JP4943606B2 - 芳香族フッ素化カルバモイルの脱フッ素化水素方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明の主題は、芳香族フッ素化カルバモイルを処理して対応するイソシアネートを与えることを可能にする方法である。
【０００２】
本発明のより詳しい主題は、良好な程度の変換、良好な変換収率（すなわち、良好な選択性）および良好な反応収率を得ることを可能にする上記タイプの方法である。
【０００３】
フッ素化カルバモイルはむしろ珍しい化合物であるが、薬物学および農芸化学におけるフッ素化誘導体の役割が発展しているため、再び関心が持たれている。これは、パーフルオロ化された脂肪族炭素を示す誘導体を合成するために最も慣用的な技術のうちの１つが、塩素化（一般に、ラジカル塩素によるアルキル誘導体の位置）および次いで得られた塩素化誘導体をフッ素化媒体、一般的には液相においてフッ素化水素酸を含む媒体で処理するに際して、イソシアネートの形で可能なアニリンをブロックすることからなるからである。このタイプの方法の間、生ずる最初の反応は、フッ素化カルバモイルを与えるためのイソシアネート官能基へのフッ素化水素酸の付加である。
【０００４】
このフッ素化カルバモイルをイソシアネートに変換することは、非常に困難である。イソシアネートが多数の合成を可能とし、特に、対応するアニリンの容易な放出を可能とする非常に反応性の中間体であるため、これは非常に残念なことである。
【０００５】
反応の最初の部分は、種々の文書において、および、特に、ＥＰＡ−１５２，３１０号およびＥＰＡ−１２９，２１４文書で開示される。フッ素化カルバモイルのイソシアネートへの変換に関して、バイエルのために１９６４年４月２２日に公表された英国特許第９５５ ８９８号は、特に例１において、この反応を行う可能性を示している。しかしながら、使用された技術は低い収率（３５％）しか与えず、明らかにその反応は非常に困難であり、特に、樹脂と記述された多量の（heavy）生成物を与える。
【０００６】
これは、本発明の目的のうちの１つが、使用が容易な操作条件の下でフッ素化カルバモイルのイソシアネート官能基への変換を可能とし、且つ良好な反応収率および良好な選択性を可能とする方法を与えることである理由である。
【０００７】
本発明に至った研究の間に遭遇した困難性は、それ自体に対する、またはリッチな芳香族環に対するフッ素化カルバモイルの非常に高い反応性である。
【０００８】
以下で明白になるであろうこれらおよび他の目的は、芳香族フッ素化カルバモイルをイソシアネートに変換することを可能とする方法であって、前記芳香族フッ素化カルバモイルが溶媒中で少なくとも８０℃と等しい、有利には少なくとも９０℃と等しい温度に晒され、前記少なくとも８０℃の温度で、前記フッ素化カルバモイルが前記溶媒中に溶解されるか、または微細に分散される脱フッ素化水素方法によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、従って、それが反応性である温度で、フッ素化カルバモイルの微細に分散された性質または溶解された性質は、好収率でイソシアネートを産生するに際して重要な役割を果たすことを示すことができた。
【００１０】
その反応は、好ましくは高くとも１５０℃と等しい温度において行われることが好ましい。
【００１１】
前記溶媒は、有利には少なくとも１００℃、より好ましくは少なくとも１２０℃の沸点（混合物の場合には開始時の沸点）を示す。
【００１２】
リアクタにおける圧力は、溶媒が沸騰（すなわち、大部分の場合には還流）しているようなものであることが好ましい。従って溶媒が、操作することが望ましい温度よりも低い沸点を示すならば、大気圧より大きい圧力が選ばれるであろうし、その溶媒が、操作することが望ましい温度より高い沸点を示す時は、大気圧より低い圧力が選ばれるであろう。
【００１３】
本発明の好ましい一つの実施によれば、更に混合物でありえる溶媒はが、フッ素化水素酸と混和可能なものから選ばれる。
【００１４】
この混和性は、部分的または完全であることができるか、混和性は、その選ばれた溶媒または溶媒の混合物が、少なくとも５容量％と等しい、好ましくは少なくとも１０容量％と等しいフッ素化水素酸を溶解する能力を示すことが好ましい。この溶媒のフッ素化水素酸との混和性が、後者を第３の溶媒として用いることを可能とし、反応混合物中でフッ素化カルバモイルの溶解を容易にするため、この溶解性はかなりの利点である。
【００１５】
従って、本発明の好ましい形によれば、反応混合物中へのフッ素化カルバモイルの導入を容易にするために、フッ素化水素酸が用いられる。この導入は、低温または高温で行うことができる。加熱の間、または導入の間、フッ素化カルバモイルが、反応器の底部に位置している溶媒に導入されるとき、溶解を助長するフッ素化水素酸は除去されるが、除去される際に、用いられた溶媒中に微細に分割された、または溶解された形でフッ素化カルバモイルを残す。
【００１６】
好ましい態様によれば、フッ素化カルバモイルの導入の間、フッ素化カルバモイルへのフッ素化水素酸の比（フッ素化カルバモイルに対するＨＦの比）が少なくとも２（有利には３、好ましくは４）と等しい。
【００１７】
本発明の好ましい実施のうちの１つによれば、上記に示された比が観察されつつ、フッ素化カルバモイルの付加が、フッ素化水素酸における後者の溶液の形で行われる。
【００１８】
得られる最高の結果は、前記反応温度における溶媒の底部へのフッ素化カルバモイルの溶液の添加に対応する。
【００１９】
この溶液は有利には、上述したようなフッ素化水素酸中の溶液である。
【００２０】
溶媒の底部への添加の場合、その添加は、反応媒体（この特定の場合、基質に対して添加された（より正確には、フッ素化カルバモイルとの平衡にある）ものを含む）中に存在するフッ素化水素の比を制御するように行われなければならない。
【００２１】
換言すれば、フッ素化水素酸［遊離のフッ素化水素酸と、イソシアネート官能基に加えられたもの（すなわち、フッ素化カルバモイルの形で）］と、真の、またはフッ素化カルバモイル形でマスクされたイソシアネート官能基との比は、有利には多くとも５に等しく、好ましくは多くとも０．３に等しく、より好ましくは多くとも０．１に等しい。この条件は、フッ素化カルバモイルの比較的遅い添加を暗示する。
【００２２】
本発明によれば、この反応の文脈では、これらの不純物が非常に反応性に思われ、それから誘導される数多くの基質または化合物を破壊するため、ベンジル位置で塩素を有する不純物の存在を避けることは特に有利である。
【００２３】
指示により、ベンジル官能基中で塩素を有する分子の数は、処理されるべきフッ素化カルバモイルの、多くとも０．５から５％に（有利には２％に、好ましくは１％に）等しいことが好ましい。
【００２４】
本発明に最も適した基質は、少なくとも２個のフッ素を有するｓｐ³混成の脂肪族炭素を含むフッ素化カルバモイルである。この脂肪族炭素は、一般にベンジル炭素、すなわちそれが芳香環に直接に結合するものである。しかしながら、それはカルコゲン（特に酸素）を介して芳香環に結合していてもよい。
【００２５】
本発明は、前記芳香環が、カルバモイル官能基の窒素を有するものである場合に、特に適している。
【００２６】
このような基質は、少なくとも２つのフッ素を有するこれらの脂肪族炭素のいくつかを含むことができる。
【００２７】
このように、その基質は、有利には下記式に対応する：
（Ｒ）_ｍ−Ａｒ（−（ＣＸ_２）_ｐ−ＥＷＧ）−ＮＨ−ＣＯ−Ｆ
式中：
・Ａｒは、有利には少なくとも１、好ましくは２、特に３の、以下の特性の芳香族残基を意味する：
−残基が単環、すなわちただ１個の環を含む；
−その残基は、有利に単素環状である；
−その残基は、６つの環部を有する；
・Ｘユニット（それらは同一または異なる）は、フッ素または式Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１（ｎは多くとも５に、好ましくは多くとも２に等しい整数）の基を表す；
・ｐは、多くとも２に等しい整数を表す；
・ＥＷＧは、炭化水素性の（hydrocarbonaceous）基、または電子求引性基を表し、その任意的な官能基は反応条件下に不活性であり、有利にはフッ素、または式Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１（ｎは多くとも８に、好ましくは多くとも５に等しい整数）のパーフルオロ化された残基を表す。−（ＣＸ_２）_ｐ−ＥＷＧの全炭素数は、有利には１〜１５、好ましくは１〜１０である；
・ｍは、０または１〜４の閉じた範囲（すなわち、各限界値を含む）内で選ばれる整数である；
・Ｒは、操作条件下で不活性であり、有利にはハロゲン、有利には軽いハロゲン（すなわち、塩素とフッ素）、および炭化水素性の基、好ましくはアルキル、アリール、アルキルカルコゲニル（例えばアルキルオキシ）またはアリールカルコゲニル（例えばアリールオキシ）基から選ばれる置換基である。
【００２８】
基質化合物は、特に下記式（反応条件下で不活性な任意的な置換基は表示されない）を有する：
【００２９】
【化１】

【００３０】
有利には、Ｒはアリールまたはアルキルの炭化水素性基（有利には、多くとも１０個の炭素原子、好ましくは多くとも５個の炭素原子）であり、Ｒはまた、カルボキシル官能基、ニトリル、ケトンおよびフルオロカルボニルであってもよい。
【００３１】
好ましい置換基は、何も無い（すなわち、水素）、またはアリールまたはアルキルまたはアルキロキシである。
【００３２】
ＲまたはＲ群の少なくとも１個は、また、上記の式ＣＸ_2p−ＥＷＧの、少なくとも２つのフッ素を有する炭素を含む基であってもよい。
【００３３】
以下の例により本発明を説明する。
【００３４】
例１
フッ素化カルバモイルを溶解可能な溶媒中のフッ素化水素酸の脱離
制御された油浴によって加熱され、磁気攪拌されたフッ素化水素酸に耐えることができる１８０ｍｌのテフロン・リアクタに、固体のフッ素化カルバモイル（０．１モル）を入れる。次いで、トリ−クロロベンゼン（１、３、および４位置で塩素化）を、１００．４ｇの量で入れる。
【００３５】
これは、容易に加熱される懸濁液を与える。その媒体を、徐々に８０℃まで加熱し、均質、半透明、およびオレンジ黄色にする。ガスの放出が１００℃付近で開始し、ｌ０５℃から顕著になる。温度を１２５℃に上げ、７時間加熱する。冷却した後に、８０％の単離の収率に対応する質量を回収する。
【００３６】
その化合物をその後の蒸留に供し、トリクロロベンゼン中の溶液で７３％の収率を回収し、いくらかの樹脂を蒸留残渣中に残す。
【００３７】
例２
種々の手順に従って、溶媒としてモノクロロベンゼンを用いて異なるテストを行った。最も一般的に使用した手順は、以下の通りである：
Ａ）フッ素化カルバモイル溶液の調製
−５℃の温度で、ＨＦをリアクタに導入する。変換するのに望ましいトリクロロメチルフェニルイソシアネートを、次いで所望のフッ素化温度で導入し、以降の表で特に断らない限り、フッ素化を１〜３０時間続け、表に示された温度で４時間フィニッシュ操作を行う。フィニッシュ温度は別として全てが同じであるとき、フィニッシュ温度が比較的高い温度（すなわち約２０〜２５℃）に持ってこられるとき、収率はより良好であることが、観察されるであろう。この現象は、ベンジル位置でまさに一旦塩素化されて残っている少量の誘導体の、極端に有害な効果を示す。
【００３８】
Ｂ）イソシアネートへの戻り
前もってＨＦの除去に供してもよく、また供しないでもよいフッ素化カルバモイル溶液を、下記表で指定する条件の下で、リアクタに導入する。加熱、圧力および温度条件をも、表中に示す。
【００３９】
結果を、以下の表で対照する：
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
上記の結果についてのコメント
真に悪くないが、テストＨＦ ０７とＨＦ ０８は最終的なイソシアネートの比較的平凡な収率を与える。この現象の説明は、低いフィニッシュ温度に関連し、無意味でない２または３％を超えるモノクロロジフルオロメチルフェニルの比率を残す。
【００４３】
テストＨＦ ０７が平凡である他の理由は、フッ素化カルバモイル溶液が流入する速度であり；その操作がｌ時間４５だけの間続き、他方、他の場合では、それは顕著に長く続く。
【００４４】
テストＨＦ ０７とＨＦ ０８に対して、不純物のデータは不足しており、従って、そこからあまり多くを結論することができない。このデータが存在するテストのために、イソシアネート／ビウレット比を反応性の選択性の指標として用いることができる。
【００４５】
全収率に関して、および、得られた生成物の純度に関して、反応ＨＦ ０９は非常に良好な結果を与える。これは、第一にはフッ素化水素酸中に溶解された形のフッ素化カルバモイルの添加の、第二には高いＨＦ／フッ素化カルバモイル比で操作することの利点を示す。その場合、ＨＦ／イソシアネート比は１０であり、それは９のフッ素酸／フッ素化カルバモイル比に対応する。減圧下のテストＨＦ １０とＨＦ１１の結果は確かに良好であるが、減圧下で操作された事実を考慮してわずかに期待外れである。しかしながら、添加速度または温度上昇の速度は、おそらくは少々高過ぎた。
【００４６】
テストＨＦ １２はテストＨＦ ０９に非常に類似するが、混合物（より正確には、加えられた溶液）における、より低いフッ素化水素酸の含有量が、後者との相違を与える。
【００４７】
テストＨＦ １３において、フッ素化水素酸の高いレベルが再び見られ、このように反応の遙かに良好な選択性がある。
【００４８】
テストＨＦ １５とＨＦ １６は圧力における増加の効果を示すが、それはあまり有利でない。

Claims (14)

1. 芳香族フッ素化カルバモイルの対応するイソシアネートへの変換を可能にする脱フッ素化水素方法であって、前記芳香族フッ素化カルバモイルが溶媒中で少なくとも８０℃と等しい反応温度に晒され、前記少なくとも８０℃の反応温度で、前記芳香族フッ素化カルバモイルが前記溶媒中に溶解されるか、または微細に分散され、そして芳香族フッ素化カルバモイル基質が、
   下記式：
   （Ｒ） _ｍ −Ａｒ（−（ＣＸ _２ ） _ｐ −ＥＷＧ）−ＮＨ−ＣＯ−Ｆ
   式中：
   ・Ａｒは芳香族残基である；
   ・Ｘユニット（それらは同一または異なる）は、フッ素または式Ｃ _ｎ Ｆ _２ｎ＋１ （ｎは多くとも５に等しい整数）の基を表す；
   ・ｐは、多くとも２に等しい整数を表す；
   ・ＥＷＧは、炭化水素性基または電子求引性基を表し、その官能基は反応条件下に不活性であり；そして−（ＣＸ _２ ） _ｐ −ＥＷＧの全炭素数は１〜１５である；
   ・ｍは、０または１以上４以下の範囲内で選ばれる整数である；
   ・Ｒは、ハロゲンおよび炭化水素性の基から選ばれる同一のまたは異なる置換基である）
   に対応することを特徴とする脱フッ素化水素方法。
2. 前記反応温度が、高くとも１５０℃と等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記溶媒が少なくとも１００℃の沸点を示すことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 溶媒が還流される圧力で反応を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記溶媒が、フッ素化カルバモイルと反応せず、かつフッ素化水素酸と混和可能なものから選ばれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記フッ素化カルバモイルがフッ素化水素酸とともに、無水のフッ素化水素酸中の溶液の形で前記溶媒中に導入されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. フッ素化水素酸のフッ素化カルバモイルへの比（ＨＦ／フッ素化カルバモイル）が少なくとも２と等しいことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 溶液の形でのフッ素化カルバモイルの添加が、前記反応温度にされた反応器の底部に位置している溶媒中で起こることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記添加は、フッ素化水素酸のイソシアネートへのモル比（ＨＦ酸／芳香族イソシアネート）が常に０．５より少ないように行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記芳香族フッ素化カルバモイル基質が、少なくとも２個のフッ素を有する脂肪族炭素を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記少なくとも２個のフッ素を有する脂肪族炭素が、芳香環に直接結合するベンジル炭素であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記芳香環が、カルバモイル官能基の窒素を有するものであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. フッ素化カルバモイルの溶液を前記溶媒中に添加することにより得られた反応混合物が、出発フッ素化カルバモイルに対して、モルとしての表示で、ベンジル位置で塩素を示す不純物を１％未満含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記溶媒が、クロロベンゼン類から選ばれることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。