JP4214447B2 - Method for producing fluorine-containing epoxy compound - Google Patents

Description

で表される含フッ素エポキシ化合物についても、さまざまな含フッ素化合物への変換が報告されており（Benayoud, F.;Begue, J.-P.; Bonnet-Delpon, D.; Fischer-Durand, N.; Sdassi, H., “Synthesis”(1993), 1083-1085、Begue, J.-P.; Bonnet-Delpon, D.; Sdassi, H., “Tetrahedron Lett.”(1992), 33, 1879-1882、Begue, J.-P.; Bonnet-Delpon, D.; Fischer-Durand, N. “Tetrahedron: Asymmetry”(1994), 5, 1099-1110、Begue, J.-P.; Bonnet-Delpon, D.; Kornilov, A. “Synthesis”(1996), 529、Begue, J.-P.; Benayoud, F.; Bonnet-Delpon, D.,“J. Org. Chem.”(1995), 60, 5029-5036.）、その有機合成化学的方法による製造方法が報告されている（J.P.Begue et al.,“Org.Synth.”(1998), 75, 153-160）。しかし、その方法は多段階の反応工程を要し、工業的製造方法としては適していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、医薬品、農薬、機能性材料等の中間体となり得る一般式（２）で表される含フッ素エポキシ化合物を極力簡便、安価に得ることができる、含フッ素エポキシ化合物の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、下記一般式（１）で表されるフルオロアルキルケトン誘導体を、下記一般式（３）で表されるアルコール中で電解酸化して、下記一般式（２）で表される含フッ素エポキシ化合物を得る、含フッ素エポキシ化合物の製造方法に係るものである。
【化４】
一般式（１）：

【化５】
一般式（２）：

一般式（３）：Ｒ⁴ＯＨ
［ただし、前記一般式（１）〜（３）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴は、次の通りである。Ｒ¹、Ｒ²は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ハロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アシル基、−ＣＯＮＲ⁵Ｒ⁶基（Ｒ⁵及びＲ⁶は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基である）、複素環基、アルキルスルフィニル基、アラルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、シクロアルキルスルフィニル基、ヘテロシクロアルキルスルフィニル基、複素環基の結合したスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アラルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、ヘテロシクロアルキルスルホニル基、複素環基の結合したスルホニル基、シアノ基、ニトロ基のいずれかを示す。Ｒ³ はフッ素原子を少なくとも１つ有するアルキル基又はアラルキル基を示す。Ｒ⁴ はアルキル基、アラルキル基、アリール基、ハロアルキル基のいずれかを示す。］
【０００５】
本発明者は、鋭意研究の結果、本発明によれば前記一般式（２）で表される含フッ素エポキシ化合物が容易に高収率で合成できることを見出した。
【０００６】
なお、一般式（１）で示される化合物は、さまざまな方法で容易に製造することができる。たとえば、“Tetrahedron”（1991）,47,3207-3258、“Angew. Chem. Int. Ed.”(1998),37,820-821の文献に示された方法を挙げることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、前記Ｒ³がパーフルオロアルキル基であるのが望ましい。
【０００８】
本発明においては、前記Ｒ³がトリフルオロメチル基であることが特に好ましい。
【０００９】
以下、本発明を実施の形態に基づいてより具体的に説明する。
【００１０】
前記一般式（１）、（２）のＲ ¹ 、Ｒ ²
前記Ｒ¹、Ｒ²は、次に記す原子又は原子団（基）であってよい。
【００１１】
前記ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子である。
【００１２】
前記アルキル基は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシルなどの直鎖または分枝を有する炭素数１〜１８のアルキル基、好ましくはメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどの直鎖または分枝を有する炭素数１〜６のアルキル基であり、置換基が結合していてもよい。
【００１３】
前記シクロアルキル基は、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、シクロオクチルなどの炭素数３〜８のシクロアルキル基、好ましくは炭素数３〜７のシクロアルキル基であり、置換基が結合していてもよい。
【００１４】
前記ヘテロシクロアルキル基としては、前記シクロアルキル基の環状構造を形成する少なくとも１個の炭素原子が、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などで置換されたものであり、置換基が結合していてもよい。
【００１５】
前記ハロアルキル基は、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、トリクロロエチル基、テトラフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロデシル基、２−（パーフルオロオクチル）エチル基、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−テトラフルオロプロピル基、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル基などの、直鎖または分枝を有する炭素数１〜１８のアルキル基、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基の少なくとも１個の水素原子がハロゲン原子で置換されたものである。
【００１６】
前記アラルキル基は、２−フェニルエチル、ベンジル、１−フェニルエチル、３−フェニルプロピル、４−フェニルブチル等の炭素数７〜２０のアラルキル基である。
【００１７】
前記アリール基は、フェニル基、メチルフェニル基、クロロフェニル基、メトキシフェニル基、ジフェニル基、ナフチル基などであり、置換基が結合していてもよい。
【００１８】
前記アルコキシ基は、−Ｏ−Ｒ（Ｒは前記アルキル基）で表される基であり、例えばメトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシなどの直鎖または分枝を有する炭素数１〜６のアルコキシ基などであり、置換基が結合していてもよい。
【００１９】
前記アリールオキシ基は、フェノキシ基、クロロフェノキシ基、メトキシフェノキシ基、ナフチルオキシ基などであり、置換基が結合していてもよい。
【００２０】
前記アラルキルオキシ基は、２−フェニルエチルオキシ、ベンジルオキシ、１−フェニルエチルオキシ、３−フェニルプロピルオキシ、４−フェニルブチルオキシ等の炭素数７〜２０のアラルキルオキシ基などである。
【００２１】
前記アルコキシカルボニル基は、−ＣＯ−Ｒ（Ｒは前記アルコキシ基）で表される基であり、たとえばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ｎ−プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ｎ−ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、ｓｅｃ−ブトキシカルボニル、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニルなどである。
【００２２】
前記アリールオキシカルボニル基は、−ＣＯ−Ｒ（Ｒは前記アリールオキシ基）で表される基であり、たとえばフェノキシカルボニル基、クロロフェノキシカルボニル基、メトキシフェノキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基などであり、置換基が結合していてもよい。
【００２３】
前記アラルキルオキシカルボニル基は、−ＣＯ−Ｒ（Ｒは前記アラルキルオキシ基）で表される基であり、たとえば２−フェニルエチルオキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、１−フェニルエチルオキシカルボニル、３−フェニルプロピルオキシカルボニル、４−フェニルブチルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル基などであり、置換基が結合していてもよい。
【００２４】
前記アシル基は、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ｎ−ブチリル、イソブチリル、バレリル、イソバレリル、ピバロイルなどの直鎖又は分枝を有する炭素数１〜６のアルカノイル基、ベンゾイル基、及び置換アシル基である。
【００２５】
前記置換基を有するアシル基は、クロロアセチル基、ブロモアセチル基、ジクロロアセチル基、トリフルオロアセチル基等の置換アセチル基、メトキシアセチル基、エトキシアセチル基等のアルコキシ置換アセチル基、メチルチオアセチル基等のアルキルチオ置換アセチル基、フェノキシアセチル基、フェニルチオアセチル基、２−クロロベンゾイル基、３−クロロベンゾイル基、４−クロロベンゾイル基、４−メチルベンゾイル基、４−ｔ−ブチルベンゾイル基、４−メトキシベンゾイル基、４−シアノベンゾイル基、４−ニトロベンゾイル基等の置換ベンゾイル基などである。
【００２６】
前記−ＣＯＮＲ⁵Ｒ⁶（Ｒ⁵及びＲ⁶は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基である）は、カルバモイル基、Ｎ−メチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル基、Ｎ−フェニルカルバモイル基、Ｎ−クロロフェニルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルバモイル基などである。
【００２７】
前記複素環基は、ピペリジル、フリル、チエニル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピロリル、ピロリジニル、トリアゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、オキサジアゾリル、チアジアゾリル、インドリル、ピラゾリル、ピリダジニル、シノリニル、キノリル、イソキノリル、キノキサリニル、ピラジニル、ピリジル、ベンゾフリル、ベンゾチエニル、テトラゾリル等であり、置換基が結合していてもよい。
【００２８】
前記アルキルスルフィニル基、前記アラルキルスルフィニル基、前記アリールスルフィニル基、前記シクロアルキルスルフィニル基、前記ヘテロシクロアルキルスルフィニル基、前記複素環基の結合したスルフィニル基は、前記アルキル基、前記アラルキル基、前記アリール基、前記シクロアルキル基、前記ヘテロシクロアルキル基、前記複素環基がスルフィニル基に結合したものである。
【００２９】
前記アルキルスルホニル基、前記アラルキルスルホニル基、前記アリールスルホニル基、前記シクロアルキルスルホニル基、前記ヘテロシクロアルキルスルホニル基、前記複素環基の結合したスルホニル基は、前記アルキル基、前記アラルキル基、前記アリール基、前記シクロアルキル基、前記ヘテロシクロアルキル基、前記複素環基がスルホニル基に結合したものである。
【００３０】
前記置換基を有するアルキル基、前記置換基を有するアルコキシ基、前記置換基を有するアリール基、前記置換基を有するアリールオキシ基、前記置換基を有するアラルキルオキシ基、前記置換基を有するシクロアルキル基、前記置換基を有するヘテロシクロアルキル基、前記置換基を有する複素環基などの前記置換基の数は、１〜５個、好ましくは１〜３個である。置換基は、ハロゲン、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭素数１〜６のアルキルチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシル基などであり、ハロゲンを有するアルキル基は、アルキル基の水素の一部またはすべてをフッ素、塩素、臭素、及びヨウ素からなる群より選ばれた少なくとも１種のハロゲンで置換したものである。
【００３１】
前記一般式（１）、（２）のＲ ³
Ｒ³はフッ素原子を少なくとも１つ有するアルキル基又はアラルキル基である。たとえば、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、テトラフルロロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロデシル基、２−（パーフルオロオクチル）エチル基、１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−テトラフルオロプロピル基、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロ−７−メチルオクチル基、４Ｈ−オクタフルオロブチル基などであり、直鎖または分枝を有する炭素数１〜１８の前記アルキル基、好ましくは炭素数１〜８の前記アルキル基の、少なくとも１個の水素原子がフッ素原子で置換されたものである。
【００３２】
前記一般式（２）、（３）のＲ ⁴
Ｒ⁴は、Ｒ¹、Ｒ²の項で前述した前記アルキル基、前記アラルキル基、前記アリール基、前記ハロアルキル基のいずれかである。
【００３３】
電解酸化の条件
電解酸化の条件は以下に示すとおりである。
【００３４】
陽極は、通常陽極として用いることのできる材料、たとえば白金、金、炭素等を用いる。陰極は、通常陰極として用いることのできる材料、たとえば白金、金、炭素、亜鉛、銅、鉛、チタン等を用いる。
【００３５】
支持電解質としては、無機塩または有機塩を用いる。無機塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩などを用いる。有機塩としては有機アンモニウム塩が特に好ましい。有機アンモニウム塩に結合している有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基などが挙げられ、これらを２つ以上組み合わせたアンモニウム塩でもよい。
【００３６】
支持電解質の対アニオンは、無機酸あるいは有機酸の共役塩基である。たとえば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、テトラフルオロボレート、ペンタフルオロホスフェート、ペンタフルオロアンチモネート、パークロレート、メタンスルホネート、ベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネート、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルアニオンなどである。
【００３７】
電流密度は、通常１０ｍＡ／ｃｍ²から１Ａ／ｃｍ²、好ましくは５０ｍＡ／ｃｍ²から５００ｍＡ／ｃｍ²である。
【００３８】
通電する電気量は、原料となる前記フルオロアルキルケトン誘導体１ｍｏｌにつき、通常０．５〜１０．０Ｆ（４８２００〜９６５０００Ｃ）、好ましくは１．０〜５．０Ｆ（９６５００〜４８２０００Ｃ）である。
【００３９】
反応温度は使用する原料の反応性や用いる溶媒に合わせて適宜設定するが、−５０℃〜８０℃であり、好ましくは−２０℃〜３０℃である。
【００４０】
溶媒は、上記支持電解質を加えた、式（３）で表されるアルコールの単独溶媒でもよいが、電解酸化反応に対して比較的不活性な溶媒、たとえばアセトニトリル、プロピオニトリル、パーフルオロヘキサン、トリフルオロ酢酸などを混合して用いてもよい。
【００４１】
本発明の目的物質である含フッ素エポキシ化合物は、医薬品、農薬、機能性材料等の中間体として有用なものである。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。
【００４３】
実施例１ １,１,１−トリフルオロ−５−フェニルペンタン−２−オン１の電解酸化
【化６】

【００４４】
１,１,１−トリフルオロ−５−フェニルペンタン−２−オン１ ４ｍｍｏｌをメタノール１０ｍＬに溶解し、支持電解質としてヨウ化カリウム１．０ｍｍｏｌ（０．１７ｇ）を加えた後、陽極と陰極にそれぞれ白金電極（１０ｍｍ×２０ｍｍ）を用い、電圧８Ｖ、電流１００ｍＡの条件により室温下で３２６分間電気分解を行い、１９５６Ｃの電気量を通電した。これは、１,１,１−トリフルオロ−５−フェニルペンタン−２−オン１ １ｍｏｌにつき、５．１Ｆ（４９２１５０Ｃ）の電気量を作用させたことに相当する。
【００４５】
通電後、５％チオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで３回抽出した。回収した有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、溶媒を減圧下で留去した。展開溶媒に酢酸エチル：ヘキサン＝１０：１を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、２−メトキシ−３−フェネチル−２−トリフルオロメチルオキシラン２をＥ、Ｚ異性体の混合物として４３％の収率で得た。生成物中でのうちわけは、Ｚ異性体が８９．７％、Ｅ異性体が１０．３％であった。
【００４６】
（Ｚ）−２−メトキシ−３−フェネチル−２−トリフルオロメチルオキシラン２の同定データ：
¹H-NMR(300MHz, CDCl₃) (ppm): 1.87-2.08(m, 2H), 2.70-2.90(m, 2H), 3.31(t, 1H, J = 6.2Hz), 3.59(s, 3H), 7.10-7.43(m, 5H);
IR(neat): 3029, 2957, 1456, 1348, 1210, 1086, 972, 750, 700 (cm^-1).
【００４７】
)
（Ｅ）−２−メトキシ−３−フェネチル−２−トリフルオロメチルオキシラン２の同定データ：
¹H-NMR(300MHz, CDCl₃) (ppm): 1.98-2.13(m, 2H), 2.66-2.95(m, 2H), 3.28-3. 42(m, 1H), 3.41(s, 3H), 7.10-7.40(m, 5H);
IR(neat) : 3029, 2948, 1456, 1281, 1211, 1030, 750, 700 (cm^-1).
【００４８】
実施例２ １,１,１−トリフルオロ−４−フェニルブタン−２−オン３の電解酸化
【化７】

【００４９】
１,１,１−トリフルオロ−４−フェニルブタン−２−オン３ ４ｍｍｏｌを
メタノール１０ｍＬに溶解し、支持電解質としてヨウ化カリウム１．０ｍｍｏｌ（０．１７ｇ）を加えた後、陽極と陰極にそれぞれ白金電極（１０ｍｍ×２０ｍｍ）を用い、電圧８Ｖ、電流１００ｍＡの条件により室温下で３２６分間電気分解を行い、１９５６Ｃの電気量を通電した。これは、１,１,１−トリフルオロ−４−フェニルブタン−２−オン３ １ｍｏｌにつき、５．１Ｆ（４９２１５０Ｃ）の電気量を作用させたことに相当する。
【００５０】
通電後、５％チオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで３回抽出した。回収した有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、溶媒を減圧下で留去した。展開溶媒に酢酸エチル：ヘキサン＝１０：１を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、２−メトキシ−３−ベンジル−２−トリフルオロメチルオキシラン４をＥ、Ｚ異性体の混合物として８７％の収率で得た。生成物中でのうちわけは、Ｚ異性体が６５．７％、Ｅ異性体が３４．３％であった。
【００５１】
（Ｚ）−２−メトキシ−３−ベンジル−２−トリフルオロメチルオキシラン４の同定データ：
¹H-NMR(300MHz, CDCl₃) (ppm): 2.94-3.04(m, 2H), 3.50(t, 1H, J = 6.2Hz),
3.68(s, 3H), 7.12-7.48(m, 5H).
（Ｅ）−２−メトキシ−３−ベンジル−２−トリフルオロメチルオキシラン４の同定データ：
¹H-NMR(300MHz, CDCl₃) (ppm): 3.06(m, 2H, J = 6.3Hz), 3.42(s, 3H), 3.50- 3.62(m, 1H), 7.12-7.48(m, 5H).
ZとEの混合物のIR(neat): 3031, 2955, 1497, 1279, 1205, 976, 752, 721 (cm^-1).
【００５２】
実施例３ １,１,１−トリフルオロ−４−フェニルブタン−２−オン３の電解酸化
【化８】

【００５３】
１,１,１−トリフルオロ−４−フェニルブタン−２−オン３ ４ｍｍｏｌを
メタノール１０ｍＬに溶解し、支持電解質としてテトラエチルアンモニウムブロマイド１．０ｍｍｏｌ（０．２１ｇ）を加えた後、陽極と陰極にそれぞれ白金電極（１０ｍｍ×２０ｍｍ）を用い、電圧８〜１０Ｖ、電流１００ｍＡの条件により室温下で３２６分間電気分解を行い、１９５６Ｃの電気量を通電した。これは、１,１,１−トリフルオロ−４−フェニルブタン−２−オン３ １ｍｏｌにつき、５．１Ｆ（４９２１５０Ｃ）の電気量を作用させたことに相当する。
【００５４】
通電後、５％チオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで３回抽出した。回収した有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した後、溶媒を減圧下で留去した。展開溶媒に酢酸エチル：ヘキサン＝１０：１を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、２−メトキシ−３−ベンジル−２−トリフルオロメチルオキシラン４をＥ、Ｚ異性体の混合物として７９％の収率で得た。生成物中でのうちわけは、Ｚ異性体が８１％、Ｅ異性体が１９％であった。生成物の同定データは実施例２と一致していた。
【００５５】
【発明の作用効果】
本発明によれば、一般式（１）で表されるフルオロアルキルケトン誘導体を、一般式（３）で表されるアルコール中で電解酸化して、一般式（２）で表される含フッ素エポキシ化合物を製造する。
【化９】
一般式（１）：

【化１０】
一般式（２）：

一般式（３）：Ｒ⁴ＯＨ
【００５６】
この反応操作は非常に簡便であり、一般式（２）で表される含フッ素エポキシ化合物を容易に高収率で合成できる。その結果、医薬品、農薬、機能性材料等の中間体となり得る上記含フッ素エポキシ化合物を安価に得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a fluorine-containing epoxy compound useful as an intermediate for pharmaceuticals, agricultural chemicals, functional materials and the like.
[0002]
[Prior art]
Organic compounds into which fluorine atoms have been introduced are widely used in pharmaceuticals, agricultural chemicals, functional materials and the like, and various organic synthetic chemical methods have been reported as fluorine atom introduction methods. The following general formula (2)
[Chemical 3]
General formula (2):

The fluorine-containing epoxy compounds represented by the following formulas have also been reported to be converted to various fluorine-containing compounds (Benayoud, F .; Begue, J.-P .; Bonnet-Delpon, D .; Fischer-Durand, N .; Sdassi, H., “Synthesis” (1993), 1083-1085, Begue, J.-P .; Bonnet-Delpon, D .; Sdassi, H., “Tetrahedron Lett.” (1992), 33, 1879 -1882, Begue, J.-P .; Bonnet-Delpon, D .; Fischer-Durand, N. “Tetrahedron: Asymmetry” (1994), 5, 1099-1110, Begue, J.-P .; Bonnet-Delpon Kornilov, A. “Synthesis” (1996), 529, Begue, J.-P .; Benayoud, F .; Bonnet-Delpon, D., “J. Org. Chem.” (1995), 60 , 5029-5036.), And a production method by an organic synthetic chemical method has been reported (JP Begue et al., “Org. Synth.” (1998), 75, 153-160). However, this method requires a multi-step reaction process and is not suitable as an industrial production method.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to produce a fluorine-containing epoxy compound represented by the general formula (2) that can be an intermediate of pharmaceuticals, agricultural chemicals, functional materials, etc. Is to provide.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the present invention, a fluoroalkyl ketone derivative represented by the following general formula (1) is electrolytically oxidized in an alcohol represented by the following general formula (3), and represented by the following general formula (2). The present invention relates to a method for producing a fluorine-containing epoxy compound to obtain a fluorine-containing epoxy compound.
[Formula 4]
General formula (1):

[Chemical formula 5]
General formula (2):

Formula (3): R ⁴ OH
[However, in the general formulas (1) to (3), R ^{1 to} R ⁴ are as follows. R ¹ and R ² are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, haloalkyl group, aralkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, alkoxy A carbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an aralkyloxycarbonyl group, an acyl group, a —CONR ⁵ R ⁶ group (R ⁵ and R ⁶ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group), a complex Ring group, alkylsulfinyl group, aralkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, cycloalkylsulfinyl group, heterocycloalkylsulfinyl group, sulfinyl group to which a heterocyclic group is bonded, alkylsulfonyl group, aralkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, cycloalkane It is shown Rusuruhoniru group, a heterocycloalkyl sulfonyl group, bonded to a sulfonyl group heterocyclic group, a cyano group, one nitro group. R ³ represents an alkyl group or an aralkyl group having at least one fluorine atom. R ⁴ represents an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, or a haloalkyl group. ]
[0005]
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the fluorine-containing epoxy compound represented by the general formula (2) can be easily synthesized in a high yield according to the present invention.
[0006]
In addition, the compound shown by General formula (1) can be easily manufactured by various methods. For example, the method shown by the literature of "Tetrahedron" (1991), 47,3207-3258 and "Angew. Chem. Int. Ed." (1998), 37,820-821 can be mentioned.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, R ³ is preferably a perfluoroalkyl group.
[0008]
In the present invention, R ³ is particularly preferably a trifluoromethyl group.
[0009]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on embodiments.
[0010]
R ¹ and R ^{2 in the} general formulas (1) and (2)
R ¹ and R ² may be the following atoms or atomic groups (groups).
[0011]
The halogen atom is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
[0012]
The alkyl group is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl A straight-chain or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms such as hexadecyl, heptadecyl, and octadecyl, preferably methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, It is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as pentyl and hexyl, and a substituent may be bonded thereto.
[0013]
The cycloalkyl group is a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, or cyclooctyl, preferably a cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and a substituent is bonded thereto. You may do it.
[0014]
As the heterocycloalkyl group, at least one carbon atom forming the cyclic structure of the cycloalkyl group is substituted with a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or the like, and the substituent is bonded. Also good.
[0015]
The haloalkyl group is a trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, trichloroethyl group, tetrafluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluoroisopropyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group, perfluorooctyl group, perfluorooctyl group, 1 to 18 carbon atoms having a straight chain or branched chain, such as a fluorodecyl group, 2- (perfluorooctyl) ethyl group, 1H, 1H, 3H-tetrafluoropropyl group, 1H, 1H, 5H-octafluoropentyl group In which at least one hydrogen atom of the alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, is substituted with a halogen atom.
[0016]
The aralkyl group is an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as 2-phenylethyl, benzyl, 1-phenylethyl, 3-phenylpropyl, 4-phenylbutyl and the like.
[0017]
The aryl group is a phenyl group, a methylphenyl group, a chlorophenyl group, a methoxyphenyl group, a diphenyl group, a naphthyl group, or the like, and a substituent may be bonded thereto.
[0018]
The alkoxy group is a group represented by —O—R (R is the alkyl group), and for example, methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, Examples thereof include a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as pentyloxy and hexyloxy, and a substituent may be bonded thereto.
[0019]
The aryloxy group is a phenoxy group, a chlorophenoxy group, a methoxyphenoxy group, a naphthyloxy group, or the like, and a substituent may be bonded thereto.
[0020]
The aralkyloxy group is an aralkyloxy group having 7 to 20 carbon atoms such as 2-phenylethyloxy, benzyloxy, 1-phenylethyloxy, 3-phenylpropyloxy, 4-phenylbutyloxy and the like.
[0021]
The alkoxycarbonyl group is a group represented by —CO—R (R is the alkoxy group). For example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, n-propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, n-butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, and sec-butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl, pentyloxycarbonyl, hexyloxycarbonyl, and the like.
[0022]
The aryloxycarbonyl group is a group represented by —CO—R (R is the aryloxy group), and examples thereof include a phenoxycarbonyl group, a chlorophenoxycarbonyl group, a methoxyphenoxycarbonyl group, and a naphthyloxycarbonyl group. A substituent may be bonded.
[0023]
The aralkyloxycarbonyl group is a group represented by —CO—R (R is the aralkyloxy group). For example, 2-phenylethyloxycarbonyl, benzyloxycarbonyl, 1-phenylethyloxycarbonyl, 3-phenylpropyl Examples thereof include oxycarbonyl, 4-phenylbutyloxycarbonyl, naphthyloxycarbonyl group, and the like, and a substituent may be bonded thereto.
[0024]
The acyl group is a linear or branched alkanoyl group having 1 to 6 carbon atoms such as formyl, acetyl, propionyl, n-butyryl, isobutyryl, valeryl, isovaleryl, pivaloyl, a benzoyl group, and a substituted acyl group.
[0025]
Examples of the acyl group having the substituent include a substituted acetyl group such as a chloroacetyl group, a bromoacetyl group, a dichloroacetyl group, and a trifluoroacetyl group, an alkoxy-substituted acetyl group such as a methoxyacetyl group and an ethoxyacetyl group, and a methylthioacetyl group. Alkylthio-substituted acetyl group, phenoxyacetyl group, phenylthioacetyl group, 2-chlorobenzoyl group, 3-chlorobenzoyl group, 4-chlorobenzoyl group, 4-methylbenzoyl group, 4-t-butylbenzoyl group, 4-methoxybenzoyl group Groups, substituted benzoyl groups such as 4-cyanobenzoyl group and 4-nitrobenzoyl group.
[0026]
The —CONR ⁵ R ⁶ (R ⁵ and R ⁶ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group) is a carbamoyl group, an N-methylcarbamoyl group, an N, N-dimethylcarbamoyl group. N-phenylcarbamoyl group, N-chlorophenylcarbamoyl group, N, N-diethylcarbamoyl group and the like.
[0027]
The heterocyclic group is piperidyl, furyl, thienyl, imidazolyl, oxazolyl, thiazolyl, pyrrolyl, pyrrolidinyl, triazolyl, benzothiazolyl, benzoimidazolyl, oxadiazolyl, thiadiazolyl, indolyl, pyrazolyl, pyridazinyl, cinolinyl, quinolyl, isoquinolyl, quinoxalinyl, Examples thereof include benzofuryl, benzothienyl, tetrazolyl and the like, and a substituent may be bonded thereto.
[0028]
The alkylsulfinyl group, the aralkylsulfinyl group, the arylsulfinyl group, the cycloalkylsulfinyl group, the heterocycloalkylsulfinyl group, the sulfinyl group to which the heterocyclic group is bonded are the alkyl group, the aralkyl group, and the aryl group. , The cycloalkyl group, the heterocycloalkyl group, and the heterocyclic group are bonded to a sulfinyl group.
[0029]
The alkylsulfonyl group, the aralkylsulfonyl group, the arylsulfonyl group, the cycloalkylsulfonyl group, the heterocycloalkylsulfonyl group, the sulfonyl group to which the heterocyclic group is bonded are the alkyl group, the aralkyl group, and the aryl group. , The cycloalkyl group, the heterocycloalkyl group, and the heterocyclic group are bonded to a sulfonyl group.
[0030]
Alkyl group having the substituent, alkoxy group having the substituent, aryl group having the substituent, aryloxy group having the substituent, aralkyloxy group having the substituent, cycloalkyl group having the substituent The number of the substituents such as the heterocycloalkyl group having the substituent and the heterocyclic group having the substituent is 1 to 5, preferably 1 to 3. The substituent is halogen, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a nitro group, an amino group, a hydroxyl group, or the like. The alkyl group having a halogen is a hydrogen atom of the alkyl group. Is substituted with at least one halogen selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
[0031]
R ^{3 in the} general formulas (1) and (2)
R ³ is an alkyl group or an aralkyl group having at least one fluorine atom. For example, trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, tetrafluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluoroisopropyl group, hexafluoroisopropyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group, perfluorooctyl group, perfluoro Decyl group, 2- (perfluorooctyl) ethyl group, 1H, 1H, 3H-tetrafluoropropyl group, 1H, 1H, 5H-octafluoropentyl group, perfluoro-7-methyloctyl group, 4H-octafluorobutyl group The alkyl group having 1 to 18 carbon atoms having a straight chain or a branch, preferably the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom .
[0032]
R ^{4 in the} general formulas (2) and (3)
R ⁴ is any one of the alkyl group, the aralkyl group, the aryl group, and the haloalkyl group described in the paragraphs of R ¹ and R ² .
[0033]
Conditions for electrolytic oxidation The conditions for electrolytic oxidation are as follows.
[0034]
The anode is made of a material that can be normally used as an anode, such as platinum, gold, or carbon. The cathode is made of a material that can be usually used as a cathode, for example, platinum, gold, carbon, zinc, copper, lead, titanium, or the like.
[0035]
An inorganic salt or an organic salt is used as the supporting electrolyte. As the inorganic salt, lithium salt, sodium salt, potassium salt, cesium salt and the like are used. As the organic salt, an organic ammonium salt is particularly preferable. Examples of the organic group bonded to the organic ammonium salt include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a benzyl group, a cyclohexyl group, a tetramethylene group, and a pentamethylene group. An ammonium salt obtained by combining two or more of these may be used.
[0036]
The counter anion of the supporting electrolyte is a conjugate base of an inorganic acid or an organic acid. For example, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, tetrafluoroborate, pentafluorophosphate, pentafluoroantimonate, perchlorate, methanesulfonate, benzenesulfonate, toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonate, pentafluoroethanesulfonate Perfluorobutanesulfonate, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, tris (trifluoromethanesulfonyl) methyl anion, and the like.
[0037]
The current density is usually 10 mA / cm ² to 1 A / cm ² , preferably 50 mA / cm ² to 500 mA / cm ² .
[0038]
The amount of electricity to be energized is usually 0.5 to 10.0 F (48200 to 965000 C), preferably 1.0 to 5.0 F (96500 to 482000 C) per 1 mol of the fluoroalkyl ketone derivative as a raw material.
[0039]
Although reaction temperature is suitably set according to the reactivity of the raw material to be used, and the solvent to be used, it is -50 degreeC-80 degreeC, Preferably it is -20 degreeC-30 degreeC.
[0040]
The solvent may be a single solvent of the alcohol represented by the formula (3) to which the supporting electrolyte is added, but is relatively inert to the electrolytic oxidation reaction, such as acetonitrile, propionitrile, perfluorohexane, Trifluoroacetic acid or the like may be mixed and used.
[0041]
The fluorine-containing epoxy compound which is the target substance of the present invention is useful as an intermediate for pharmaceuticals, agricultural chemicals, functional materials and the like.
[0042]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to it.
[0043]
Example 1 Electrooxidation of 1,1,1-trifluoro-5-phenylpentan-2-one 1

[0044]
After dissolving 4 mmol of 1,1,1-trifluoro-5-phenylpentan-2-one 14 in 10 mL of methanol and adding 1.0 mmol (0.17 g) of potassium iodide as a supporting electrolyte, the anode and the cathode were respectively Using a platinum electrode (10 mm × 20 mm), electrolysis was performed at room temperature for 326 minutes under the conditions of a voltage of 8 V and a current of 100 mA, and an amount of electricity of 1956 C was applied. This is equivalent to applying an electric quantity of 5.1 F (492150 C) to 1 mol of 1,1,1-trifluoro-5-phenylpentan-2- one 1.
[0045]
After energization, 5% aqueous sodium thiosulfate solution was added, and the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate. Magnesium sulfate was added to the collected organic layer for drying, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. Developing solvent ethyl acetate: hexane = 10: 1 and the residue was purified by silica gel column chromatography using 43% 2-methoxy-3-phenethyl-2-trifluoromethyl-oxirane 2 E, as a mixture of Z isomers The yield was obtained. Among the products, the Z isomer was 89.7% and the E isomer was 10.3%.
[0046]
(Z) -2- methoxy-3-phenethyl-2-trifluoromethyl oxirane 2 Identification Data:
¹ H-NMR (300 MHz, CDCl ₃ ) (ppm): 1.87-2.08 (m, 2H), 2.70-2.90 (m, 2H), 3.31 (t, 1H, J = 6.2 Hz), 3.59 (s, 3H) , 7.10-7.43 (m, 5H);
IR (neat): 3029, 2957, 1456, 1348, 1210, 1086, 972, 750, 700 (cm ^-1 ).
[0047]
)
(E) -2-methoxy-3-phenethyl-2-trifluoromethyl oxirane 2 Identification Data:
¹ H-NMR (300 MHz, CDCl ₃ ) (ppm): 1.98-2.13 (m, 2H), 2.66-2.95 (m, 2H), 3.28-3. 42 (m, 1H), 3.41 (s, 3H), 7.10-7.40 (m, 5H);
IR (neat): 3029, 2948, 1456, 1281, 1211, 1030, 750, 700 (cm ^-1 ).
[0048]
Example 2 Electrolytic oxidation of 1,1,1-trifluoro-4-phenylbutan-2-one 3

[0049]
After dissolving 4 mmol of 1,1,1-trifluoro-4-phenylbutan-2-one 3 in 10 mL of methanol and adding 1.0 mmol (0.17 g) of potassium iodide as a supporting electrolyte, the anode and the cathode were respectively connected. Using a platinum electrode (10 mm × 20 mm), electrolysis was performed at room temperature for 326 minutes under the conditions of a voltage of 8 V and a current of 100 mA, and an amount of electricity of 1956 C was applied. This is equivalent to applying an electric quantity of 5.1 F (492150 C) to 1 mol of 1,1,1-trifluoro-4-phenylbutan-2-one 3.
[0050]
After energization, 5% aqueous sodium thiosulfate solution was added, and the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate. Magnesium sulfate was added to the collected organic layer for drying, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was purified by silica gel column chromatography using ethyl acetate: hexane = 10: 1 as a developing solvent, and 2-methoxy-3-benzyl-2-trifluoromethyloxirane 4 was 87% as a mixture of E and Z isomers. The yield was obtained. Among the products, the Z isomer was 65.7% and the E isomer was 34.3%.
[0051]
Identification data for (Z) -2-methoxy-3-benzyl-2-trifluoromethyloxirane 4:
¹ H-NMR (300 MHz, CDCl ₃ ) (ppm): 2.94-3.04 (m, 2H), 3.50 (t, 1H, J = 6.2 Hz),
3.68 (s, 3H), 7.12-7.48 (m, 5H).
(E) Identification data for 2-methoxy-3-benzyl-2-trifluoromethyloxirane 4:
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) (ppm): 3.06 (m, 2H, J = 6.3Hz), 3.42 (s, 3H), 3.50-3.62 (m, 1H), 7.12-7.48 (m, 5H) .
IR (neat) of a mixture of Z and E: 3031, 2955, 1497, 1279, 1205, 976, 752, 721 (cm ^-1 ).
[0052]
Example 3 Electrooxidation of 1,1,1-trifluoro-4-phenylbutan-2-one 3

[0053]
After dissolving 4 mmol of 1,1,1-trifluoro-4-phenylbutan-2-one 3 in 10 mL of methanol and adding 1.0 mmol (0.21 g) of tetraethylammonium bromide as a supporting electrolyte, the anode and the cathode were respectively Using a platinum electrode (10 mm × 20 mm), electrolysis was performed for 326 minutes at room temperature under the conditions of a voltage of 8 to 10 V and a current of 100 mA, and an amount of electricity of 1956C was applied. This is equivalent to applying an electric quantity of 5.1 F (492150 C) to 1 mol of 1,1,1-trifluoro-4-phenylbutan-2-one 3.
[0054]
After energization, 5% aqueous sodium thiosulfate solution was added, and the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate. Magnesium sulfate was added to the collected organic layer for drying, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was purified by silica gel column chromatography using ethyl acetate: hexane = 10: 1 as a developing solvent, and 2-methoxy-3-benzyl-2-trifluoromethyloxirane 4 was 79% as a mixture of E and Z isomers. The yield was obtained. Among the products, the Z isomer was 81% and the E isomer was 19%. The product identification data was consistent with Example 2.
[0055]
[Effects of the invention]
According to the present invention, the fluoroalkylketone derivative represented by the general formula (1) is electrolytically oxidized in the alcohol represented by the general formula (3) to obtain a fluorine-containing epoxy represented by the general formula (2). A compound is produced.
[Chemical 9]
General formula (1):

[Chemical Formula 10]
General formula (2):

Formula (3): R ⁴ OH
[0056]
This reaction operation is very simple, and the fluorine-containing epoxy compound represented by the general formula (2) can be easily synthesized in high yield. As a result, the fluorine-containing epoxy compound that can be an intermediate for pharmaceuticals, agricultural chemicals, functional materials, and the like can be obtained at low cost.

Claims (3)

A fluoroalkyl ketone derivative represented by the following general formula (1) is electrolytically oxidized in an alcohol represented by the following general formula (3) to obtain a fluorine-containing epoxy compound represented by the following general formula (2). A method for producing a fluorine-containing epoxy compound.
[Chemical 1]
General formula (1):

[Chemical formula 2]
General formula (2):

Formula (3): R ⁴ OH
[However, in the general formulas (1) to (3), R ^{1 to} R ⁴ are as follows. R ¹ and R ² are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, haloalkyl group, aralkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, alkoxy A carbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an aralkyloxycarbonyl group, an acyl group, a —CONR ⁵ R ⁶ group (R ⁵ and R ⁶ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group), a complex Ring group, alkylsulfinyl group, aralkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, cycloalkylsulfinyl group, heterocycloalkylsulfinyl group, sulfinyl group to which a heterocyclic group is bonded, alkylsulfonyl group, aralkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, cycloalkane It is shown Rusuruhoniru group, a heterocycloalkyl sulfonyl group, bonded to a sulfonyl group heterocyclic group, a cyano group, one nitro group. R ³ represents an alkyl group or an aralkyl group having at least one fluorine atom. R ⁴ represents an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, or a haloalkyl group. ] The method for producing a fluorine-containing epoxy compound according to claim 1, wherein R ³ is a perfluoroalkyl group. The method for producing a fluorine-containing epoxy compound according to claim 2, wherein R ³ is a trifluoromethyl group.