JP4862374B2 - ４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は医薬、農薬及び含フッ素重合体等の機能性材料の製造原料または合成中間体として有用な、４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造方法に関する。

含フッ素カルボン酸化合物は、種々の生理活性が期待できることから、医薬品や農薬としての研究開発がなされている（非特許文献１）。中でも、４，４，４−トリフルオロブテン酸誘導体は機能性材料の製造原料または合成中間体として、含フッ素ケミカル誘導体の重要な中間体である。

従来、４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造方法としては、次のものが知られている。

（１）ヨウ化トリフルオロメチルとアクリロニトリルから生成する、４，４，４−トリフルオロクロトニトリルを加水分解することにより製造する方法（特許文献１）。（２）３，３，３−トリフルオロプロピンにシアン化水素を作用させ、４，４，４−トリフルオロクロトニトリルとし、次いで加水分解処理により製造する方法（特許文献２）。（３）３，３，３−トリフルオロプロペンに臭化トリクロロメチルを反応させ、２−ブロモ−１，１，１−トリフルオロ−４，４，４−トリクロロブタンとし、これを硫酸で処理することにより製造する方法（非特許文献２）。（４）ヨウ化トリクロロメチルと、３，３，３−トリフルオロプロペンあるいは３，３，３−トリフルオロプロピンから誘導される１，１，１−トリクロロ−４，４，４−トリフルオロ−２−ブテンを硫酸で処理することにより製造する方法（非特許文献３）。（５）１−ブロモ−１−クロロ−２，２，２−トリフルオロエタンから４，４，４−トリフルオロブテナールを合成し、次いでこれをクロム酸酸化に付すことにより製造する方法（非特許文献４）。（６）トリフルオロアセトアルデヒドと酢酸誘導体から得られる４，４，４−トリフルオロ−３−ヒドロキシブタン酸の脱水により製造する方法（非特許文献５）、（７）トリフルオロアセト酢酸エチルの還元反応、脱水反応、さらに加水分解反応を行うことにより製造する方法（非特許文献６）。
英国特許０７７２１１０号明細書 英国特許０７７２１０９号明細書 フッ素化学入門 三共出版（２００４年） Journal of the American Chemical Society、第７６巻、４７９頁〜４８１頁 １９５４年（米国） Journal of the Chemical Society、９２２頁〜９２３頁 １９５３年（英国） Journal of Fluorine Chemistry、第１１１巻、２２７頁〜２３２頁 ２００１年（英国） Journal of the American Chemical Society、第７６巻、３７２２頁〜３７２５頁 １９５４年（米国） Journal of Organic Chemistry、第４９巻、１４３０頁〜１４３４頁 １９８４年（米国）

これまで知られている４，４，４−トリフルオロブテン酸類の製造方法は、小規模での実施には好適であるが、大規模での製造に際しては必ずしも満足のいくものではなかった。特許文献１で使用されているヨウ化トリフルオロメチル、特許文献２で使用されている３，３，３-トリフルオロプロピンは高価であり、工業的規模での入手は困難である。さらに特許文献２では大量の取扱いが難しいシアン化化合物を用いる必要がある。

また、非特許文献２および非特許文献３の方法では、反応に臭化トリクロロメチルもしくはヨウ化トリクロロメチルを用いている為、反応後に臭化物塩もしくはヨウ化物塩が副生し、これらの処理に負荷がかかる。また、非特許文献４の方法では、最終工程で大量の取扱いが難しいクロム酸を用いる必要がある。さらに原料に高価な１−ブロモ−１−クロロ−２，２，２−トリフルオロエタンを用いている。非特許文献５の方法では、４，４，４−トリフルオロブテン酸を製造する際、多段階を要し、原料に高価なトリフルオロアセトアルデヒドを必要とする。非特許文献６の方法では、４，４，４−トリフルオロブテン酸を製造する際、多段階を要し、さらに原料に高価なトリフルオロアセト酢酸エチルを必要とする。

上述のように、４，４，４−トリフルオロブテン酸類を製造するための従来の方法は、高価で入手困難な原料を必要としたり、廃棄が困難な副生物を産出したりするなど、大規模で製造するためには十分な方法とはいえず、改善が求められていた。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた。その過程で、出発原料として１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類を使用することを発案した。１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類は工業的に大量に生産されており、従来知られていた４，４，４−トリフルオロブテン酸類を製造するための出発原料と比べ、工業的に非常に安価に入手可能である。

しかしながら、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類は塩化ビニル骨格を有している。これまでこのような塩化ビニル骨格を有する化合物に対して、パラジウム触媒の存在下、一酸化炭素と水を反応させ、対応するビニルカルボン酸を製造する技術は殆ど知られていない。事実、１−クロロプロペンに対してパラジウム触媒の存在下、一酸化炭素と水を反応させても目的とする２−ブテン酸は得られない（参考例を参照）。以上のことから１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類に対して、パラジウム触媒の存在下、一酸化炭素と水を反応させ、対応する４，４，４−トリフルオロブテン酸類を製造するのは極めて困難であると予想された。

ところが、驚くべきことに、一般の塩化ビニル骨格を有する化合物とは異なり、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類

（式[１]中、Ｒ¹は水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基を表し、Ｒ²は水素原子、フッ素原子、または塩素原子を表す）
に関しては、「アンモニア、1級アミン、２級アミンの何れにも該当しない塩基」の存在下、一酸化炭素と水を反応させれば、対応する式[２]で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸類

（式[２]中、Ｒ¹及びＲ²は式[１]に同じ。）
が、穏和な条件下、得られることを本発明者らは見出した。

本発明者らはさらに、本発明の反応においては、塩基の種類のみならず、溶媒の種類も重要であることを見出し、エーテル系溶媒の存在下、特に高い選択率、収率で、目的とする反応が進行するという事実を見出した。また、好適なパラジウム触媒の種類と量、好適な添加物、好適な水分量、反応温度等を明らかにし、発明の完成に到達した。

本発明の最適の条件に従えば、目的とする４，４，４−トリフルオロブテン酸類を、特に穏和な条件および簡便な操作で、収率良く、しかも廃棄物も少なく製造することが可能である。

すなわち本発明は、次の［発明１］〜［発明９］を骨子とする、４，４，４−トリフルオロブテン酸類の製造方法である。

［発明１］式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類

（式[１]中、Ｒ¹は水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基を表し、Ｒ²は水素原子、フッ素原子、または塩素原子を表す）
に対して、パラジウム触媒及び、「アンモニア、1級アミン、２級アミンの何れにも該当しない塩基」の存在下、一酸化炭素と水を反応させることを特徴とする、式[２]で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸類

（式[２]中、Ｒ¹及びＲ²は式[１]に同じ。）
の製造方法。

［発明２］式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類

（式[１]中、Ｒ¹は水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基を表し、Ｒ²は水素原子、フッ素原子、または塩素原子を表す）
に対して、パラジウム触媒及び、「（ａ）三級アミン、（ｂ）含窒素芳香族複素環式化合物、（ｃ）次のイミン骨格
−Ｃ＝Ｎ−Ｃ−
を有する有機塩基、（ｄ）無機塩基、からなる群より選ばれる塩基」の存在下、一酸化炭素と水を反応させることを特徴とする、式[２]で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸類

（式[２]中、Ｒ¹及びＲ²は式[１]に同じ。）
の製造方法。

［発明３］式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類が、式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン

であることを特徴とする、発明１または発明２に記載の、式［４］で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸

の製造方法。

［発明４］式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類が、（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンであることを特徴とする、発明３に記載の、（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造方法。

［発明５］塩基が、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−エチルジイソプロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンから選ばれる三級アミンであることを特徴とする、発明２乃至発明４の何れかに記載の方法。

［発明６］反応をエーテル系溶媒の共存下で行うことを特徴とする、発明１乃至発明５の何れかに記載の方法。

［発明７］エーテル系溶媒が、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、１，４−ジオキサンよりなる群から選ばれるものであることを特徴とする、発明６に記載の方法。

［発明８］反応を行う際に、３価のリン化合物を共存させることを特徴とする、発明１乃至発明７の何れかに記載の方法。

［発明９］式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン

に対して、該１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１モルあたり０．００１〜０．０５モルのパラジウム触媒、０．００１〜０．２モルのトリフェニルホスフィン、１〜３モルのトリエチルアミン、１〜１５モルのテトラヒドロフランの共存下、１〜１５モルの水、０．５〜１．５ＭＰaの一酸化炭素を、５０℃〜１２０℃の温度範囲で反応させることを特徴とする、式［４］で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸

の製造方法。

本発明によれば、医農薬及び含フッ素重合体等の機能性材料の製造原料、または合成中間体として有用な、式[２]で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸を、安価に入手できる式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類を原料として、穏和な条件および簡便な操作で、収率良く、しかも廃棄物も少なく提供できるという効果を奏する。

以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。本発明の出発原料である、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類としては、具体的には１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１−クロロ−２−フルオロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１−クロロ−２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロプロペン、１−クロロ−１−フルオロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１−クロロ−１，２−ジフルオロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１−クロロ−１−フルオロ−２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロプロペン、１,１−ジクロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１,１−ジクロロ−２−フルオロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１，１−ジクロロ−２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロプロペン、などが例示できる。

式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類のうち、Ｒ²がＣｌである場合、本発明のカップリング反応を起こすのは、一方のＣｌのみであり、２個目のＣｌは反応前後を通じて不変に保たれる。このうち、Ｒ¹が水素原子、またはフッ素原子である場合には、該１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類のトリフルオロメチル基からみて、シス（Ｚ）位のＣｌと、トランス位（Ｅ）のＣｌが存在する。このような基質の場合は、シス位、トランス位の何れか一方のＣｌがカップリングを起こした生成物が、通常２種類得られる。

また、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類には、置換基の種類により、立体異性体としてシス体（Ｚ体）及びトランス体（Ｅ体）が存在するが、本発明において、出発原料としてこれら立体異性体は特に制限はなく、単一の異性体でも、それぞれの異性体の混合物でも使用できる。

上述した、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンのうち、得られる化合物の有用性や、入手の容易さなどから、ＨＣＦＣ−１２３３ｚｄとして工業的に生産されている、式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを使用するのが好ましく、このシス体（Ｚ体）及びトランス体（Ｅ体）のうちでは、（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンが特に好ましい。

ここで、出発原料として、式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを出発原料として用いた場合、本発明の反応によって、式[４]で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸が得られる。

出発原料として（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを用いた場合、二重結合部位のトランス（Ｅ体）の構造は異性化することなく保持したまま、（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸が得られる。

本発明で用いられる塩基は、「アンモニア、1級アミン、２級アミンの何れにも該当しない塩基」である。本発明においては、反応を進めるための塩基として、アンモニア、１級アミン、２級アミンを用いると、目的物がほとんど得られず、望まれない副反応が促進され、本発明の目的を達成することは困難である（比較例１，２を参照）。これら以外の塩基を使用した場合に限って目的物が得られるのが、本発明の特徴である。

本発明の反応に用いる塩基として、より好ましいものは、（ａ）三級アミン、（ｂ）含窒素芳香族複素環式化合物、（ｃ）次のイミン骨格
−Ｃ＝Ｎ−Ｃ−
を有する有機塩基（「イミン系塩基」）、（ｄ）無機塩基、からなる群より選ばれる塩基である。

これらの塩基のうち、（ａ）〜（ｃ）は有機塩基であるが、何れも含窒素有機塩基であって、Ｎ原子に直接結合する水素（プロティックなＨ原子）が存在しないことに特徴がある。「含窒素芳香族複素環式化合物」とは、芳香族化合物であって、芳香族複素環を構成するヘテロ原子として、少なくとも１つの窒素原子（Ｎ）を有しているものをいう。すなわち、該窒素原子（Ｎ）は、共鳴構造の中に取り込まれている。

「含窒素芳香族複素環式化合物」としては、単環化合物の他に、環集合化合物、縮合環化合物も含まれる。芳香環を構成する原子数は、通常５〜３０であり、５〜１８が好ましく、入手が容易で性能も優れることから原子数が６〜１０のものが特に好ましい。これらの単環化合物、環集合化合物、縮合環化合物の環上には、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）、ハロゲン置換アルキル基などがさらに置換していてもよい。

上述の（ａ）〜（ｄ）に該当する塩基としては、特に、水に１ｍｏｌ・ｄｍ^-3の濃度で溶解したとき（もしくは飽和溶液になったとき）のｐＨが８以上となる強度を有する塩基が好ましい。これらの塩基の具体例は次の通りである。

（ａ）三級アミン：トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−エチルジイソプロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、トリス（２−エチルへキシル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルデシルアミン、Ｎ−ベンジルジメチルアミン、Ｎ−ブチルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルピペラジン、Ｎ−メチルピペコリン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−ビニル−ピロリドン、ビス（２−ジメチルアミノ−エチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ''−ペンタメチル−ジエチレントリアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'，Ｎ''−ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリス（３−ジメチルアミノプロピル）アミン、テトラメチルイミノ−ビス（プロピルアミン）、Ｎ−ジエチル−エタノールアミンなど。

（ｂ）含窒素芳香族複素環式化合物：ピリジン、２，４，６−トリメチルピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、ルチジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、３−（ジメチルアミノ）プロピルイミダゾール、ピラゾール，フラザン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、プリン、１Ｈ−インダゾール、キナゾリン、シンノリン、キノキサリン、フタラジン、プテリジン、フェナントリジン、２，６−ジ−ｔ−ブチルピリジン、２，２'−ビピリジン、４，４'−ジメチル−２，２'−ビピリジル、４，４'−ジメチル−２，２'−ビピリジル、５，５'−ジメチル−２，２'−ビピリジル、６，６'−ｔ−ブチル−２，２'−ジピリジル、４，４'−ジフェニル−２，２'−ビピリジル、１，１０−フェナントロリン、２，７−ジメチル−１，１０−フェナントロリン、５，６−ジメチル−１，１０−フェナントロリン、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリンなど。

（ｃ）イミン系塩基：１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノン−５−エンなど。

（ｄ）無機塩基：アルカリ金属、アルカリ土類金属の水素化物（水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウム、水素化カルシウム等）、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム等）、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸カルシウム等）、アルカリ金属の炭酸水素塩（炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム等）、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物（酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム）など。

これらの塩基は単独で用いても良いが、２種以上の塩基を組み合わせて使用することもできる。

これら塩基のうち、目的とする式[２]で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸の収率を特に高めるためには、（ａ）〜（ｃ）の有機塩基を使用するのが好ましく、有機塩基の中でも、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−エチルジイソプロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンから選ばれる三級アミンが好ましく、これらの中でも経済性の観点からトリエチルアミンが特に好ましい。

本発明に使用する塩基の量に特別の制限はないが、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類１モルに対して、通常０．９〜１０モルであり、１〜５モルであることが好ましく、１〜３モルであることがさらに好ましい。塩基が０．９モルより少ないことは、選択率の上では大きな影響はないが、反応変換率が低く、収率の低下につながり、逆に塩基が１０モルよりも多いと、経済的に不利になるので、いずれも好ましくない。

本発明には、水が必要である。水の使用量は、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類に１モル対して通常０．５〜５０モル、好ましくは０．９〜３０モル、より好ましくは１〜１５モルの範囲である。十分な収率で目的物を得るためには化学量論量（１モル）以上が存在することが望まれる。

本反応は、溶媒を使用して行うことができ、その方が、反応が円滑に進むため、好ましい。反応溶媒としては例えばｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン等の飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素、アセトン等のアルキルケトン、アセトニトリル、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ヘキサメチルリン酸トリアミド（ＨＭＰＡ）等の非プロトン性極性溶媒が挙げられる。これらの溶媒は単独で用いても良いが、２種以上の溶媒を組み合わせて使用することもできる。

これらのうち、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル類（「エーテル系溶媒」）を反応溶媒として使用すると、反応速度が著しく向上し、特に高い収率で目的物を得られることを本発明者らは見出した。これらエーテル類の中でも、テトラヒドロフランとジイソプロピルエーテルが特に好ましい結果を与える。また、溶媒の量は、試薬が十分量、溶解し、反応が円滑に進行するように、当業者によって最適化できるが、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類１ｇに対し、溶媒の量（上記非プロトン性極性溶媒の量）は０．５〜５ｇであるのが通常であり、好ましくは０．８〜３ｇ、さらに好ましくは１〜２ｇである。

尚、上述の「塩基」が液体である場合には、これら塩基（例えばトリエチルアミンなど）が溶媒としての役割も兼ねるため、これらを過剰に用いて溶媒として機能させることもできる。さらに、上述の水（求核試薬）も液体であるので、溶媒として機能を兼ねさせることができる。

本発明の反応における溶媒の種類、組成は当業者が適宜選択できるが、後述の実施例に示すように、水と塩基を１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類に対し過剰量用い、溶媒としても機能させると共に、上記テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒を１種または２種以上を組み合わせて用いることが特に好ましい。

本発明で用いるパラジウム触媒としては、具体的には、ビス（トリフェニルホスフィン）（ジクロロ）パラジウム、パラジウム担持活性炭、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、ビス（ジベンジリデンアセトナト）パラジウム、ＰｄＣｌ₂［Ｐ（ｏ−Ｍｅ−Ｐｈ）₃］₂、ＰｄＣｌ₂［Ｐ（ｍ−Ｍｅ−Ｐｈ）₃］₂、ＰｄＣｌ₂［Ｐ（ｐ−Ｍｅ−Ｐｈ）₃］₂、ＰｄＣｌ₂（ＰＭｅ₃）₂、ＰｄＢｒ₂（ＰＰｈ₃）₂、ＰｄＣｌ₂〔Ｐ（Ｐｈ）₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｐ（Ｐｈ）₂〕、ＰｄＣｌ₂〔Ｐ（Ｐｈ）₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｐ（Ｐｈ）₂〕、ＰｄＣｌ₂（ＰｈＣＮ）₂、Ｐｄ（ＣＯ）（ＰＰｈ₃）₃、ＰｈＰｄＩ（ＰＰｈ₃）₂、ＰｈＰｄＢｒ（ＰＰｈ₃）₂、ＰｈＰｄＢｒ（ＰＭｅＰｈ₂）₂、ＰｄＣｌ₂（ＰＭｅＰｈ₂）₂、ＰｄＣｌ₂（ＰＥｔ₂Ｐｈ）₂、ＰｄＣｌ₂（ＰＭｅ₂Ｐｈ）₂、Ｐｄ₂Ｂｒ₄（ＰＰｈ₃）₂、等が好ましい。ここでＰｈはフェニル基、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、ｏ−はオルト置換、ｍ−はメタ置換、ｐ−はパラ置換を表す。これらの触媒は単独で用いても良いが、２種以上の触媒を組み合わせて使用することもできる。

これらは何れも満足すべき触媒活性を示すが、安価で取り扱いやすい塩化パラジウム、酢酸パラジウム、ビス（トリフェニルホスフィン）（ジクロロ）パラジウム、ビス（ジベンジリデンアセトナト）パラジウム、パラジウム担持活性炭などのＰｄ触媒が経済的に好ましく、特に塩化パラジウム、酢酸パラジウムが好ましい。

パラジウム触媒の添加量は、式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類１モル当たり、通常、０．０００１〜０．２モルの範囲を適宜選択することができるが、好ましくは０．００１〜０．１モルであり、更に好ましくは０．００１〜０．０５モルである。

本発明はパラジウム触媒のみでも進行するが、助触媒として３価のリン化合物を用いるとパラジウム錯体の活性が維持されやすいため、特に好ましい。ここで助触媒とは、触媒の活性または選択性を増大させるために少量添加される物質をいう。それらとしては、式［５］
Ｒ³ −（Ｒ⁴ −）Ｐ−Ｒ⁵ ［５］
（式［５］中、Ｒ³ 、Ｒ⁴ およびＲ⁵ は、同一または相異なるアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子（Ｆ，Ｃｌ，ＢｒまたはＩ）を示す。）で示される化合物が好ましい。ここで、アルキル基、アルコキシ基としては、炭素数１〜８の直鎖または分岐鎖のものが好ましく、アリール基、アルコキシ基としては、無置換のものの他に、芳香環上の任意の位置に、前記アルキル基、アルコキシ基、ハロゲンが置換しているものも好適に使用できる。具体的にはトリ−ｎ−ブチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ−ｏ−トリルホスフィン、トリ−ｍ−トリルホスフィン、トリ−ｐ−トリルホスフィン、トリ−ｏ−トリルホスファイト、三塩化リンなどが例示される。またこの他に、式［６］
（Ｒ³）₂Ｐ−Ｑ−Ｐ（Ｒ⁴）₂ ［６］
（式［６］中、Ｒ³およびＲ⁴は前記と同じ、Ｑは−（ＣＨ₂）_m−（ｍは１〜８の整数。より好ましくは１〜４の整数。）で表されるアルキレン基を表す）
で表されるホスフィンも好ましい。具体的には１，１'−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンなどが例示できる。これらのリン化合物は単独で用いても良いが、２種以上のリン化合物を組み合わせて使用することもできる。

これらのリン化合物使用量は、通常上記の金属触媒１モル当たり、０．５〜５０モルの範囲を適宜選択することができる。

ここで言う３価のリン化合物は、それ自身の遊離の化合物でも良く、ＰｄＣｌ₂［Ｐ（Ｐｈ）₃］₂などのように、パラジウム触媒にあらかじめ配位子として取り込まれたものでも良く、両者を併用してもよい。

本発明で使用される一酸化炭素は、純粋なガスであっても良いが、必ずしも高純度である必要は無く、窒素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスのような不活性ガスで希釈して使用しても良い。反応の効率の観点からは、純粋なガスを使用するのが好ましい。一酸化炭素の使用量は、式［１］で表される１−ハロゲノ−３，３，３−トリフルオロプロペン類１モルに対して１モル以上あれば良い。

反応は常圧で、一酸化炭素ガスもしくは一酸化炭素希釈ガスを流通させることによっても進行するが、耐圧反応容器を用い、容器を密閉して一酸化炭素ガスの加圧条件で反応を行うのが好ましい。常圧より低い場合には、反応が充分に進行せず、収率低下の原因となり、あるいは、反応速度が低下して反応終了までに長時間を要するなどの問題を生ずる場合があり、好ましくない。

加圧下で反応を行う場合、圧力は、通常、０．１〜１０ＭＰａ、好ましくは０．１〜５ＭＰａ、さらに好ましくは０．５〜１．５ＭＰａとするのがよい。一方、１０ＭＰａより高くしても、反応性に際立った向上は見られず、装置の強度が要求されるなど、かえって負担が増すことがある。

通常、反応温度は−５０℃〜２００℃、好ましくは１０℃〜１５０℃で、さらに好ましくは５０℃〜１２０℃の範囲である。

加圧下で反応を行う際の使用する反応器については、反応時に使用する圧力に耐えるものであれば材質に特に制限は無い、ステンレス鋼、ハステロイ、モネルなどの金属製容器を用いて行うこともできるし、ガラス製容器、グラスライニングや樹脂ライニングされた容器も使用することができる。

本発明の中でも、式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンに対して、該１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１モルあたり０．００１〜０．０５モルのパラジウム触媒、０．００１〜０．２モルのトリフェニルホスフィン、１〜３モルのトリエチルアミン、１〜１５モルのテトラヒドロフランの共存下、１〜１５モルの水、０．５〜１．５ＭＰaの一酸化炭素を、５０℃〜１２０℃の温度範囲で反応させ式［４］で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸を製造することは、生成物の有用性及び、目的物を高収率で得られるという点で、特に好ましい態様の１つである。

反応終了後、抽出、蒸留、再結晶等の通常の操作により、式［２］で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸を得ることができる。

［実施例］
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されない。ここで、組成分析値の「％」とは、反応物の一部を採取して、ガスクロマトグラフィーもしくは核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定によって測定して得られた「面積％」を表す。

［比較例１］（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造（塩基としてアンモニアを使用）
１００ｍＬのステンレス製攪拌式耐圧容器に（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１０ｇ（７７ｍｍｏｌ）を加え、２８％アンモニア水１４．５ｇ（２３９ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム４６０ｍｇ（２．０４ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン１．２１ｇ（４．５７ｍｍｏｌ）を加えた後、一酸化炭素を導入して密封し、攪拌しながら内温を９０℃になるまで加熱した。反応中は圧力制御弁を用いて内圧を２ＭＰａで維持し、全圧を２ＭＰaに保つように一酸化炭素を逐次供給しながら６４時間攪拌した（変換率１００％）。反応液を濾過し、得られた個体をジイソプロピルエーテルで洗浄し、固体を乾燥したところ、目的の（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸は全く生成しておらず、３−アミノ−４，４，４−トリフルオロブタン酸アミド（目的化合物である４，４，４−トリフルオロブテン酸アミドのトリフルオロメチル基のα−位に対してアンモニアが付加した構造の化合物）が収率８８％で得られた。

このように、塩基としてアンモニアを使用する場合、副反応が優勢となり、目的化合物を高収率で得るのは困難であることがわかった。

［比較例２］（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造（塩基としてジエチルアミンを使用）
５ｍＬのステンレス製攪拌式耐圧容器に（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１.０ｇ（７．７ｍｍｏｌ）を加え、ジエチルアミン２．１ｍＬ（１５．４ｍｍｏｌ）、水１．５ｍＬ（８３．３ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム８．６ｍｇ（０．０３９ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン４０．３ｍｇ（０．１５４ｍｍｏｌ）を加えた後、一酸化炭素を導入して密封し、攪拌しながら内温を８０℃になるまで加熱した。反応中は圧力制御弁を用いて内圧を１ＭＰａで維持し、全圧を１ＭＰaに保つように一酸化炭素を逐次供給しながら１５時間攪拌した（変換率１００％）。反応液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で分析したところ、目的化合物である４，４，４−トリフルオロブテン酸は全く生成していなかった（選択率０％）。

このように、二級アミンであるジエチルアミンを塩基として使用する場合、多くの副反応が起こり、目的化合物は全く得られなかった。

（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造（塩基としてトリエチルアミンを使用）
５ｍＬのステンレス製攪拌式耐圧容器に（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１.０ｇ（７．７ｍｍｏｌ）を加え、トリエチルアミン３．０ｍＬ（２３．１ｍｍｏｌ）、水１．５ｍＬ（７７．０ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム８．６ｍｇ（０．０３９ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン４０．３ｍｇ（０．１５４ｍｍｏｌ）を加えた後、一酸化炭素を導入して密封し、攪拌しながら内温を８０℃になるまで加熱した。反応中は圧力制御弁を用いて内圧を１ＭＰａで維持し、全圧を１ＭＰaに保つように一酸化炭素を逐次供給しながら１６時間攪拌した（変換率３０％）。反応液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で分析したところ、目的化合物である４，４，４−トリフルオロブテン酸が２５％生成していた（選択率８３％）。

（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造（塩基として水酸化ナトリウムを使用：溶媒としてテトラヒドロフランを使用）
３Ｌのステンレス製攪拌式耐圧容器に（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１５０．０ｇ（１．１５ｍｏｌ）を加え、水酸化ナトリウム９２ｇ（２．３ｍｏｌ）、水２２５ｇ（１２．６ｍｏｌ）、テトラヒドロフラン２６０ｇ（３．８ｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）５１６ｍｇ（２．３ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン２．４１ｇ（９．２ｍｍｏｌ）を加えた後、一酸化炭素を導入して密封し、攪拌しながら内温を８０℃になるまで加熱した。反応中は圧力制御弁を用いて内圧を１ＭＰａで維持し、全圧を１ＭＰaに保つように一酸化炭素を逐次供給しながら６時間攪拌した（変換率１００％、選択率９０％）。反応液を室温に戻し、濃塩酸（１２Ｍ）（２００ｍｌ）を加え酸性条件にした後、ジイソプロピルエーテル（２００ｍｌ）で抽出操作を行い、硫酸マグネシウムで乾燥した。次いで、濾過、溶媒留去して、６５ｇの（Ｅ）−４，４，４-トリフルオロブテン酸（収率４０％、ＧＣ純度９０％、）を淡黄色固体として得た。

このように、反応溶媒として、テトラヒドロフランを用いることによって、実施例１の高い選択性を維持しつつ、収率が顕著に向上した。

（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造（塩基としてトリエチルアミンを使用：溶媒としてテトラヒドロフランを使用）
３Ｌのステンレス製攪拌式耐圧容器に（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン３９０．０ｇ（３ｍｏｌ）を加え、トリエチルアミン７０８ｇ（７．５ｍｏｌ）、水５８５ｇ（３０ｍｏｌ）、テトラヒドロフラン５１９ｇ（７．５ｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）３．４ｇ（０．０１５ｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン１５．７ｇ（０．０６ｍｏｌ）を加えた後、一酸化炭素を導入して密封し、攪拌しながら内温を８０℃になるまで加熱した。反応中は圧力制御弁を用いて内圧を１ＭＰａで維持し、全圧を１ＭＰaに保つように一酸化炭素を逐次供給しながら８時間攪拌した。８時間後（変換率１００％、選択率９０％）、反応液を室温に戻し、１２Ｍ濃塩酸水溶液（６００ｍｌ）を加え酸性条件にした後、二層分離した有機相を分離しジイソプロピルエーテル（７００ｍｌ）で抽出操作を行い、硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過、溶媒留去を行い、乾燥させることで、３８４ｇの（Ｅ）−４，４，４-トリフルオロ−２−ブテン酸（収率９１％、ＧＣ純度９０％）を淡黄色固体として得た。

このように、反応溶媒として、テトラヒドロフランを用い、塩基としてトリエチルアミンを用いることによって、実施例１の高い選択性を維持しつつ、収率が顕著に向上した。

［参考例］１−クロロプロペンのカルボキシル化（実施例３と同様の反応条件）
５ｍＬのステンレス製攪拌式耐圧容器に１−クロロプロペン０．５８５ｇ（７．７ｍｍｏｌ）を加え、トリエチルアミン１．１ｇ（１９．３ｍｍｏｌ）、水１．４ｇ（７７．０ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン０．７８ｇ（１９．３ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム８６ｍｇ（０．３９ｍｍｏｌ（１−クロロプロペンに対し５ｍｏｌ％））、トリフェニルホスフィン４０４ｍｇ（１．５４ｍｍｏｌ）を加えた後、一酸化炭素を導入して密封し、攪拌しながら内温を８０℃になるまで加熱した。反応中は圧力制御弁を用いて内圧を１ＭＰａで維持し、全圧を１ＭＰaに保つように一酸化炭素を逐次供給できるようにしながら２０時間攪拌した。この間一酸化炭素は全く消費されなかった（変換率０％）。反応液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で分析したところ、目的化合物であるクロトン酸は全く生成していなかった（選択率０％）。

このように、フッ素を含まない同様のビニルクロリド基質（１−クロロプロペン）のカルボキシル化は全く進行しないことが確認された。

本発明によれば、安価に入手できる１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを原料として、医薬、農薬及び含フッ素重合体等の機能性材料の製造原料または合成中間体として有用な４，４，４−トリフルオロブテン酸を容易に製造できる。特定の条件下、特に高選択率、高収率で目的物を得ることができる。

図１は、比較例、参考例、実施例における反応の収率を比較したものである。

Claims (9)

1. 式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類
   

   

   （式[１]中、Ｒ¹は水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基を表し、Ｒ²は水素原子、フッ素原子、または塩素原子を表す）
   に対して、パラジウム触媒及び、「アンモニア、1級アミン、２級アミンの何れにも該当しない塩基」の存在下、一酸化炭素と水を反応させることを特徴とする、式[２]で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸類
   

   

   （式[２]中、Ｒ¹及びＲ²は式[１]に同じ。）
   の製造方法。
2. 式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類
   

   

   （式[１]中、Ｒ¹は水素原子、フッ素原子またはトリフルオロメチル基を表し、Ｒ²は水素原子、フッ素原子、または塩素原子を表す）
   に対して、パラジウム触媒及び、「（ａ）三級アミン、（ｂ）含窒素芳香族複素環式化合物、（ｃ）次のイミン骨格
   −Ｃ＝Ｎ−Ｃ−
   を有する有機塩基、（ｄ）無機塩基、からなる群より選ばれる塩基」の存在下、一酸化炭素と水を反応させることを特徴とする、式[２]で表される４，４，４−トリフルオロブテン酸類
   

   

   （式[２]中、Ｒ¹及びＲ²は式[１]に同じ。）
   の製造方法。
3. 式［１］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類が、式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン
   

   

   であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の、式［４］で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸
   

   

   の製造方法。
4. 式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン類が、（Ｅ）−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンであることを特徴とする、請求項３に記載の、（Ｅ）−４，４，４−トリフルオロブテン酸の製造方法。
5. 塩基が、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−エチルジイソプロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンから選ばれる三級アミンであることを特徴とする、請求項２乃至請求項４の何れかに記載の方法。
6. 反応をエーテル系溶媒の共存下で行うことを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の方法。
7. エーテル系溶媒が、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、１，４−ジオキサンよりなる群から選ばれるものであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 反応を行う際に、３価のリン化合物を共存させることを特徴とする、請求項１乃至請求項７の何れかに記載の方法。
9. 式［３］で表される１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン
   

   

   に対して、該１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン１モルあたり０．００１〜０．０５モルのパラジウム触媒、０．００１〜０．２モルのトリフェニルホスフィン、１〜３モルのトリエチルアミン、１〜１５モルのテトラヒドロフランの共存下、１〜１５モルの水、０．５〜１．５ＭＰaの一酸化炭素を、５０℃〜１２０℃の温度範囲で反応させることを特徴とする、式［４］で表される、４，４，４−トリフルオロブテン酸
   

   

   の製造方法。

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