体δ-58.71(d,3F,3J=8Hz)。nD20=1.4977。
例8:2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.31ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7 Hz);δ7.17ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ6.92-7.48ppm(m,3H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-61.07(dod,3F,3F-H=6Hz,4F-H=2Hz)。シス異性体-58.61(d,3F,3J=8Hz)。nD20=1.4979。
HRMS[M+=255.9669m/z(観察);255.9670m/z(calc)。
例9:2-クロロ-4-フルオロ-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.23ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.16ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,4H-F=2Hz);δ6.96-7.26ppm(m,3H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-60.74(d,3F,3F-H=7Hz,4F-H=2Hz)シス異性体δ-58.33(d,3F,3J=8Hz);Aromatic-Fδ-114.92(m,1F)。nD20=1.4633。
HRMS[M-=239.9960m/z(観察);239.9960m/z(calc)。
例10:4-(3,3,3-トリフルオロプロペニル)フェニル硫酸ナトリウム塩
1H NMR(CDCl3):transδ5.79ppm(doq,1H,3H-H=12Hz,3H-F=7Hz);δ7.6完全には分析されず;δ7.06-7.64ppm(m,4H)。cisδ5.32ppm(doq,1H,3H-F=8Hz,3H-H=7Hz);δ7.21ppm(d,1H,3H-H=7Hz)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-57.69(d,3F,3F-H=7Hz,4F-H=2Hz)。シス異性体δ-55.45(d,3F,3J=8Hz)。
例11:4-フルオロ-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテルの製造
例1と同様の手順に従ったが、ただし、1233zdの代わりに1233xfを使用し、5.23g(46.7mmol)の4-フルオロフェノールを7.54g(54.6mmol)の炭酸カリウムの45.05g(520.5mmol)DMSO溶液と共に、9.90g(75.9mmol)の1233xfと70~90℃で8時間にわたって反応させた。例1に記載したのと同様の水性ワークアップを行った後、8.63gの97%純粋な生成物を得た。NMR分光法による分析により、生成物の同一性が確認された。標記生成物の単離収率は8.37g=87.0%であった。
特性評価データ:4-フルオロ-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.00ppm(doq,1H,3H-H=8Hz,3H-F=8Hz);δ6.66ppm(d,1H,3H-H=8Hz)。δ7.02-7.25ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.07(d,3F,3F-H=8Hz)。nD20=1.4983。
例11に記載された手順に従って、他の誘導体を同様に1233xfから製造した。得られた結果を表2にまとめる。
表2:例11~20の結果のまとめ
Figure 2023058629000004
特性評価データ、例12~20:
例12:3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.21ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.82ppm(d,1H,2H-H=7Hz);δ7.42ppm(m,1H);δ7.58ppm(t,1H,JH-H=8Hz);δ7.91ppm(t,1H,JH-H=2Hz);δ8.05ppm(m,1H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.42(d,3F,4F-H=8Hz)。nD20=1.5123。
HRMS[M-H]-=232.0233m/z(観察);232.0227m/z(calc)。
例13:2-フルオロ-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.02ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.65ppm(dod,1H,2H-H=7Hz,4H-F=2Hz);δ7.05~7.25ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.42(d,3F,4F-H=8Hz)。Aromatic-Fδ-133.40(m,1F)。nD20=1.4505。
HRMS[M-H]-=205.0280m/z(観察);205.0282m/z(calc)。
例14:4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ4.93ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.67ppm(d,1H,2H-H=7Hz);δ2.30ppm(s,3H);δ6.88~7.13ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.11(d,3F,4F-H=8Hz)。nD20=1.4721。
HRMS[M+=202.0602m/z(観察);206.0600m/z(calc)。
例15:4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.03ppm(doq,1H,2H-H=8Hz,4H-F=8Hz);δ6.67ppm(d,1H,2H-H=8Hz);δ6.95~7.35ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.30(d,3F,4J=8Hz)。nD20=1.4896。
HRMS[M+=222.0057m/z(観察);222.0054m/z(calc)。
例16:3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.17ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.73ppm(d,1H,2H-H=7Hz);δ7.29~7.54ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.50(d,3F,4J=8Hz)。nD20=1.4963。
HRMS[M-H]-=212.0334m/z(観察);212.0329m/z(calc)。
例17:1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.03ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.68ppm(d,1H,2H-H=7Hz);δ7.07ppm(s,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.28(d,3F,4J=8Hz);nD20=1.4434。
HRMS[M+=298.0430m/z(観察);298.0423m/z(calc)。
例18:2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.09ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.57ppm(d,1H,2H-H=7Hz);δ7.00-7.50ppm(m,3H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.41(d,3F,4F-H=8Hz)。nD20=1.5124。
HRMS[M+=255.9669m/z(観察);255.9670m/z(calc)。
例19:2-クロロ-4-フルオロ-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル
1H NMR(CDCl3):δ5.05ppm(doq,1H,2H-H=7Hz,4H-F=8Hz);δ6.54ppm(d,1H,2H-H=7Hz);δ6.85-7.25ppm(m,3H)。
19F NMR(CDCl3):δ-58.27(d,3F,4F-H=8Hz);Aromatic-Fδ-115.6(m,1F)。nD20=1.4705。
例20:4-(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニル硫酸ナトリウム塩
1H NMR(CDCl3):transδ5.38ppm(doq,1H,4H-F=9Hz,2H-H=7Hz);δ7.27(d,1H,2H-H=7);δ7.08-7.65ppm(m,4H)。
19F NMR(CDCl3):δ-55.45(d,3F,4F-H=9Hz)。
例21:1-(3,3,3-トリフルオロ-1-プロペニル)イミダゾールの製造
例1に記載したのと同様の手順に従ったが、ただし、4-クロロフェノールの代わりに3.00g(44.1mmol)のイミダゾールを6.49g(47.0mmol)の炭酸カリウムの45.05g(512.9mmol)DMSO溶液と共に使用し、10.89g(83.4mmol)の1233zdと140℃で17時間にわたって反応させた。例1に記載したのと同様の水性ワークアップを行い、昇華させた後、1.19gの純度99%の油性固体を得た。NMR分光法による分析により、生成物の同一性が確認された。標記生成物の単離収率は1.18g=17.0%であった。
特性評価データ:1-(3,3,3-トリフルオロプロップ-1-プロペニル)イミダゾール
1H NMR(CDCl3):トランス異性体δ5.89ppm(doq,1H,3H-H=14Hz,3H-F=6Hz);δ7.43ppm(doq,1H,3H-H=14Hz,4H-F=2Hz)。
シス異性体δ5.42ppm(doq,1H,3H-H=11Hz,3H-F=9Hz);δ6.96ppm(d,1H,3H-H=11Hz)。イミダゾール環.δ7.16ppm(d,1H,J=1Hz);7.19ppm(t,1H,J=1Hz);δ7.71ppm(s,1H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-62.58(dod,3F,3F-H=6Hz,4F-H=2Hz)。シス異性体δ-57.95(d,3F,3J=8Hz)。
HRMS[M+H]+=163.0472m/z(観察);163.0478m/z(calc)。
例22:1-(3,3,3-トリフルオロ-1-プロペニル)イミダゾールの製造
例20に記載したのと同様の手順に従ったが、ただし、K+イミダゾリウム塩を予め形成し、次いで得られた塩を1233zdで処理した。6.88g(101.1mmol)のイミダゾールを炭酸カリウムの代わりに使用した6.89g(122.8mmol)のKOHで処理し、102.35g(1.4194mol)のTHFをDMSOの代わりに使用した。16.78g(111.2mmol)の1233zdとこの混合物とを60℃で53時間にわたって反応させた。例19に記載したものと同様の水性ワークアップを行った後、粗生成物をNMR分光法で分析して、生成物の同一性を確認した。標記生成物の単離収率は3.47g=21.0%であった。
例23:1-(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)イミダゾールの製造の試み
例1に記載したのと同様の手順に従ったが、ただし、4-クロロフェノールの代わりに3.00g(44.1mmol)のイミダゾールを6.50g(47.1mmol)の炭酸カリウムの46.06g(589.5mmol)DMSO溶液と共に使用し、これを9.40g(72.0mmol)の1233xfと140℃で24時間にわたって反応させた。例1に記載したのと同様の水性ワークアップを行い、1Torr真空下において120~140℃で蒸留した後、0.75gの純度98%の生成物を得た。NMR分光法による分析により、生成物の同一性が例20で観察されたものと同じ2種の異性体であることが確認された(トリフルオロプロピル部分源として12333zdを使用した)。標記生成物の単離収率は0.74g=10.0%であった。
特性評価データ:
1-(3,3,3-トリフルオロプロップ-1-プロペニル)イミダゾール
1H NMR(CDCl3):トランス異性体δ5.88ppm(doq,1H,2H-H=14Hz,4H-F=6Hz);δ7.42ppm(doq,1H,2H-H=14Hz,4H-F=2Hz)。
イミダゾール環.δ7.16ppm(d,1H,J=1Hz);δ7.19ppm(t,1H,J=1Hz);
δ7.71ppm(s,1H)。生成物異性体δ5.42ppm(doq,1H,2H-H=10Hz,4H-F=9Hz);δ6.95ppm(d,1H,3H-H=11Hz)。イミダゾール環.δ7.13ppm(d,1H,J=1Hz);δ7.26ppm(t,1H,J=1Hz);δ7.69ppm(s,1H)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-62.51(dod,3F,4F-H=6Hz,4F-H=2Hz)。シス異性体δ-57.88(dod,3F,4F-H=9Hz,4F-H=1Hz)。
HRMS[M+H]+=163.0473m/z(観察);163.0478m/z(calc)。
例24:1-(3,3,3-トリフルオロ-1-プロペニル)ピラゾールの製造
例1に記載したのと同様の手順に従ったが、ただし、4-クロロフェノールの代わりに3.02g(44.4mmol)のピラゾールを6.56g(47.5mmol)の炭酸カリウムの45.72g(585.2mmol)DMSO溶液と共に使用し、これを6.33g(48.5mmol)の1233zdを140℃で24時間にわたって反応させた。例1に記載したのと同様の水性ワークアップを行い、1Torrの真空下において120~140℃で蒸留した後、0.79gの98%の純粋な生成物を得た。NMR分光法による分析により、目的生成物が2種の異性体であることが確認された。標記生成物の単離収率は0.77g=11.0%であった。
特性評価データ:1-(3,3,3-トリフルオロ-1-プロペニル)ピラゾール
1H NMR(CDCl3):トランス異性体6.26ppm(doq,1H,3H-H=14Hz,3H-F=6Hz);δ7.48ppm(doq,1H,3H-H=14Hz,4H-F=2Hz)。
ピラゾール環δ7.69ppm(s,1H);δ7.59ppm(d,1H,J=3Hz);δ6.43ppm(t,1H,J=2Hz)。生成物異性体δ5.29ppm(doq,1H,3H-H=10Hz,4H-F=9Hz);δ7.22ppm(d,1H,3H-H=10Hz)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-62.25(dod,3F,3F-H=7Hz,4F-H=2Hz)。シス異性体δ-57.56(d,3F,3F-H=9Hz)。
HRMS[M+H]+=163.0474m/z(観察);163.0478m/z(calc)。
例25:1-(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)ピラゾールの製造の試み
例1に記載したのと同様の手順に従ったが、4-クロロフェノールの代わりに3.23g(47.4mmol)のピラゾールを7.14g(51.7mmol)の炭酸カリウムの46.20g(591.3mmol)DMSO溶液と共に使用し、これを8.10g(62.1mmol)の1233xfと140℃で19時間にわたって反応させた。例1に記載したのと同様の水性ワークアップを行い、1Torr真空下において120~140℃で蒸留した後、0.49gの純度99%の生成物を得た。NMR分光法による分析により、生成物の同一性が例23で観察されたものと同じ2種の異性体であることが確認された(トリフルオロプロピル部分源として12333zdを使用した)。標記生成物の単離収率は0.49g=6.0%であった。
特性評価データ:1-(3,3,3-トリフルオロプロップ-1-プロペニル)ピラゾール
1H NMR(CDCl3):トランス異性体δ6.25ppm(doq,1H,2H-H=14Hz,4H-F=7Hz);δ7.48ppm(doq,1H,2H-H=14Hz,4H-F=2Hz)。
ピラゾール環.δ7.69ppm(s,1H);δ7.59ppm(d,1H,J=2Hz);δ6.43ppm(t,1H,J=2Hz)。生成物異性体δ5.29ppm(doq,1H,3H-H=11Hz,4H-F=9Hz);δ7.21ppm(d,1H,3H-H=11Hz)。
19F NMR(CDCl3):トランス異性体δ-62.21(dod,3F,4F-H=7Hz,4F-H=2Hz)。シス異性体δ-57.53(dod,3F,4F-H=9Hz,4F-H=1Hz)。
HRMS[M+H]+=163.0472m/z(観察);163.0478m/z(calc)。
例26:1233zdとヒドロキシ官能化第三級アミンとの反応
Jeffcat(登録商標)Z110[HOCH2CH2CH2N(CH3)CH2CH2N(CH32]と1233zdとを混合し、水酸化カリウム(KOH)の存在下において50℃で2週間熟成させた。1H NMRによる分析により、次のスキームに従って出発物質の部分反応を確認した。
HOCH2CH2CH2N(CH3)CH2CH2N(CH32+CF3CH=CHCl→CF3CH=CHOCH2CH2CH2N(CH32
例27:過剰のソルケタールを溶媒として使用した2,2-ジメチル-4-(2-クロロ-1,1-ジフルオロエトキシメチル)-1,3-ジオキソランの合成
加熱マントルに100mlの四つ口フラスコ(14/20)を設置し、磁気撹拌器上に置いた。フラスコは、温度調節器に接続された熱電対を含むサーモウェルと、窒素源に接続された出口を有するドライアイスコンデンサーとを備えるものであった。反応フラスコに、水(6.72g/0.3733mol)に溶解された2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-メタノール(ソルケタール)(30.94g/0.2341mol)、臭化テトラブチルアンモニウム(0.15g/0.0005mol)及び水酸化カリウム(3.36g/0.0599mol)を充填した。内部標準物質としてα,α,α-トリフルオロトルエン(0.4985g/0.0034mol)を添加した。反応混合物を撹拌しながら、1-クロロ-2,2-ジフルオロエチレン(HCFC1122)(5.44g/0.0552mol)をセプタムを通して10分間かけて表面下に添加した。添加終了時の温度は17℃~33℃であった。HCFC1122の添加後に、反応混合物を周囲温度で2時間撹拌した。
反応混合物を150mlの水及び100mlの塩化メチレンと混合し、15分間撹拌した。得られた混合物を分離漏斗に入れ、15分間静置した後に2つの非混和性の層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を100mlの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を除去して生成物を単離した。単離された生成物の量は10.05gであった。主な生成物は2,2-ジメチル-4-(2-クロロ-1,1-ジフルオロエトキシメチル)-1,3-ジオキソランであった。純度は42重量%であり、FNMR内部標準分析に基づく収率は33%であった。この生成物からケタールブロッキング基を除去して、-O-CClH-CF2H基を有するジヒドロキシ官能化化合物を得ることができた。
19F NMR(CDCl3):δ-79.64(FA),-79.89(FB)ppm,tのq,2Fa-Fb=-140Hz,3H-F=9Hz
AB型四分子からFA及びFBの化学シフトを計算した。
例28:DMSOを溶媒として使用した2,2-ジメチル-4-(2-クロロ-1,1-ジフルオロエトキシメチル)-1,3-ジオキソランの合成
加熱マントルに100mlの四つ口フラスコ(14/20)を設置し、時期撹拌器上に置いた。フラスコは、温度調節器に接続された熱電対を含むサーモウェルと、窒素源に接続された出口を有するドライアイスコンデンサーとを備えるものであった。反応フラスコに、水(5.72g/0.3178mol)に溶解されたソルケタール(6.62g/0.0500mol)、DMSO(54.22g/0.6940mol)、臭化テトラブチルアンモニウム(0.15g/0.0005mol)、水酸化カリウム(2.86g/0.0509mol)を充填した。反応混合物を撹拌しながら、1-クロロ-2,2-ジフルオロエチレン(HCFC1122)(5.44g/0.0552mol)をセプタムを通して10分間かけて表面下に添加した。添加終了時に温度は22℃から45℃まで上昇した。HCFC1122の添加後に、反応混合物を周囲温度で16時間撹拌した。
反応混合物を150mlの水及び100mlの塩化メチレンと混合し、15分間撹拌した。得られた混合物を分離漏斗に入れ、15分間静置した後に2つの非混和性の層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を100mlの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を除去して生成物を単離した。単離された生成物の量は9.93gであった。主な生成物は2,2-ジメチル-4-(2-クロロ-1,1-ジフルオロエトキシメチル)-1,3-ジオキソランであった。純度は52重量%であり、FNMR内部標準分析に基づく収率は45%であった。
19F NMR(CDCl3):δ-79.64(FA),-79.89(FB)ppm,tのq,2Fa-Fb=-140Hz,3H-F=9Hz
AB型四分子からFA及びFBの化学シフトを計算した。
例29:溶媒にDMSOを使用した2,2-ジメチル-4-[(1-フルオロエテニルオキシ)メチル]-1,3-ジオキソランの合成
加熱マントルに100mlの四つ口フラスコ(14/20)を設置し、時期撹拌器上に置いた。フラスコは、温度調節器に接続された熱電対を含むサーモウェルと、窒素源に接続された出口を有するドライアイスコンデンサーとを備えるものであった。反応フラスコに、ソルケタール(5.60g/0.0424mol)、DMSO(31.10g/0.3989mol)、水酸化カリウム(2.67g/0.0476mol)を充填した。反応混合物を撹拌しながら、1-クロロ-1-フルオロエチレン(HCFC1131a)(5.44g/0.0552mol)をセプタムを通して5分間にわたって表面下に添加した。添加終了時に温度は23℃から41℃まで上昇した。HCFC1131aの添加後に、反応混合物を周囲温度で48時間撹拌した。
反応混合物を150mlの水及び100mlの塩化メチレンと混合し、15分間撹拌した。得られた混合物を分離漏斗に入れ、15分間静置した後に2つの非混和性の層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を100mlの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を除去して生成物を単離した。単離された生成物の量は5.90gであった。主な生成物は2,2-ジメチル-4-[(1-フルオロエテニルオキシ)メチル]-1,3-ジオキソランであった。純度は72重量%であり、FNMR内部標準分析に基づく収率は52%であった。
19F NMR(CDCl3):δ-80.62 ppm (dのd,3F-H=41.3Hz(trans),6.5Hz cis)
1HNMR(CDCl3):δ3.24-3.40(dのd,1H-trans,3H-F=41.3,2H-H=4.4);δ3.60-3.65,(dのd,1H-cis,3H-F=6.5,2H-H=4.4);δ3.74-3.64(m,3H),δ4.06-4.12(m,1H),δ4.32-4.40(m,1H)
例30:溶媒としてDMSOを使用した2,2-ジメチル-4-[(1-フルオロエテニルオキシ)メチル]-1,3-ジオキソランの合成
加熱マントルに100mlの四つ口フラスコ(14/20)を設置し、時期撹拌器上に置いた。フラスコは、温度調節器に接続された熱電対を含むサーモウェルと、窒素源に接続された出口を有するドライアイスコンデンサーとを備えるものであった。反応フラスコに、ソルケタール(5.60g/0.0424mol)、DMSO(31.48g/0.4029mol)、水酸化カリウム(3.20g/0.0520mol)を充填した。反応混合物を撹拌しながら、1-クロロ-1-フルオロエチレン(HCFC1131a)(4.81g/0.0598mol)をセプタムを通して8分間にわたって表面下に添加した。添加終了時に温度は23℃から55℃まで上昇した。HCFC1131aの添加後に、反応混合物を周囲温度で16時間撹拌した。
ヘキサン(50mL)を加え、反応混合物を撹拌しながら50℃に1時間にわたって加熱した。反応混合物を周囲温度(22℃)にまで冷却し、撹拌を停止した。層を15分間にわたって沈降させた。上層のヘキサン層をシリンジでサイフォンして除去した。第2のヘキサン50mlを反応フラスコに充填し、混合物を周囲温度で15分間撹拌した。撹拌を停止し、層を15分間にわたって沈降させた。最上層のヘキサン層をシリンジでサイフォンして除去した。これら2つのヘキサン抽出物を合わせ、溶媒を減圧下で除去して生成物を単離した。単離された生成物の量は4.05gであった。主な生成物は2,2-ジメチル-4-(2-クロロ-1,1-ジフルオロエトキシメチル)-1,3-ジオキソランであった。純度は75重量%であり、収率はFNMR内部標準分析に基づいて41%であった。残りの反応混合物を水150ml及び塩化メチレン100mlと混合し、15分間撹拌した。得られた混合物を分離漏斗に入れ、15分間静置した後に2つの非混和性層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を100mlの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を除去して生成物を単離した。単離された生成物の量は3.40gであった。主な生成物は2,2-ジメチル-4-[(1-フルオロエテニルオキシ)メチル)]-1,3-ジオキソランであった。純度は57重量%であり、FNMR内部標準分析に基づく収率は26%であった。
19F NMR(CDCl3):δ-80.62ppm(dのd,3F-H=41.3Hz(trans),6.5Hz cis)
1HNMR(CDCl3):δ3.24-3.40(dのd,1H-trans,3H-F=41.3,2H-H=4.4);δ3.60-3.65,(dのd,1H-cis,3H-F=6.5,2H-H=4.4);δ3.74-3.64(m,3H),δ4.06-4.12(m,1H),δ4.32-4.40(m,1H)
例31:30%アセトン及び70%DMSO溶媒中での1,1,1,2-トリフルオロ-2-クロロエチレン(CTFE)とメタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)との反応
上部撹拌と、デジタル温度計及び窒素源に接続された出口を有するドライアイスコンデンサーとを備えた1Lの四つ口(14/20)フラスコを使用した。残りのネックにプレパンクチャーセプタムを配置した。反応フラスコに、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(80.22g/0.6160mol)、DMSO(374.66g/4.7953mol)、アセトン(161.55g/2.7774モル)、炭酸カリウム(94.03g/0.6803mol)、及びベンゾキノン(0.76/7.03×10-3mol)を充填した。反応混合物を撹拌しながら、CTFE(78.92g/0.676mol)を16~21℃の温度で2日間にわたって隔壁を通してアリコートで表面下に添加した。反応混合物に内部標準物質(α,α,α-トリフルオロトルエン)を添加し、FNMRで反応を追跡した。
反応混合物を5Lの分離漏斗に2Lの水及び1Lのジクロロメタンを投入し、10分間撹拌した。撹拌を停止し、15分間静置した後に2つの非混和性層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を1Lの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を留去して生成物を単離した。単離された粗2-クロロ-1,1,2-トリフルオロエトキシメタクリレート生成物の量は120.90gであった。2-ヒドロキシメタクリレート出発物質に基づくFNMRによれば、生成物は73重量%の純度及び収率58%を有していた。
この粗物質を、シリカゲルを充填した2インチ×24インチカラムを使用してカラムクロマトグラフィーにより精製した。粗物質に対するシリカの比は15:1であった。生成物を10%酢酸エチル/n-ヘキサンで溶出した。粗生成物を複数のバッチで精製した。合わせた精製物は66.99gであり、GC A%で97%の純度であった。また、この生成物をGC/MS及びLC/MSでも確認した。精製物の収率は、2-ヒドロキシメタクリレート出発物質に基づいて43%であった。
19F NMR(CDCl3):δ-88.26ppm(FA),-88.74ppm(FB*,(dのdのq,2Fa-Fb=-141Hz,3Fa-H=3.5Hz,3Fb-H=4.7Hz),δ-154.31(Fc)(tのd,3F-F=12Hz,2F-H=48
1HNMR(CDCl3):δ1.95ppm(dのd,3H);δ4.20ppm(dのdのd,2H);δ4.40(dのdのd,2H);δ5.60(mのd,1H)δ6.08ppm(dのdのd,1H,2H-F=48,3H-Fa=3.5Hz,3H-Fb=4.7Hz);δ6.10ppm(mのd,1H)
*AB型四分子からFA及びFBの化学シフトを計算した。
例32:DMSO溶媒中での1,1,2-トリフルオロ-2-クロロエチレン(CTFE)とメタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)との反応
デジタル温度計と窒素源に接続された出口を持つドライアイスコンデンサーとを装備した250mlの四つ口(14/20)フラスコを磁気撹拌器上に置いた。予め穴を開けたセプタムを残りの口に配置した。反応フラスコにメタクリル酸2-ヒドロキシエチル(20.12g/0.1546mol)、DMSO(116.85g/1.4956mol)、炭酸カリウム(21.84g/0.1580mol)、及びベンゾキノン(0.06/5.55×10-4mol)を充填した。反応混合物を撹拌しながら、CTFE(18.8g/0.161mol)を17~25℃の温度で3時間にわたってセプタムを通してアリコートの表面下に添加した。反応混合物に内部標準物質(α,α,α-トリフルオロトルエン)を添加し、FNMRで反応を追跡した。
反応混合物を700mlの水及び200mlの塩化メチレンと混合し、15分間撹拌した。得られた混合物を分離漏斗に入れ、15分間静置した後に2つの非混和性層を形成した。得られた層を分離し、最下層の有機層を200mlの水で2回洗浄した。有機層を分離し、減圧下で溶媒を除去して生成物を単離した。単離された粗2-クロロ-1,1,2-トリフルオロエトキシメタクリレート生成物の量は33.34gであった。生成物は、2-ヒドロキシメタクリレート出発物質に基づくFNMRによれば、純度74重量%及び収率64%を有していた。
粗物質を、約1torrの真空下でショートパス蒸留によって精製した。集めた蒸留物の量は27.02gであった。蒸留物は、2-ヒドロキシメタクリレート出発物質に基づくFNMRで純度80重量%及び収率57%を有していた。
19F NMR(CDCl3):δ-88.26ppm(FA),-88.74ppm(FB*,(dのdのq,2Fa-Fb=-141Hz,3Fa-H=3.5Hz,3Fb-H=4.7Hz),δ-154.31(Fc)(tのd,3F-F=12Hz,2F-H=48
1HNMR(CDCl3):δ1.95ppm(dのd,3H);δ4.20ppm(dのdのd,2H);δ4.40(dのdのd,2H);δ5.60(mのd,1H)δ6.08ppm(dのdのd,1H,2H-F=48,3H-Fa=3.5Hz,3H-Fb=4.7Hz);δ6.10ppm(mのd,1H)
*AB型四分子からFA及びFBの化学シフトを計算した。

Claims (62)

  1. ハロゲン化有機化合物の製造方法であって、アルコール類、第一級アミン類、第二級アミン類及びチオール類よりなる群から選択される活性水素含有有機化合物と、炭素-炭素二重結合を有するハロゲン化オレフィンとを反応させてハロゲン化有機化合物を製造することを含み、ここで、前記炭素-炭素二重結合の少なくとも1個の炭素はハロゲン及びハロゲン化アルキル基よりなる群から選択される少なくとも1個の置換基で置換されている、前記製造方法。
  2. 前記ハロゲン化オレフィンが1個、2個、3個、4個又はそれ以上のフッ素原子を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ハロゲン化有機化合物が、ハロゲン化ヘテロアルケニル官能化有機化合物である、請求項1に記載の方法。
  4. 前記ハロゲン化有機化合物が、ハロゲン化ヘテロアルキル官能化有機化合物である、請求項1に記載の方法。
  5. 前記ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合の1個の炭素がフッ素化アルキル基で置換されている、請求項1に記載の方法。
  6. 前記ハロゲン化オレフィンは、炭素-炭素二重結合の1個の炭素がペルフルオロアルキル基で置換されている、請求項1に記載の方法。
  7. 前記ハロゲン化オレフィンが、次式(1)の構造を有する、請求項1に記載の方法:
    CX12=CX34(1)
    式中、X1、X2、X3及びX4は、独立して、水素(H)、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)並びにハロゲン化及び非ハロゲン化C1~C20アルキル基よりなる群から選択されるが、ただし、X1、X2、X3及びX4のうちの1つ以上は、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)及びハロゲン化アルキル基よりなる群から選択されるものとする。
  8. 前記ハロゲン化オレフィンが、CFCl=CH2、CH2=CF2、CFH=CH2、CF2=CHF、CF3CF=CH2、CF2=CF2、CF=CHCl、CF3CCl=CH2、CF3CH=CHCl、CF3CF=CFH、CF3CH=CF2、CF3CF=CF2、CF3CH2CF=CH2、CF3CH=CFCH3、CF3CF=CHCF3、CF3CCl=CHCF3、CF2HCH2CF=CH2、CF2HCH2CF=CHCl及びCF2HCH=CFCH2Clよりなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  9. 前記ハロゲン化オレフィンとフェノール化合物とを反応させる、請求項1に記載の方法。
  10. 前記ハロゲン化オレフィンと脂肪族アルコールとを反応させる、請求項1に記載の方法。
  11. 前記ハロゲン化オレフィンと脂肪族多価アルコールとを反応させる、請求項1に記載の方法。
  12. 前記ハロゲン化オレフィンと、少なくとも1個のヒドロキシル基がブロックされかつ少なくとも1個のヒドロキシル基が遊離ヒドロキシル基である複数のヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオールであるマスク脂肪族ポリアルコールとを反応させる、請求項1に記載の方法。
  13. 前記ハロゲン化オレフィンと第一級アミン又は第二級アミンとを反応させる、請求項1に記載の方法。
  14. 前記ハロゲン化オレフィンとチオールとを反応させる、請求項1に記載の方法。
  15. 前記反応を塩基性条件下で実施する、請求項1に記載の方法。
  16. 前記反応を無機塩基の存在下で実施する、請求項1に記載の方法。
  17. 前記無機塩基がアルカリ金属水酸化物及び炭酸のアルカリ金属塩よりなる群から選択される、請求項16に記載の方法。
  18. 前記反応を液体媒体中で実施する、請求項1に記載の方法。
  19. 前記液体媒体が1種以上の有機溶媒から構成される、請求項18に記載の方法。
  20. 前記1種以上の有機溶媒が極性非プロトン性有機溶媒よりなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
  21. 前記1種以上の有機溶媒が2~190の誘電率を有する極性非プロトン性有機溶媒である、請求項19に記載の方法。
  22. 前記反応を相間移動触媒の存在下で実施する、請求項1に記載の方法。
  23. 前記フェノール化合物が構造Ar(OH)x(ここで、Arは置換されていてよい芳香族部分であり、xは1以上の整数である)を有する、請求項2に記載の方法。
  24. xが1、2又は3である、請求項23に記載の方法。
  25. Arが置換されていてよいフェニル基、置換されていてよいナフチル基、及び置換されていてよいアントリル基よりなる群から選択される、請求項23に記載の方法。
  26. Arがハロゲン、置換されていてよいアルキル、置換されていてよいヘテロアルキル、置換されていてよいシクロアルキル、置換されていてよいヘテロシクロアルキル、置換されていてよいアルコキシ、置換されていてよいアロキシ、置換されていてよいアリール、置換されていてよいヘテロアリール、シアノ、置換されていてよいカルボキシル、スルフェート、ニトリル、及びニトロよりなる群から選択される1個以上の置換基で置換された芳香族部分である、請求項23に記載の方法。
  27. 前記活性水素含有有機化合物と前記ハロゲン化オレフィンとを、約5℃~約200℃の温度で、約0.5時間~約120時間にわたって反応させる、請求項1に記載の方法。
  28. 前記活性水素含有有機化合物と前記ハロゲン化オレフィンとを、(活性水素含有有機化合物のモル数)/x:ハロゲン化オレフィンのモル数(ここで、xは活性水素含有有機化合物の1モル当たりの活性水素の数であり、約1:8~約8:1である)の化学量論的比で反応させる、請求項1に記載の方法。
  29. 次式(I)のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物:
    Ar(OCR1=CHR2x(I)
    式中、Arは置換されていてよい芳香族部分であり、xは1以上の整数であり、R1はCF3であり、かつ、R2はHであるか、又はR1はHであり、かつ、R2はCF3であるかのいずれかである。
  30. xが1、2又は3である、請求項29に記載のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物。
  31. Arが置換されていてよいフェニル基、置換されていてよいナフチル基、及び置換されていてよいアントリル基よりなる群から選択される、請求項29に記載のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物。
  32. Arがハロゲン、アルキル、シアノ、スルフェート、ニトリル及びニトロよりなる群から選択される1個以上の置換基で置換された芳香族部分である、請求項29に記載のトリフルオロプロペニルエーテル置換芳香族化合物。
  33. 前記トリフルオロプロペニル置換芳香族化合物が、4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロプロペニルオキシ)ベンゼン、4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロプロペニルエーテル、4-(3,3,3-トリフルオロプロペニル)フェニルスルフェート、4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、3-ニトロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、2-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-メチルフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-クロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、3-シアノフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、1,4-ビス(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニルエーテル、2,4-ジクロロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、2-クロロ-4-フルオロフェニル-3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニルエーテル、4-(3,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)フェニル硫酸ナトリウム塩よりなる群から選択される、請求項29に記載のトリフルオロプロペニル置換芳香族化合物。
  34. 次の一般構造(I)に相当するハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート:
    12HC-CX34-O-R-O-C(=O)-CR1=CH2 (I)
    式中、Rは有機部分であり、X1、X2、X3及びX4は水素、ハロゲン、アルキル又はハロアルキルから独立して選択されるが、ただし、X1、X2、X3又はX4の少なくとも1つはハロゲン又はハロアルキル基であるものとし、R1は水素又はメチル又はフッ素である。
  35. 1、X2、X3又はX4の少なくとも2つが、ハロゲン及びハロアルキル基よりなる群から選択される、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  36. 1、X2、X3又はX4の少なくとも2つがフッ素及びフルオロアルキル基よりなる群から選択される、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  37. 1、X2、X3又はX4の少なくとも1つがフッ素又はフルオロアルキル基である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  38. 1、X2、X3及びX4のそれぞれがハロゲン又はハロアルキル基である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  39. 1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8ハロアルキル基である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  40. 1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8フルオロアルキル基である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  41. (a)X1が塩素であり、X2、X3及びX4がフッ素である、又は(b)X3が塩素であり、X1、X2及びX4がフッ素である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  42. Rがアルキレンセグメント又はポリ(オキシアルキレン)セグメントである、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  43. Rがエチレンセグメント又はポリ(オキシエチレン)セグメントである、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  44. Rが-[CH2CH2O]n-CH2CH2-であり、nが0又は1~10の整数である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  45. 部分X12HC-CX34-O-R-O-が900ダルトン以下の分子量を有する、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  46. Rが非ハロゲン化有機部分である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  47. Rが1個以上の酸素原子を含有していてよい脂肪族有機部分である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  48. Rが1個以上のエーテル酸素原子を含有していてよい飽和脂肪族有機部分である、請求項34に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  49. 次の一般構造(II)に相当するハロアルケニルエーテル(メタ)アクリレート:
    12C=CX3-O-R-O-C(=O)-CR1=CH2 (II)
    式中、Rは有機部分であり、X1、X2、X3は水素、ハロゲン、アルキル、又はハロアルキルから独立して選択されるが、ただし、X1、X2、又はX3の少なくとも1つがハロゲン又はハロアルキル基であるものとし、R1は水素又はメチル又はフッ素である。
  50. 1、X2、X3又はX4の少なくとも2つがハロゲン及びハロアルキル基よりなる群から選択される、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  51. 1、X2、X3又はX4の少なくとも2つがフッ素及びフルオロアルキル基よりなる群から選択される、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  52. 1、X2、X3又はX4の少なくとも1つがフッ素又はフルオロアルキル基である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  53. 1、X2、X3及びX4のそれぞれがハロゲン又はハロアルキル基である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  54. 1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8ハロアルキル基である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  55. 1、X2、X3又はX4の1つがC1~C8フルオロアルキル基である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  56. (a)X1が塩素であり、X2、X3及びX4がフッ素である、又は(b)X3が塩素であり、X1、X2及びX4がフッ素である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  57. Rがアルキレンセグメント又はポリ(オキシアルキレン)セグメントである、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  58. Rがエチレンセグメント又はポリ(オキシエチレン)セグメントである、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  59. Rが-[CH2CH2O]n-CH2CH2-であり、nが0又は1~10の整数である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  60. 部分X12HC-CX34-O-R-O-が900ダルトン以下の分子量を有する、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  61. Rが非ハロゲン化有機部分である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
  62. Rが1個以上の酸素原子を含有していてよい脂肪族有機部分である、請求項49に記載のハロアルキルエーテル(メタ)アクリレート。
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