JP3015880B1 - 含フッ素有機化合物の製造方法 - Google Patents

含フッ素有機化合物の製造方法

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/013Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
    • C07C17/04Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens to unsaturated halogenated hydrocarbons

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Abstract

【要約】 【課題】 含フッ素有機化合物を合成する方法におい
て、フッ素ガスあるいは重金属化合物を用いることな
く、しかも反応試剤を大過剰に用いる必要のない、含フ
ッ素有機化合物の簡便な製造方法を提供する。 【解決手段】 二フッ化キセノンを、二重結合に隣接す
る炭素原子に少なくとも一つのフッ素が置換しているア
ルケン化合物に反応させることを特徴とする含フッ素有
機化合物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は炭素−炭素不飽和化
合物を出発原料として用いる含フッ素有機化合物の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】含フッ素有機化合物は高分子材料、冷
媒、洗浄剤、発泡剤、医薬、農薬等、工業的に幅広く用
いられている。炭素−炭素不飽和化合物にフッ素を付加
する反応は有機化合物にフッ素を導入する最も基本的か
つ代表的な手法の一つであり、この方法で製造された含
フッ素有機化合物は高分子合成用モノマー、冷媒、医
薬、農薬等、あるいはそれらの中間生成物として有用で
ある。
【0003】いくつか例を挙げると、本発明の対象とす
る後記一般式(II)で表される含フッ素有機化合物の
うち、R1=R2=R3=C1のもの(CF2C1CFC1
2)から、フッ素樹脂合成用のモノマーであるクロロト
リフルオロエチレン(CF2CFCl)を製造すること
ができる(フッ素の化合物、講談杜、第4章、1979
年)。R1=F、R2=R3=Hのもの(CF3CH2F、
HCFC−134a)はフロン代替物として用いられて
いる(フロンの環境化学と対策技術、季刊化学総説、1
1、第6章、1991年)。さらに、R1=CH2Br、
2=F、R3=Hのもの(CH2BrCF3CHF2)は
麻酔作用をもつ(Chem.Tech.1974,75
3)。
【0004】従来、一般的に炭素−炭素不飽和化合物か
らフッ素の付加反応により含フッ素有機化合物を合成す
る方法には、(1)フッ素ガスを用いる方法、(2)三
フッ化コバルトのような金属高次フッ化物を用いる方
法、(3)二酸化鉛あるいは四酢酸鉛と無水フッ化水素
を用いる方法が知られている(フッ素の化合物、講談
社、第3章、1979年)。さらに最近、(4)パラヨ
ードトルエンジフルオリドとアミン−フッ化水素付加体
を用いる方法が報告された(Syn1ett,199
8,495)。
【0005】しかしながら、(1)の方法では毒性が強
く取り扱いが難しいフッ素ガスを用いなければならな
い、反応が激しいためマイナス数十度の低温下で反応を
行わなければならず、しかも単一生成物を得ることがで
きない等の問題点がある。(2)、(3)の方法では、
有害な重金属の化合物、あるいはやはり毒性が高く取り
扱いの難しい無水フッ化水素を用いなければならない。
(4)の方法では、腐食性の液体であるアミン−フッ化
水素付加体を反応溶媒として基質に対して大過剰に用い
なければならず、そのために反応時の取り扱いが困難で
あったり、反応後の目的物の精製などにおいてこれらの
試剤の除去に多大な労力を要する等の問題点を有してい
る。
【0006】上記の(1)から(4)の方法以外に、炭
素−炭素不飽和化合物中の不飽和結合にフェニル基等の
芳香族基が置換している場合には、二フッ化キセノンを
用いることによりフッ素の付加反応が進行することが知
られていた。しかしながら、脂肪族オレフィンなど、不
飽和結合に芳香族基が置換していない基質では、二フッ
化キセノンを用いてもフッ素の付加反応は進行しない、
あるいは進行しても他の反応も平行して進行するために
目的物の収率が低く、単離精製等に多大な労力を要する
とされていた(Israel.J.Chem.17,7
1(1978))。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、含フッ素有
機化合物を合成する方法において、フッ素ガスあるいは
重金属化合物を用いることなく、しかも反応試剤を大過
剰に用いる必要のない、含フッ素有機化合物の簡便な製
造方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、脂肪族の炭
素−炭素不飽和化合物から含フッ素有機化合物を製造す
る方法について鋭意研究を重ね、二フッ化キセノンを少
なくとも一つのフッ素が置換している炭素−炭素不飽和
化合物に反応させるときには、含フッ素有機化合物を収
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。
【0009】即ち、本発明によれば、二フッ化キセノン
を、下記一般式(I)で示される二重結合に隣接する炭
素原子に少なくとも1つのフッ素原子が結合しているア
ルケン化合物に反応させることを特徴とする下記一般式
(II)で示される含フッ素有機化合物の製造方法が提供
される。
【化3】 (式中、R 〜R は水素原子、ハロゲン原子、置換も
しくは無置換の直鎖あるいは分岐状アルキル基又はアラ
ルキル基を示し、R とR 、R とR 又はR とR
は結合して環を形成してもよい)
【化4】 (式中、R 〜R は前記と同じ意味を持つ)
【0010】
【発明の実施の形態】本発明で用いる反応原料は、前記
一般式(I)で示される二重結合に隣接する炭素原子に
少なくとも1つのフッ素原子が結合しているアルケン化
合物である。このようなアルケン化合物は、これを二フ
ッ化キセノンと反応させることにより、収率よく前記一
般式(II)で示される含フッ素有機化合物を与える。
【0011】上記一般式(I)におけるハロゲン原子と
しては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子などが
挙げられる。アルキル基としては、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を用いることがで
きるが、その炭素数は、通常、1〜30個、好ましくは
1〜20個、さらに好ましくは1〜15個である。具体
的には、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、s
ec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソ
ペンチル基,2−メチルブチル基、1−メチルブチル
基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペン
チル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル
基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エ
チルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、
ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オタデ
シル基、エイコシル基箏の鎖状アルキル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等の環状ア
ルキル基が挙げられる。アラルキル基としては、特に制
限はないが、通常炭素数が7〜30個、好ましくは7〜
20個、さらに好ましくは7〜15個の範囲のアラルキ
ル基が用いられる。具体的にはベンジル基、フェネチル
基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が例示され
る。
【0012】前記アルキル基及びアラルキル基は置換基
を有していてもよいが、このような置換基としては、本
反応に関与しないものなら特に制限はなく、置換あるい
は未置換のアリール基、カルボニル基、アルコキシ基、
アルコキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、
アルキル又はアリールスルホニル基、ニトロ基、ハロゲ
ン等が例示される。また、前記一般式(I)におけるR
1とR2、R1とR3又はR2とR3は結合して環を形成して
もよい。この場合、R1とR2、R1とR3又はR2とR3
結合して形成されるアルキレン基は、例えば、炭素教が
1〜10個、好ましくは1〜8個、さらに好ましくは2
〜6個の分岐していてもよいアルキレン基などであるこ
とができる。このようなアルケン化合物としては、1−
フルオロシクロペンテン、1−フルオロシクロヘキセ
ン、1−フルオロシクロヘプテン、1−フルオロ−2−
メチル−1−シクロヘキセン、等を例示することができ
る。
【0013】本発明においては、これらの反応原料(基
質)と二フツ化キセノンとを反応させて含フッ素有機化
合物を製造する。本反応は、二フッ化キセノンに基質を
加え、撹拌することによって行われる。本発明では、反
応基質としてはガス状化合物を用いることができる。こ
の場合の本発明を好ましく実施するには、ストップバル
ブ付き反応管等の密閉性反応容器内に二フッ化キセノン
と反応基質としての前記アルケン化合物を入れ、振とう
する。
【0014】二フッ化キセノンの量は特に制限はない
が、基質1モル当り、通常、1〜20モル、好ましくは
1〜5モル、さらに好ましくは1〜2モルの割合であ
る。
【0015】また、本発明においては、上記の二フッ化
キセノンに添加剤を加えることで反応性を向上させるこ
とができる。添加剤としては、四フッ化ケイ素、フッ化
水素、三フッ化ホウ素エーテル錯体、トリフルオロ酢
酸、フッ化水素ピリジン錯体などが例示されるが、好ま
しくは四フッ化ケイ素、フッ化水素、三フッ化ホウ素エ
ーテル錯体である。添加剤の使用量は、特に制限はない
が、基質1モルに対して、通常、0.01〜20モル、
好ましくは0.1〜5モル、さらに好ましくは0.1〜
2モルの割合である。
【0016】反応に際しては溶媒を存在させることがで
きる。溶媒としては反応に不活性なものであれば特に限
定されず、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四
塩化炭素などのハロゲン化炭化水素類、アセトニトリル
などのニトリル類、ヘキサフルオロベンゼンなどのフル
オロカーボン類などが例示される。
【0017】反応条件は基質の種類などによって適宜選
択されるが、その反応温度は通常−30℃〜200℃、
好ましくは0℃〜100℃、さらに好ましくは15℃〜
90℃であり、その反応時間は通常0.1〜100時
間、好ましくは0.5〜60時間、さらに好ましくは1
〜50時間である。
【0018】
【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。
【0019】実施例1 ストップバルブとステンレススチール反応管よりなる反
応容器に二フッ化キセノン(219mg、1.30mm
o1)を入れ、次いで真空ラインを用いてフッ化ビニル
(1.08mmo1)を加え、室温で24時間振とうし
た。揮発成分を、フッ化ナトリウム(0.58g、14
mmo1)と水(0.05g)を入れた反応容器に移
し、さらに室温で1時間振とうしたのち、粗生成物を真
空ラインを用いて蒸留して、1,1,2−トリフルオロ
エタン(0.96mmol、収率88%)を得た。生成
物は1H−NMRスペクトル、19F−NMRスペクト
ル、及びIRスペクトルにより同定した。
【0020】IR:3005、2986、1439、1
379、1320、1250、1142、1108、1
075、911cm-1
【0021】1H−NMR(CDCl3、TMS)δ:
4.50(ddt、J2=4Hz、J2=46Hz、J3
=13Hz、2H)、5.97(dtt、J2=6H
z、J3=4Hz、J3=55Hz、1H)
【0022】19F−NMR(CDCl3、CFCl3
φ:129.8(ddt、J2;18Hz、J2=55H
z、J3=13Hz、2F)、240.5(dtt、
2:6Hz、J3=18Hz、J3=46Hz、1F)
【0023】実施例2 ストップバルブとステンレスステール反応管よりなる反
応容器に二フッ化キセノン(218mg、1.29mm
o1)を入れ、次いで真空ラインを用いてフッ化ビニル
(1.08mmo1)、四フッ化ケイ素(1.29mm
o1)を加え、室温で5時間振とうした。揮発成分を、
フッ化ナトリウム(1.4g、33mmo1)と水
(0.05g)を入れた反応容器に移し、さらに室温で
1時問振とうしたのち、粗生成物を真空ラインを用いて
蒸留して、1,1,2−トリフルオロエタン(1.00
mmo1、収率93%)を得た。
【0024】実施例3 実施例2と同様の方法で、フルオロアルケン類から含フ
ッ素化合物を得た。用いたフルオロアルケン類、反応温
度、反応時間、生成物、及び収率を妻1に示す。
【0025】また、生成物は1H−NMRスペクトル、
19F−NMRスペクトル、及び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。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】実施例4 添加剤として四フッ化ケイ素の代わりにフッ化水素
(0.91mmo1)を用いる以外は実施例2と同様に
行い、1,1,2−トリフルオロエタン(収率91%)
を得た。
【0029】実施例5 添加剤として四フッ化ケイ素の代わりに三フッ化ホウ素
エーテル錯体(0.1mmo1)を用いる以外は実施例
2と同様に行い、1,1,2−トリフルオロエタン(収
率91%)を得た。
【0030】実施例6 ストップバルブとステンレススチール反応管よりなる反
応容器に二フッ化キセノン(267mg、1.58mm
o1)及び1−フルオロシクロヘキセン(131mg、
1.31mmo1)のジクロロメタン(3m1)溶液を
入れ、次いで真空ラインを用いて四フッ化ケイ素(1.
58mmo1)を加え、室温で2時問振とうした。この
反応溶液の19F−NMRを測定したところ、収率46%
で1,1,2−トリフルオロシクロヘキサンが生成して
いることがわかった。この収率は、ベンゾトリフルオリ
ドを内部標準として19F−NMRから決定した。さら
に、この溶液を濃縮、減圧下蒸留して1,1,2−トリ
フルオロシクロヘキサンを単離し、1H−NMRスペク
トル、19F−NMRスペクトル及び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次に示す。
【0031】IR:2959、2884、1448、1
387、1275、1187、1146、1080、1
051、1029、919、706cm-1
【0032】1H−NMR(CDCl3、TMS)δ:
1.4−2.7(m、8H)、4.6(m、1H)
【0033】19F−NMR(CDCl3、CFCl3
φ:110.0(m、2F)、198.7(m、1F)
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、前記一般式(I)で示
される少なくとも一つのフッ素基が置換している不飽和
化合物から、簡便にまた収率よく、前記一般式(II)で
示されるフッ素が付加した含フッ素有機化合物を得るこ
とができる。本方法では、フッ素ガスあるいは重金属化
合物を用いる必要はなく、しかも用いるフッ素化剤は反
応基質とほぼ同量で十分である。本方法で得られる含フ
ッ素有機化合物は高分子合成用モノマー、冷媒、医薬、
農薬等、あるいはそれらの中間生成物として有用であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 米国特許3346652(US,A) J.Org.Chem.,42[9 ](1977),1562−1566. J.Org.Chem.,44[20 ](1979),3485−3492. CHEMICAL ABSTRACT S,113(1990),22684. (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 17/04 C07C 19/08 C07C 19/12 CAPLUS(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二フッ化キセノンを、下記一般式(I)で
    示される二重結合に隣接する炭素原子に少なくとも1つ
    のフッ素原子が結合しているアルケン化合物に反応させ
    ることを特徴とする下記一般式(II)で示される含フッ
    素有機化合物の製造方法。 【化1】 (式中、R 〜R は水素原子、ハロゲン原子、置換も
    しくは無置換の直鎖あるいは分岐状アルキル基又はアラ
    ルキル基を示し、R とR 、R とR 又はR とR
    は結合して環を形成してもよい) 【化2】 (式中、R 〜R は前記と同じ意味を持つ)
  2. 【請求項2】 該二フッ化キセノンを該アルケン化合物
    と反応させる際に、四フッ化ケイ素、フッ化水素、三フ
    ッ化ホウ素エーテル錯体、トリフルオロ酢酸、フッ化水
    素ピリジン錯体のいずれかを併用する請求項1の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS,113(1990),22684.
J.Org.Chem.,42[9](1977),1562−1566.
J.Org.Chem.,44[20](1979),3485−3492.

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