JP2600107B2 - 含フッ素化合物の製造方法 - Google Patents

含フッ素化合物の製造方法

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JP2600107B2 JP6177797A JP17779794A JP2600107B2 JP 2600107 B2 JP2600107 B2 JP 2600107B2 JP 6177797 A JP6177797 A JP 6177797A JP 17779794 A JP17779794 A JP 17779794A JP 2600107 B2 JP2600107 B2 JP 2600107B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルケンを出発原料とし
て用いる含フッ素化合物の製造方法に関するものであ
る。
【0002】有機フッ素化合物は機能材料、医薬、農薬
等に幅広く用いられており、特にハロフルオロ化合物の
中には生理活性を持つものがあり、医薬、農薬等の分野
で応用が可能である。例えば、本発明の対象とする後記
一般式(II)で表されるハロフルオロ化合物のうち、R
1 =R4 =H、R2 =COOC25 、R3 =COOH
のものは抗菌活性を示す(J. Med. Chem., 20, 606 (19
77) )。
【0003】また、このハロフルオロ化合物は、そのハ
ロゲン原子を利用して化学的変換を行い、容易に他の化
合物に誘導できるため、有機フッ素化合物の合成中間体
としても有用である。例えば、生理活性を持つ含フッ素
ステロイドの合成中間体としてステロイド骨格を持つハ
ロフルオロ化合物が合成されている(J. Am. Chem. So
c., 81, 2191 (1959), J. Am. Chem. Soc., 82, 4001
(1960), J. Am. Chem. Soc., 82, 4007 (1960)など)。
【0004】
【従来の技術】アルケンからハロフルオロ化合物を合成
する方法には、ハロゲン化フッ素(XF、X=Cl、B
r、I)を用いる方法と、Nーハロスクシンイミド等の
ハロニウムイオン発生剤とフッ素化剤を組み合わせて用
いる方法がある(AldrichimicaActa, 26, 47 (199
3))。
【0005】しかしながら、前者のハロゲン化フッ素を
用いる方法では、ハロゲン化フッ素を調製するために毒
性の高いフッ素ガスを用いなければならない、さらにハ
ロゲン化フッ素は空気中の水分などとの反応性が高く不
安定なため保存が難しいといった問題点がある。
【0006】後者のハロニウムイオン発生剤とフッ素化
剤を用いる方法では、これまでフッ素化剤として、無水
フッ化水素(例えばJ. Am. Chem. Soc., 82, 4001 (196
0))、アミン−フッ化水素錯体(例えばJ. Org. Chem.,
44, 3872 (1979))、フッ化ケイ素(J. Chem. Soc., C
hem. Commun., 1989, 1881)、ヘキサフルオロプロペン
−ジエチルアミン付加体(Bull. Chem. Soc. Jpn., 64,
2596 (1991))、フッ化銀−フッ化カルシウム(Chem.
Lett., 1988, 1877 )、一水素二フッ化アンモニウム−
フッ化アルミニウム(Tetrahedron Lett., 31, 3167 (1
990))等が用いられてきた。
【0007】しかし、この後者の方法において、無水フ
ッ化水素は安価であるが毒性が高く、取扱いも難しい。
また、その他のフッ素化剤は、無水フッ化水素と比較し
て高価である、気体あるいは液体状のために扱いにく
い、もしくは取り扱いに注意を要する、複数の試剤を用
いなければならない、あるいは、超音波の照射が必要で
ある等の問題があった。このため、安価な、また、取り
扱いの容易な試剤を用いる、ハロフルオロ化合物のより
簡便な合成法が求められていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルケンか
らハロフルオロ化合物を合成するにあたり、ハロニウム
イオン発生剤とフッ素化剤を使用する方法において、安
価で取扱いの容易な固体のフッ素化剤を用いるハロフル
オロ化合物の簡便な製造方法を提供することを課題とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、安価で取扱
いの容易な固体のフッ素化剤を用いるハロフルオロ化合
物の製造方法について鋭意研究を重ね、金属水素フッ化
物とハロニウムイオン発生剤を用いてアルケンからハロ
フルオロ化合物を収率よく合成できることを見いだし、
本発明を完成するに至った。
【0010】すなわち本発明は、一般式MHmm+n
(式中、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を表
し、mは2〜6の数を示し、nはMがアルカリ金属の場
合は1、アルカリ土類金属の場合は2を示す。)で表さ
れる金属水素フッ化物を、ハロニウムイオン発生剤とと
もに、一般式(I)
【0011】
【化3】
【0012】(式中、R1 〜R4 は水素原子、置換もし
くは無置換の直鎖あるいは分岐状アルキル基もしくはア
リール基を表し、R1 とR2 、R1 とR3 、R2 とR
4 、及びR3 とR4 は結合して環を形成してもよい。)
で表されるアルケンと反応させるに当り、ジクロロメタ
ン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ジ
エチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジクロ
ロエタン又は四塩化炭素から選ばれる溶媒中で反応させ
ることにより、一般式(II)
【0013】
【化4】
【0014】(式中、R1 〜R4 は前記と同じ意味を持
ち、Xは塩素、臭素またはヨウ素原子を表す。)で表さ
れるハロフルオロ化合物を製造することを特徴とする含
フッ素化合物の製造方法を提供するものである。
【0015】本発明で用いる金属水素フッ化物として
は、二水素三フッ化ナトリウム、三水素四フッ化ナトリ
ウム、四水素五フッ化ナトリウム、二水素三フッ化カリ
ウム、三水素四フッ化カリウム、四水素五フッ化カリウ
ム、二水素三フッ化ルビジウム、三水素四フッ化ルビジ
ウム、二水素三フッ化セシウム、三水素四フッ化セシウ
ム、二水素四フッ化カルシウム、二水素四フッ化ストロ
ンチウム、二水素四フッ化バリウム、四水素六フッ化バ
リウム、六水素八フッ化バリウム、等を例示することが
できる。これらは金属フッ化物と無水フッ化水素から容
易に合成できる、固体の試剤である。また、二水素三フ
ッ化カリウムは工業的にフッ素ガスの製造に用いられて
おり、すなわち、これらの試剤は工業的に用いるにも適
しているといえる。
【0016】ハロニウムイオン発生剤としては、N−ク
ロロコハク酸イミド、N−ブロモコハク酸イミド、1,
3−ジブロモ−5,5ージメチルヒダントイン、N−ヨ
ードコハク酸イミド等を例示することができる。
【0017】基質としてのアルケンは前記一般式(I)
で表され、式中、R1 〜R4 は水素原子、置換もしくは
無置換の直鎖あるいは分岐状アルキル基もしくはアリー
ル基を表す。アルキル基としては、基質のアルケンが反
応溶媒に可溶であれば特に制限はなく、いかなる直鎖あ
るいは分岐状アルキル基でも用いることができ、例え
ば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピ
ル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペ
ンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、アダマンチ
ル基等を例示することができる。アルキル基の置換基と
しては、本反応に関与しないものなら何でもよく、置換
あるいは未置換アリール基、ニトロ基、カルボニル基、
アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、水酸基、スル
ホニル基、シアノ基、ハロゲン等を例示することができ
る。アリール基としては、置換あるいは未置換のフェニ
ル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラ
セニル基、2ーアントラセニル基、9−アントラセニル
基、等を例示することができる。芳香環上の置換基とし
ては、本反応に関与しないものなら何でもよく、置換あ
るいは未置換アルキル基、ニトロ基、カルボニル基、ア
ルコキシ基、アルコキシカルボニル基、水酸基、スルホ
ニル基、シアノ基、ハロゲン等を例示することができ
る。また、R1 とR2 、R1 とR3 、R2 とR4 、及び
3 とR4 は結合して環を形成してもよい。このような
アルケンとして、シクロヘキセン、シクロヘプテン、1
−メチル−1−シクロヘキセン、メチレンシクロヘキサ
ン、等を例示することができる。
【0018】本反応は、溶媒中、金属水素フッ化物とハ
ロニウムイオン発生剤に前記一般式(I)で表されるア
ルケンを加え、攪拌することによって行われる。溶媒と
しては、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ジエチルエー
テル、テトラヒドロフラン、1,2−ジクロロエタン、
四塩化炭素、ジクロロメタン又はクロロホルムが用いら
れ、反応に関与しないものであれば何でも使用できる
が、より好ましくはジクロロメタン、クロロホルムを用
いることができる。金属水素フッ化物とハロニウムイオ
ン発生剤は、それぞれ、1等量から大過剰量、好ましく
は1〜2等量使用し、反応温度としては−30℃〜10
0℃、好ましくは15℃〜60℃で実施することができ
る。
【0019】本反応の位置選択性に関しては、より安定
な炭素陽イオンが生成する位置にフッ素原子が導入され
る。例えば、1−アルケンからは1−ハロ−2−フルオ
ロ化合物が優先して得られる。特に、R1 〜R4 のいず
れかがアリール基の場合は、そのアリール基の結合して
いる炭素にフッ素原子が導入された化合物のみを選択的
に得ることができる。例えば、スチレンからは1−フル
オロ−2−ハロ−1−フェニルエタンのみが選択的に得
られる。また、立体選択性に関しては、アルケンに対し
てハロゲン原子とフッ素原子が反対の方向から導入され
た化合物が選択的に得られる。例えば、trans−1
−フェニルプロペンからはerythro−1−フルオ
ロ−2−ハロ−1−フェニルプロパンが選択的に得られ
る。
【0020】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
【0021】実施例1 N−ヨードコハク酸イミド(NIS)(254mg、
1.1mmol)と四水素五フッ化カリウム(KH4
5 )(152mg、1.1mmol)のクロロホルム
(3ml)懸濁液にスチレン(105mg、1.0mm
ol)をクロロホルム(2ml)に溶かして加え、60
℃で19時間撹拌した。反応液を炭酸水素ナトリウムと
亜硫酸水素ナトリウムの水溶液にあけ、ジクロロメタン
で抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過、濃
縮した後、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフ
ィーで精製して、1−フルオロ−2−ヨード−1−フェ
ニルエタン(202mg、80%)を得た。
【0022】同様の方法で、下記の反応式(III) に示す
ように、NISとKH45 を用い、アルケンからヨー
ドフルオロ化合物を得た。用いたアルケン、反応時間、
生成物(異性体がある場合はその異性体比)、および収
率を表1に示す。異性体比は19F−NMRスペクトルに
より決定した。また、生成物は1 H−NMRスペクト
ル、19F−NMRスペクトル、およびIRスペクトルに
より同定した。これらのスペクトルデータを表2に示
す。
【0023】
【化5】
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】実施例2 1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン(D
BH)(318mg、1.1mmol)とKH45
(161mg、1.2mmol)のジクロロメタン(3
ml)懸濁液にスチレン(99mg、0.95mmo
l)をジクロロメタン(2ml)に溶かして加え、室温
で4時間撹拌した。反応液を炭酸水素ナトリウムと亜硫
酸水素ナトリウムの水溶液にあけ、ジクロロメタンで抽
出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過、濃縮し
た後、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー
で精製して、1−フルオロ−2−ブロモ−1−フェニル
エタン(112mg、58%)を得た。
【0027】同様の方法で、下記の反応式(IV)に示す
ように、DBHとKH45 を用い、アルケンからブロ
モフルオロ化合物を得た。用いたアルケン、反応時間、
生成物(異性体がある場合はその異性体比)、および収
率を表3に示す。異性体比は19F−NMRスペクトルに
より決定した。また、生成物は1 H−NMRスペクト
ル、19F−NMRスペクトル、およびIRスペクトルに
より同定した。これらのスペクトルデータを表4に示
す。
【0028】
【化6】
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】実施例3 Nークロロコハク酸イミド(162mg、1.2mmo
l)とKH45 (164mg、1.2mmol)のク
ロロホルム(3ml)懸濁液にスチレン(110mg、
1.1mmol)をクロロホルム(2ml)に溶かして
加え、60℃で24時間撹拌した。反応液を炭酸水素ナ
トリウムと亜硫酸水素ナトリウムの水溶液にあけ、ジク
ロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し
た。ろ過、濃縮した後、粗生成物をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーで精製して、1−フルオロ−2−クロ
ロ−1−フェニルエタン(19mg、11%)を得た。
この生成物の 1H−NMRスペクトル、19F−NMRス
ペクトルおよびIRスペクトルのデータを下記に示し
た。
【0032】1 H−NMR(CDCl3 、TMS)
δ:3.7−3.8(m、2H)、5.6(ddd、J
=47.0、7.6、4.1Hz、1H)、7.3−
7.4(m、5H)
【0033】19F−NMR(CDCl3 、CFCl3
φ:179.1(ddd、J=46.0、24.8、
15.6)
【0034】IR (neat):3067、303
6、2960、1496、1455、1426、135
2、1248、1215、1065、1011、91
9、869、824、773、731、697、64
1、615 cm-1
【0035】実施例4 DBH(297mg、1.0mmol)と四水素五フッ
化ナトリウム(125mg、1.0mmol)のジクロ
ロメタン(3ml)懸濁液にスチレン(98mg、0.
94mmol)をジクロロメタン(2ml)に溶かして
加え、室温で4時間撹拌した。反応液を炭酸水素ナトリ
ウムと亜硫酸水素ナトリウムの水溶液にあけ、ジクロロ
メタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ
過、濃縮した後、粗生成物の1 H−NMRスペクトル、
および19F−NMRスペクトルを測定したところ、1−
フルオロ−2−ブロモ−1−フェニルエタンが生成して
おり、その収率は61%であることがわかった。この収
率はベンゾトリフルオリドを内部標準として19F−NM
Rスペクトルから決定した。
【0036】さらに、フッ素化剤として二水素三フッ化
カリウム、三水素四フッ化カリウム、四水素五フッ化カ
リウム、三水素四フッ化セシウム、六水素八フッ化バリ
ウムを用いて同じ反応を行い、それぞれ、収率62%、
72%、71%、67%、62%で1−フルオロ−2−
ブロモ−1−フェニルエタンが生成することを確認し
た。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、安価で、取扱いの容易
な固体のフッ素化剤を用いて、簡便にまた収率よくハロ
フルオロ化合物を得ることができる。この化合物は生理
活性が期待され、また、そのハロゲン原子を利用して化
学的変換を行うことにより容易に他の化合物に誘導で
き、機能材料、医薬、農薬等に幅広く用いられている有
機フッ素化合物の合成中間体として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 22/08 C07C 22/08 23/10 23/10 29/62 29/62 31/36 9155−4H 31/36 67/307 67/307 69/63 69/63

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式MHmm+n (式中、Mはアルカ
    リ金属またはアルカリ土類金属を表し、mは2〜6の数
    を示し、nはMがアルカリ金属の場合は1、アルカリ土
    類金属の場合は2を示す。)で表される金属水素フッ化
    物を、ハロニウムイオン発生剤とともに、一般式(I) 【化1】 (式中、R1 〜R4 は水素原子、置換もしくは無置換の
    直鎖あるいは分岐状アルキル基もしくはアリール基を表
    し、R1 とR2 、R1 とR3 、R2 とR4 、及びR3
    4 は結合して環を形成してもよい。)で表されるアル
    ケンと反応させるに当り、ジクロロメタン、クロロホル
    ム、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ジエチルエーテ
    ル、テトラヒドロフラン、1,2−ジクロロエタン又は
    四塩化炭素から選ばれる溶媒中で反応させることによ
    り、一般式(II) 【化2】 (式中、R1 〜R4 は前記と同じ意味を持ち、Xは塩
    素、臭素またはヨウ素原子を表す。)で表されるハロフ
    ルオロ化合物を製造することを特徴とする含フッ素化合
    物の製造方法。
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