JP5063044B2

JP5063044B2 - α−トリフルオロメチルケトン化合物の製造法

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Publication number: JP5063044B2
Application number: JP2006201428A
Authority: JP
Inventors: 幸一三上
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2026-07-25
Also published as: JP2008024674A

Description

本発明は、α−トリフルオロメチルケトン化合物を製造する方法に関する。より詳細にはシリルエノールエーテル化合物をヨウ化トリフルオロメタンと反応させて、α−トリフルオロメチルケトン化合物を製造する方法に関する。

α−トリフルオロメチルケトン化合物は、トリフルオロメチル基含有による特有の物理的性質、化学的性質を示すため、医農薬中間体や液晶材料の原料等として極めて有用である。

α−トリフルオロメチルケトン化合物を製造する方法としては、トリフルオロメチル化剤とケトン誘導体を反応させる方法が知られており、トリフルオロメチル化剤として、CF3カチオン型反応剤を用いる方法とヨウ化トリフルオロメタンを用いる方法に大別される。

前者の方法としては、非特許文献１、非特許文献２にトリフルオロメチルカルコゲン塩化合物とケトン誘導体を反応させる方法が報告されている。これらの方法は、α−トリフルオロメチルケトン化合物の収率は比較的高いものの、反応原料であるトリフルオロメチルカルコゲン塩化合物をあらかじめ合成する必要がある。その際、合成に特殊な装置、煩雑な操作を必要とする問題がある。

一方、後者の方法は、ヨウ化トリフルオロメタンが容易に入手できるため工業的に利用し易い方法と言える。しかし、この方法の場合、ヨウ化トリフルオロメタンとケトン誘導体を反応させる際に分解反応を併発し、収率が低下し易い問題があった。分解反応を避けるための方法として、非特許文献３ではケトン誘導体としてシリルエノールエーテル化合物を用いる方法が、非特許文献４ではケトン誘導体としてゲルミルエノラート化合物を用いる方法が報告されている。しかし、これらの方法ではケトン誘導体の反応性が低いため、長い反応時間を必要とする上、目的物の収率も十分でない。また、非特許文献５ではケトン誘導体として、エナミン化合物を用いる方法が報告されている。この方法の場合、エナミン化合物を合成する工程が煩雑である上、目的物の収率も十分とは言えない。更には、非特許文献６において、ケトン誘導体として、リチウムエノラートを用いる方法が報告されている。この方法では、非環状のケトン化合物を合成する場合に収率が十分でない問題があった。
J.Am.Chem.Soc.,115,2156(1993) J.Org.Chem.,59,5692(1994) Bull.Chem.Soc.Jpn.,64,1542(1991) TetrahedronLetters,31,6391(1990) J.Chem.Soc.,PerkinTrans.1,1365(1977) Org.Lett.7，4883（2005）

本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものである。即ち、トリフルオロメチル化剤としてヨウ化トリフルオロメタンを用い、環状または非環状のα−トリフルオロメチルケトン化合物を高収率で製造する方法を提供することを目的とする。

前記課題に鑑み本発明者らは鋭意検討した結果、シリルエノールエーテル化合物を、ラジカル開始剤存在下、ヨウ化トリフルオロメタンと反応させる際、亜鉛化合物を存在させることにより、環状または非環状のα−トリフルオロメチルケトン化合物が高収率で得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は下記要旨に関わるものである。

（１）一般式（１）

（式中、R¹は、メトキシ基、フェニル基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数１〜２０のアルキル基またはメチル基、エチル基、メトキシ基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数６〜２０のアリール基を表し、R²及びR³は、それぞれ独立に、水素原子、メトキシ基、フェニル基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数１〜２０のアルキル基またはメチル基、エチル基、メトキシ基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数６〜２０のアリール基を表す。R¹〜R³は同一であっても非同一であってもよく、Ｒ ^１とＲ ^３がヘテロ原子の介在、非介在下に互いに結合し５員環〜８員環の環状構造を形成していても良い。R^４〜R⁶は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜１０のアリール基を表す。）
で表されるシリルエノールエーテル化合物を、トリアルキルボラン及び分子状酸素の存在下、ヨウ化トリフルオロメタンと反応させ、一般式（２）

（式中、R¹〜R³は前記定義に同じ）
で表されるα−トリフルオロメチルケトン化合物を製造する方法において、ジアルキル亜鉛を存在させて反応させることを特徴とするα−トリフルオロメチルケトン化合物の製造方法。

本発明によれば、工業的に入手容易なヨウ化トリフルオロメタンを原料とし、環状または非環状のα−トリフルオロメチルケトン化合物を高収率で製造することができる。

以下に、さらに詳細に本発明を説明する。

本発明で用いられるシリルエノールエーテル化合物は前記一般式（１）で表される。一般式（１）において、置換基R¹は、置換ないし未置換の炭素数１〜２０のアルキル基または置換ないし未置換の炭素数６〜２０のアリール基である。置換基R²およびR³は、水素原子、置換ないし未置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換ないし未置換の炭素数６〜２０のアリール基である。未置換のアルキル基としては、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、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ｎ−オクチル基及びｎ−デシル基等を挙げることができる。置換基を有するアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、２−メトキシエチル基、ベンジル基、２−フェニルエチル基、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。未置換のアリール基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等を挙げることができる。置換基を有するアリール基としては、例えば、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、２，４，６−トリメチルフェニル基、４−エチルフェニル基、４−メトキシフェニル基、４−フルオロフェニル基、２−メチル−１−ナフチル基等を挙げることができる。なお、R¹〜R³は同一であってもよいし、非同一であってもよい。また、R¹ とR³は、互いにヘテロ原子の介在または非介在化に結合し、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環等の５員環〜８員環の環状構造を形成していてもよい。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子等を挙げることができる。

また、一般式（１）中の置換基R⁴〜R⁶は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜１０のアリール基であり、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、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ｎ−オクチル基及びｎ−デシル基、フェニル基、２−トルイル基、３−トルイル基及び４−トルイル基等を挙げることができる。このようなシリルエノールエーテル化合物の一例として、２−（トリメチルシロキシ）プロペン、２−（トリエチルシロキシ）プロペン、２−（ジメチルｔ−ブチルシロキシ）プロペン、２−（トリメチルシロキシ）−２−ブテン、２−（トリメチルシロキシ）−１−ブテン、６−トリメチルシロキシ−６−ウンデセン、１−フェニル−１−（トリメチルシロキシ）エチレン、３，３−ジメチル−４−フェニル−２−（トリメチルシロキシ）−１−ブテン、１−（トリメチルシロキシ）シクロペンテン、１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン、６−メチル−１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン、２−メチル−１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン、６−フェニル−１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン及び１−（トリメチルシロキシ）シクロヘプテン等を挙げることができる。

また、本発明で得られるα−トリフルオロメチルケトン化合物は前記一般式（２）で表される。このようなα−トリフルオロメチルケトン化合物の一例として、１，１，１−トリフルオロ−３−ブタノン、３−（トリフルオロメチル）−２−ブタノン、１，１，１−トリフルオロ−３−ペンタノン、７−（トリフルオロメチル）−６−ウンデカノン、２，２，２−トリフルオロエチルフェニルケトン、１，１，１−トリフルオロ−４，４−ジメチル−５−フェニル−３−ペンタノン、２−（トリフルオロメチル）シクロペンタノン、２−メチル−６−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノン、２−メチル−６−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノン、２−メチル−２−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノン、２−フェニル−６−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノン、２−（トリフルオロメチル）シクロヘプタノン等を挙げることができるが、前記一般式（２）に包含されるα−トリフルオロメチルケトン化合物であればこれらの例示に限定されることはない。

本発明では、亜鉛化合物の存在下、前記一般式（１）のシリルエノールエーテル化合物をラジカル開始剤の存在下、ヨウ化トリフルオロメタンと反応させて前記一般式（２）のα−トリフルオロメチルケトン化合物を製造する。亜鉛化合物の存在により、シリルエノールエーテル化合物が活性化され、α−トリフルオロメチルケトン化合物の収率が著しく向上する。

本発明で用いられるジアルキル亜鉛として、例えば、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジｎ−ブチル亜鉛等を挙げることができる。また、ジアルキル亜鉛の使用量は、シリルエノールエーテル化合物に対し、モル比で０．０１倍〜５倍である。

また、本発明で用いられるトリアルキルボランの使用量は、通常、モル比で０．０１〜２倍である。分子状酸素は微量存在していれば十分である。また、シリルエノールエーテル化合物に対するヨウ化トリフルオロメタンの使用量は、通常、モル比で０．５〜３０である。

また、シリルエノールエーテル化合物とヨウ化トリフルオロメタンを反応させる際に非プロトン性溶媒を使用してもよい。非プロトン性溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等のアルカン類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族化合物類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジｎ−ブチルエーテル、モノグライム、ジグライム、トリグライム、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、アニソール、ベラトロール等のエーテル類、ジエチルスルフィド、ジｎ−ブチルスルフィド等のスルフィド類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類等を挙げることができる。これら非プロトン性溶媒の使用量は、特に限定されないが、通常、シリルエノールエーテル化合物に対し、重量比で０．５倍〜２０倍である。

シリルエノールエーテル化合物とヨウ化トリフルオロメタンを反応させる際の反応温度は、特に限定されないが、通常、−１００℃〜１００℃である。反応圧力は、常圧または加圧下にて実施することができる。反応時間は通常、１分〜１００時間である。なお、反応は十分な攪拌下にて行うことが望ましい。

また、前記一般式（１）のシリルエノールエーテル化合物、ラジカル開始剤、ヨウ化トリフルオロメタン及び亜鉛化合物の混合順は特に限定されないが、亜鉛化合物とシリルエノールエーテル化合物とラジカル開始剤を混合後、ヨウ化トリフルオロメタンを添加する方法、あるいは亜鉛化合物とシリルエノールエーテル化合物とヨウ化トリフルオロメタンを混合後、ラジカル開始剤を添加する方法等が操作上簡便である。

反応後は酢酸や塩酸等の酸あるいは水を添加し、反応試剤を失活させ、不溶物を除去した後、公知の蒸留法、再結晶法またはクロマト分離法等により前記一般式（２）のα−トリフルオロメチルケトン化合物を単離することができる。

実施例
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。

反応器にテトラヒドロフラン２ｍｌ、１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン３４ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を入れ、０℃に冷却し、１．０ｍｏｌ／Ｌジエチル亜鉛ヘキサン溶液０．２０ｍｌ（０．２ｍｍｏｌ）を添加し、６０分攪拌した。

次に反応器を−７８℃に冷却し、ヨウ化トリフルオロメタン２００ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）を添加し、次いで、１ｍｏｌ／Ｌトリエチルボラン／ヘキサン溶液０．２ｍｌ（０．２ｍｍｏｌ）を添加し、空気０．１ｍｌをガスシリンジで添加し反応を開始させた。−７８℃にて１時間反応させた後、５ｍｏｌ／ｌ酢酸テトラヒドロフラン溶液を添加し反応を停止させた。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノンの収率は７５％であった。

ジエチル亜鉛／ヘキサン溶液０．１ｍｌ（０．１ｍｍｏｌ）用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノンの収率は５５％であった。

１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセンの代わりに６−メチル−１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン３７ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を用い、ヨウ化トリフルオロメタン４００ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、空気０．５ｍｌを用い、反応時間を３時間としたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−メチル−６−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノンの収率は６８％であった。

１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセンの代わりに６−フェニル−１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセン４９ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を用い、ヨウ化トリフルオロメタン４００ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、空気０．５ｍｌを用い、反応時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−フェニル−６−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノンの収率は６０％であった。

１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセンの代わりに１−（トリメチルシロキシ）シクロペンテン３１ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を用い、ヨウ化トリフルオロメタン４００ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、空気０．５ｍｌを用い、反応時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−（トリフルオロメチル）シクロペンタノンの収率は５０％であった。

１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセンの代わりに１−（トリメチルシロキシ）シクロヘプテン３７ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を用い、ヨウ化トリフルオロメタン４００ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、空気０．５ｍｌを用い、反応時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−（トリフルオロメチル）シクロヘプタノンの収率は５１％であった。

１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセンの代わりに６−トリメチルシロキシ−６−ウンデセン４８ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を用い、ヨウ化トリフルオロメタン４００ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、空気０．５ｍｌを用い、反応時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、７−（トリフルオロメチル）−６−ウンデカノンの収率は７０％であった。

１−（トリメチルシロキシ）シクロヘキセンの代わりに３，３−ジメチル−４−フェニル−２−（トリメチルシロキシ）−１−ブテン５０ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を用い、ヨウ化トリフルオロメタン４００ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、空気０．５ｍｌを用い、反応時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、１，１，１−トリフルオロ−４，４−ジメチル−５−フェニル−３−ペンタノンの収率は５４％であった。

（比較例１）
ジエチル亜鉛／ヘキサン溶液を用いなかったこと以外は実施例１と同様の操作を行い反応を行った。反応液をベンゾトリフルオライドを内部標準として、^１９F−NMRにて分析したところ、２−（トリフルオロメチル）シクロヘキサノンの収率は６％であった。

本発明により、工業的に入手可能なヨウ化トリフルオロメタンを用いて、高収率で環状または非環状のα−トリフルオロメチルケトン化合物を製造することができる。α−トリフルオロメチルケトン化合物は、電子材料、医農薬原料として極めて有用である。

Claims

一般式（１）

（式中、R¹は、メトキシ基、フェニル基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数１〜２０のアルキル基またはメチル基、エチル基、メトキシ基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数６〜２０のアリール基を表し、R²及びR³は、それぞれ独立に、水素原子、メトキシ基、フェニル基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数１〜２０のアルキル基またはメチル基、エチル基、メトキシ基およびフッ素原子からなる群から選ばれる置換基で置換された置換ないし未置換の炭素数６〜２０のアリール基を表す。R¹〜R³は同一であっても非同一であってもよく、Ｒ ^１とＲ ^３がヘテロ原子の介在、非介在下に互いに結合し５員環〜８員環の環状構造を形成していても良い。R^４〜R⁶は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜１０のアリール基を表す。）
で表されるシリルエノールエーテル化合物を、トリアルキルボラン及び分子状酸素の存在下、ヨウ化トリフルオロメタンと反応させ、一般式（２）

（式中、R¹〜R³は前記定義に同じ）
で表されるα−トリフルオロメチルケトン化合物を製造する方法において、ジアルキル亜鉛を存在させて反応させることを特徴とするα−トリフルオロメチルケトン化合物の製造方法。