JP3560840B2

JP3560840B2 - ２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルの製造方法

Info

Publication number: JP3560840B2
Application number: JP03084399A
Authority: JP
Inventors: 健治宇根山; 剛水谷
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: JP2000229987A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解還元法による２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルの製造方法に関する。２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルは有機化合物中にジフルオロメチレン基を導入する反応試剤または有機化合物の製造中間体として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ジフルオロメチレン基を有する化合物は特有の生物学的活性を持つことからその合成法が注目されている。これまで、カルボニル基、チオカルボニル基またはチオセタール基にＤＡＳＴ（ジメチルアミノサルファトリフルオライド）や同様の作用をする酸化的フッ素化剤を反応させてジフルオロメチレン基に変換することがしばしば行われている。また、ハロジフルオロメチル基を脱ハロゲンしてジフルオロメチレン基とする方法もよく知られている。
【０００３】
ジフルオロメチレン基の導入試剤としては、ジフルオロケテンシリルアセタールがしばしばジフルオロ−βアミノ、βヒドロキシエステルやβ−エトキシカルボニルジフルオロメチル−β−ラクタムの温和な条件での合成に使用されてきた。しかし、ジフルオロケテンシリルアセタールは水分や亜鉛塩の存在で不安定であり、ハロジフルオロ酢酸塩のリフォーマトスキー反応で調製して直ぐその場で（ｉｎｓｉｔｕ）使用しなければならない。
【０００４】
トリフルオロ酢酸エチルを電解還元するとクライゼン縮合生成物が主生成物として得られ２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルが少量生成することが文献に記載されている（ＮｏｖｅｌＴｒｅｎｄｓｉｎＥｌｅｃｔｒｏｏｒｇ．，Ｓｙｎｔｈ．，［Ｐａｐ．Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．］，３ｒｄ（１９９８），ＭｅｅｔｉｎｇＤａｔｅ１９９７，２９９−３００．Ｅｄｉｔｏｒ：ＳＴｏｒｉｉ）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明ではジフルオロケテンシリルアセタールと同様の反応に適用できる安定であり単離できる化合物である２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルを収率よく製造する方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、トリフルオロ酢酸エステル類をハロゲン化トリアルキルシランの存在と特定の条件の下で電解還元すると２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルが収率よく得られることを見いだし本発明に至った。
【０００７】
すなわち、本発明は一般式（１）
【０００８】
【化３】

【０００９】
（式中、Ｒ^１は一価の有機基を表す。）
で表されるトリフルオロ酢酸エステル類を一般式（２）
（Ｒ^２）_３ＳｉＸ（２）
（式中、Ｒ^２はそれぞれ独立にメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基またはフェニル基を表し、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表す。）で表されるハロゲン化トリアルキルシラン存在下で電解還元することによる一般式（３）
【００１０】
【化４】

【００１１】
（式中、ＴＡＳはトリアルキルシリル基を表し、Ｒ^１は式（１）のＲ^１と同じ置換基を表す。）で表される２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルの製造方法である。
【００１２】
本発明にかかる一般式（１）で表されるトリフルオロ酢酸エステル類は、特に限定されず、Ｒ^１で表される一価の有機基が電解還元反応の条件下で不活性であればよい。その様な有機基としては、炭素数１〜２０の分岐を有することもあるアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基、炭素数１〜２０の置換基を有することもあるシクロアルキル基、炭素数１〜２０の置換基を有することもあるアリール基、一般式（４）
−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｒ^３（４）
（式中、Ｒ^３は炭素数１〜１０のシクロアルキル基、アリール基、アルコキシル基、チオアルコキシル基、３級アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、複素芳香族基を表し、ｎは１以上の整数を表す。）
で表される有機基などを挙げることができる。
【００１３】
一般式（１）で表されるトリフルオロ酢酸エステル類を具体的に例示すると、トリフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸ｎ−プロピル、トリフルオロ酢酸ｉ−プロピル、トリフルオロ酢酸ｎ−ブチル、トリフルオロ酢酸ｓ−ブチル、トリフルオロ酢酸ｔ−ブチル、トリフルオロ酢酸ｎ−ヘキシル、トリフルオロ酢酸シクロヘキシル、トリフルオロ酢酸フェニル、トリフルオロチオ酢酸Ｓ−ｔ−ブチル、トリフルオロチオ酢酸Ｓ−フェニル、を挙げることができるが、これらに限られないのは言うまでもない。
【００１４】
本発明にかかる一般式（３）で表される２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルは、それぞれ一般式（１）のＲ^１と同じ置換基Ｒ^１を持つ対応する２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルである。
【００１５】
本発明に使用するハロゲン化トリアルキルシランとしては、特に限定されないが、一般式（２）
（Ｒ^２）_３ＳｉＸ（２）
において、Ｒ^２がそれぞれ独立にメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基またはフェニル基を表し、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表すものが好ましい。好ましいハロゲン化トリアルキルシランとしては、塩化トリメチルシラン、塩化トリエチルシラン、塩化フェニルジメチルシラン、塩化ジフェニルメチルシラン、臭化トリエチルシランなどを挙げることができる。これらの内、塩化トリメチルシランは入手が容易で最も好ましい。本発明の方法において使用する溶媒は、本発明の電解還元反応条件で不活性であればよく、ニトリル類、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、フェニルアセトニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、酸アミド類、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、ホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、エーテル類、例えば、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン、ジエチルエーテル、１，２−エポキシエタンなどが使用され、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランが好ましく、アセトニトリルが特に好ましい。
【００１６】
本発明の電解還元は従来から知られている方法を適用して実施できる。本発明の方法に用いる電解槽は、陽極陰極分離型のセル、または単一型のセルを使用できる。分離型セルの場合隔膜としては、公知のイオン交換膜、例えば、ナフィオン（デュポン社、登録商標）膜、無機材質、例えば、ガラス、セラミックなどの多孔質膜を例示できる。好ましくは分離型のセルを用いる。
【００１７】
本発明の方法に使用する支持電解質としてはテトラアルキルアンモニウム塩またはリチウム塩が好ましい。テトラアルキルアンモニウム塩のアルキル基としてはＣ_１からＣ_６の低級アルキル基が好ましい。塩の陰イオンとしてはハロゲン化物イオンや過塩素酸イオンやテトラフルオロホウ酸イオンやｐ−トルエンスルホナートイオンやｐ−トルエンスルホナートイオンが好ましい。具体的に本発明の方法に用いられる好ましい支持電解質としてはテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（Ｅｔ_４ＮＢＦ_４）、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート（Ｂｕ_４ＮＢＦ_４）、臭化テトラエチルアンモニウム（Ｅｔ_４ＮＢｒ）、臭化テトラブチルアンモニウム（Ｂｕ_４ＮＢｒ）、過塩素酸テトラエチルアンモニウム（Ｂｕ_４ＣｌＯ_４）、過塩素酸テトラブチルアンモニウム（Ｂｕ_４ＮＣｌＯ_４）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等のハロゲン化リチウム、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）等が挙げられる。これらのなかでも、特に臭化テトラブチルアンモニウム、過塩素酸リチウムが好ましい。また、ｎ−Ｂｕ_４ＮＢｒ−アセトニトリル、ＬｉＣｌＯ_４−ＤＭＦ、ＬｉＣｌＯ_４−アセトニトリルの支持電解質−溶媒の系は特に好ましい組み合わせとして例示することができる。支持電解質の濃度としては０．０１〜１０ｍｏｌ／リットルが好ましい。
【００１８】
本発明の製造方法に用いられる陽極材料としては、特に限定されず、従来公知の材料が広く使用できる。分離型セルを使用した場合の陽極材料としては、鉛、炭素、白金が好ましい。
【００１９】
本発明の製造法に用いられる陰極材料としては、特に限定されず、従来公知の材料を広く使用できる。好ましいものとしては、鉛、白金、ステンレススチール、亜鉛、マグネシウム、ニッケル、アルミニウム、および炭素である。
【００２０】
本発明の製造方法での電流密度としては１〜１０００ｍＡ／ｃｍ^２が好ましい。本発明の方法で流す電気の量は理論的には一つのフッ素の還元に２Ｆ／ｍｏｌであるが、過剰に通電しても差し支えない。通常、２〜４０Ｆ／ｍｏｌで実施される。
【００２１】
本発明の製造方法を実施する反応温度は−４０〜１００℃の範囲であり、好ましくは−２０〜８０℃である。低温においては、ケテンシリルアセタールが生成しやすくなるため２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルの収率が低下するため好ましくない。
【００２２】
本発明の方法におけるハロゲン化トリアルキルシランの使用量は、トリフルオロメチルケトン類の２〜５０モル倍であり、３〜１０モル倍程度が好ましい。明確ではないが、本発明の方法においては、ハロゲン化トリアルキルシランは反応試剤としてだけでなく、一部は脱離したフッ素イオンの捕捉剤として作用しているものと考えられるので、１モル倍以上のハロゲン化トリアルキルシランが必要である。さらに、ハロゲン化トリアルキルシランの量が２モル倍より少ない場合には、生成物がクライゼン縮合した生成物を副生するため目的生成物の収率が低下することがあり好ましくない。また、電解還元に使用する電気量により必要なハロゲン化トリアルキルシランの量は異なるが、最も好ましい電気量である２Ｆ／ｍｏｌ程度では２モル倍以上であることが好ましい。
【００２３】
本発明の方法においては、トリフルオロ酢酸エステル類の種類によっては生成物が不安定な場合があるので、還元反応の終了後または反応前に、陰極室液に塩基類、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどの脂肪族第三アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミンなどの脂肪族第二アミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンなどの第一アミン、シクロヘキシルアミンなどの脂環式アミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリンなどの芳香族アミンなどを添加することが好ましい。
【００２４】
本発明の方法によって製造される２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルは、下式に示すようにフッ素イオンの存在下において親電子試薬、特に限定されないが例えばベンズアルデヒド、ベンゾイルブロマイド、ベンジルクロライドなどとアルキル化反応を進行させることができる。
【００２５】
【化５】

【００２６】
ここで、Ｅは前記親電子試薬に対応して、ＰｈＣＨ（ＯＨ）−、ＰｈＣＨ_２−、ＰｈＣＯ−をそれぞれ表す。Ｆ−イオンとしては、テトラブチルアンモニウムフルオライド等の四級アンモニウムフルオライド、フッ化カリウム等のアルカリ金属フッ化物（ヨウ化銅等の助触媒を使用することもある。）などを適宜使用できる。また、溶媒としてはＴＨＦ、ＤＭＦなど本発明の方法において使用される前記溶媒を使用できる。反応温度は試剤の種類により異なるが、−７８〜１５０℃程度である。
【００２７】
以下に実施例をもって本発明を説明するが、これらの実施態様に限定されるものではない。
【００２８】
【実施例】
〔実施例１〕
Ｈ型電解セルに臭化テトラブチルアンモニウム（４．８ｇ、１２．０ｍｍｏｌ、２．４当量）を陽極側に量り取り、回転子を両極室に入れ、陽極側に炭素棒、陰極側に鉛板（１０ｃｍ^２）を取り付けた。アルゴン雰囲気下、アセトニトリルを両極室に３５ｍｌづつ加え、続いてトリフルオロ酢酸エチル（０．７１ｇ、５．０ｍｍｏｌ、１．０当量）、塩化トリメチルシラン（２．５ｍｌ、２０．０ｍｍｏｌ、４．０当量）、トリエチルアミン（２．８ｍｌ、２０．０ｍｍｏｌ、４．０当量）を加えた。混合物を５０℃、定電流８０ｍＡで２．０Ｆ／モル（２０１分）通電した。通電終了後、陰極室の反応液を減圧留去し濃縮した。得られた粘性液体をヘキサンで抽出し濃縮した。得られた液体を蒸留により精製し目的生成物を収率４７％で得た。
【００２９】
２−トリメチルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エチル
^１Ｈ−ＮＭＲ（２００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ０．２３（ｓ、９Ｈ）、１．３４（ｔ、３Ｈ、Ｊ＝７．０Ｈｚ）、４．３１（ｑ、２Ｈ、Ｊ＝７．２Ｈｚ）
^１９Ｆ−ＮＭＲ（１８８ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ３８．５（ｓ、２Ｆ）
ＩＲ（ｎｅａｔ）２９７６，１７５６，１３７２，１２７６，１１１４ｃｍ^−１〔実施例２〕
トリフルオロ酢酸エチルに代えてトリフルオロ酢酸ｔ−ブチル（０．８５ｇ、５．０ｍｍｏｌ、１．０当量）について実施例１と同じ処理をしたところ、２−トリメチルシリル２，２−ジフルオロ酢酸ｔ−ブチルを収率５８％で得た。
【００３０】
^１Ｈ−ＮＭＲ（２００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ０．２２（ｓ、９Ｈ）、１．５２（ｓ、９Ｈ）
^１９Ｆ−ＮＭＲ（１８８ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ３８．９（ｓ、２Ｆ）
ＩＲ（ｎｅａｔ）２９８４，２９６４，１７６０，１５９６，１４６２，１３９８，１２９２，１１１２ｃｍ^−１
〔実施例３〕
トリフルオロ酢酸エチルに代えてトリフルオロ酢酸ｎ−ヘキシル（１．０ｇ、５．０ｍｍｏｌ、１．０当量）について実施例１と同じ処理をしたところ、２−トリメチルシリル２，２−ジフルオロ酢酸ｎ−ヘキシルを収率６２％で得た。
【００３１】
^１Ｈ−ＮＭＲ（２００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ０．２３（ｓ、９Ｈ）、０．８９（ｔ、３Ｈ、Ｊ＝６．６Ｈｚ）、１．３０−１．４１（ｍ、６Ｈ）、１．６２−１．７２（ｍ、２Ｈ）、４．２３（ｔ、２Ｈ、Ｊ＝６．８Ｈｚ）
^１９Ｆ−ＮＭＲ（１８８ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）；δ３８．７（ｓ、２Ｆ）
ＩＲ（ｎｅａｔ）２９６８，２８６８，１７５６，１４７０，１２７８，１１９８ｃｍ^−１
〔実施例４〕
反応温度を０℃として実施例３と同じ実験を行ったところ、２−トリメチルシリル２，２−ジフルオロ酢酸ｎ−ヘキシルを収率４１％で得た。^１９Ｆ−ＮＭＲで分析したところ反応生成物中には１８％の１−ｎ−ヘキシル−２，２−ジフルオロケテントリメチルシリルアセタールが生成していた。
【００３２】
〔参考例１〕
塩化トリメチルシランの量を１．０当量（０．６ｍｌ、５．０ｍｍｏｌとし、反応温度を０℃として実施例１と同じ実験を行ったところ、２−トリメチルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エチルの収率は５％以下であり、３３％のトリフルオロ酢酸エチルが回収された。^１９Ｆ−ＭＮＲで分析したところ反応生成物中には２１％の２−トリフルオロメチルカルボニル２，２−ジフルオロ酢酸エチルエステルが生成していた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の製造方法によると、原料入手の容易なトリフルオロ酢酸エステル類を原料として、有機合成反応において有用な２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルを一段階で収率よく製造できるという効果を奏する。

Claims

一般式（１）

（式中、Ｒ^１は一価の有機基を表す。）
で表されるトリフルオロ酢酸エステル類を一般式（２）
（Ｒ^２）_３ＳｉＸ（２）
（式中、Ｒ^２はそれぞれ独立にメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基またはフェニル基を表し、Ｘは塩素、臭素またはヨウ素を表す。）で表されるハロゲン化トリアルキルシラン存在下で電解還元することによる一般式（３）

（式中、ＴＡＳはトリアルキルシリル基を表し、Ｒ^１は式（１）のＲ^１と同じ置換基を表す。）で表される２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルの製造方法。
一価の有機基がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、複素芳香族基または一般式（４）
−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｒ^３（４）
（式中、Ｒ^３はシクロアルキル基、アリール基、アルコキシル基、チオアルコキシル基、３級アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、複素芳香族基を表し、ｎは１以上の整数を表す。）で表される有機基である請求項１記載の２−トリアルキルシリル２，２−ジフルオロ酢酸エステルの製造方法。