JP5301196B2 - α−トリフルオロメトキシケトンおよびその製法 - Google Patents

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本発明は、新規の含トリフルオロメトキシ化合物に関するものであり、さらに詳しくはトリフルオロメトキシ基およびケトン基を必須の構成成分とする脂肪族であることを特徴とした、医薬品分野で有用な様々な化合物に誘導可能な新規トリフルオロメトキシケトン化合物およびその製造方法に関するものである。
エポキシ化合物のフッ化カルボニル(COF2 )による開環反応は既に知られている(特許文献1参照)。しかし、該開環反応によって得られたフルオロギ酸エステル体の加水分解およびそれに続く酸化反応は知られていない。
天然物由来の化合物からトリフルオロメトキシ基を有する環式ケトンに導く方法は提案されている(非特許文献1参照)が、基質の構造が限定され、また選択性も低い。
トリフルオロメトキシ基を有する脂肪族化合物を合成する方法はいくつか報告されているが、いずれも一般的な方法ではなく、収率も低く大量合成には不向きである。
即ち、アルケンにCF3 OFを作用させる方法(非特許文献2〜8など参照)では、CF3 OFに爆発性・毒性があり、取り扱いが非常に難しく、大量生産に不向きである。
アルコールをジチオカルボネートへ誘導後、フッ素化する方法(非特許文献9参照)は、反応条件の最適化が困難であり、またHFを使用するために収率が極端に低下する可能性がある。また、廃棄物が大量に生成するために実験室的な規模に限られてしまう。
アルコールにフッ化カルボニル(COF2 )を作用させた後、SF4 を作用させる方法(非特許文献10参照)においても、基質によって収率がばらついており、反応条件の最適化が困難である。
また、ケトン基を有する化合物を上記のいくつかの方法でフッ素化すると、ケトン基が反応する可能性があるため、仮に上記方法でトリフルオロメトキシ基を構築できたとしても、種々のビルディングブロックへと誘導することは困難である。
米国特許第3099685号明細書 J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1978, 10, 1224 Chem. Rev., 1996, 96, 1717 J. Org. Chem., 1983, 48, 242 J. Org. Chem., 1985, 50, 5615 J. Org. Chem., 1980, 45, 1409 Chem. Commun., 1969, 227 Chem. Commun., 1969, 309 Tetrahedron Lett., 1995, 36, 3543 Bull. Chem. Soc. Jpn., 2000, 73, 471 J. Org. Chem. 1964, 29, 11
本発明の目的は、医薬品の作用増強や脂溶性向上などの医薬品の性能を向上させうるトリフルオロメトキシ基を有し、かつ様々な構造に変換可能なケトン基を有する脂肪族化合物およびその製法を提供することにある。
本発明は、下記一般式(1)で表されるα−トリフルオロメトキシケトンを提供するものである。
Figure 0005301196
(式中、R1 は炭素原子数1〜20のアルキル基を示す。R2 およびR3 は、互いに独立して炭素原子数1〜10のアルキル基を示すか、R2 およびR3 のいずれか一方が水素原子で、他方が炭素原子数1〜10のアルキル基でもよい。R1 、R2 およびR3 は、二つ以上が結合して共同で環状構造を形成してもよい。)
また、本発明は、前記一般式(1)で表されるα−トリフルオロメトキシケトンの製法として、下記一般式(2)で表されるエポキシ化合物とフッ化カルボニル(COF2 )とを反応させて得られる下記一般式(3)で表されるフルオロギ酸エステルを加水分解して、下記一般式(4)で表されるアルコール体を得、該アルコール体を酸化して、前記一般式(1)で表されるα−トリフルオロメトキシケトンを得ることを特徴とするα−トリフルオロメトキシケトンの製法を提供するものである。
Figure 0005301196
(式中、R1 は炭素原子数1〜20のアルキル基を示す。R2 およびR3 は、互いに独立して炭素原子数1〜10のアルキル基を示すか、R2 およびR3 のいずれか一方が水素原子で、他方が炭素原子数1〜10のアルキル基でもよい。R1 、R2 およびR3 は、二つ以上が結合して共同で環状構造を形成してもよい。)
Figure 0005301196
(式中、R1 、R2 およびR3 は、一般式(2)中のR1 、R2 およびR3 と同じ。)
Figure 0005301196
(式中、R1 、R2 およびR3 は、一般式(2)中のR1 、R2 およびR3 と同じ。)
本発明のα−トリフルオロメトキシケトンは、医薬品の性能を向上させうるトリフルオロメトキシ基を有し、かつ様々な構造に変換可能なケトン基を有する脂肪族のトリフルオロメトキシケトン化合物であり、医薬品分野で有用な様々な化合物に誘導可能である。
例えば、本発明のα−トリフルオロメトキシケトンは、ラセミ体であるため、光学分割や不斉反応を施すことによって、医薬品分野で有用な光学活性体へと導くことが可能である。また、ケトン基を有するため、種々の有用なビルディングブロックへ導くことができる。すなわち、いくつか例をあげると、不斉還元反応によって含トリフルオロメトキシ光学活性アルコールへ、Wittig反応によって炭素鎖を延長した含トリフルオロメトキシ化合物へ、不斉付加反応によって種々の含トリフルオロメトキシ光学活性ケトンへ、酸化反応によって含トリフルオロメトキシα,β−不飽和ケトンへ導くことが可能であり、これらはいずれも医薬品分野で重要な中間体となりうる。
本発明のα−トリフルオロメトキシケトンを表す前記一般式(1)において、R1 で示される炭素原子数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基などが挙げられ、R2 およびR3 で示される炭素原子数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基などが挙げられる。
本発明のα−トリフルオロメトキシケトンは、前記一般式(1)中のR2 およびR3 がいずれも炭素原子数1〜10のアルキル基であってもよく、R2 およびR3 のいずれか一方が水素原子で、他方が炭素原子数1〜10のアルキル基であってもよい。また、炭素数6の芳香環を含んでもよい。
本発明のα−トリフルオロメトキシケトンは、前記一般式(1)中のR1 、R2 およびR3 の二つ以上が結合して共同で環状構造を形成している化合物であることが好ましく、特に、R2 またはR3 の一方とR1 とが結合して共同で、OCF3 基が結合した炭素とカルボニルの炭素とを含む一つの環状構造を形成している化合物であることが好ましい。この環状構造は6員環であることが好ましい。
本発明のα−トリフルオロメトキシケトンの好ましい具体例としては、例えば下記の化合物1〜8を挙げることができる。
Figure 0005301196
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次に、本発明のα−トリフルオロメトキシケトンの製法について説明する。
本発明の前記一般式(1)で表されるα−トリフルオロメトキシケトンは、前記一般式(2)で表されるエポキシ化合物とフッ化カルボニル(COF2 )とを反応させて得られる前記一般式(3)で表されるフルオロギ酸エステルを加水分解して、前記一般式(4)で表されるアルコール体を得、該アルコール体を酸化することにより製造することができる。
前記のエポキシ化合物とフッ化カルボニル(COF2 )との反応は、例えば、1当量のエポキシ化合物に対し、0.1当量のアミンの存在下、2当量のフッ化カルボニルを加えて行う。
上記のアミンの代表的例としては、ピリジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、N,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン、ジイソプロピルエチルアミン等のアミン類を挙げることができる。
アミンの添加量は、0.1〜0.3当量が望ましく、0.1当量より少ない場合、反応速度が遅く、0.3当量より多い場合、反応後に生成物を単離する際に操作が煩雑になる。
フッ化カルボニルの量は、2当量より少ない場合、未反応のエポキシ化合物が残る、または副反応が起きる可能性がある。2当量より多い場合、副反応が起きる可能性がある。
一般的には常圧雰囲気下あるいは加圧下で反応を行うのが好ましい。反応圧力は0.01〜20 MPaの範囲であり、好ましくは2〜4 MPaである。反応圧力が2 MPaより低い場合、反応速度が遅く、10 MPaより高い場合、反応操作が難しくなる傾向にある。
フッ化カルボニルを添加する際の温度は、−100〜−30℃の範囲で行うことが好ましい。添加の際の温度が−100℃より低い場合、操作が煩雑になり、−30℃より高い場合、急激な反応が起こる可能性があり危険である。
フッ化カルボニル添加後の温度は、20〜70℃の範囲に保持するのが適当であるが、40〜60℃が好ましい。40℃より低い場合、反応速度が遅く、60℃より高い場合、副反応が起きやすくなる。
反応時間は、反応温度などにもよるが、おおよそ1〜20時間が好ましい。
上記反応の終了後、当該反応生成物については、基質などにもよるが、後処理・精製等を行わずに、次の反応に用いることができる。
前記のフルオロギ酸エステルの加水分解は、テトラヒドロフランなどの溶媒中、水を添加した後に加熱することによって行う。
溶媒としては、テトラヒドロフランが好ましいが、ジエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル等のジアルキルエーテルを用いることもできる。
溶媒の量は、フルオロギ酸エステルが1〜5 Mの範囲が適当である。1 Mより薄い場合、効率が悪く、5 Mより濃い場合、反応生成物が固体の場合析出して撹拌効率が低下してしまう可能性がある。
水の量は、フルオロギ酸エステルに対して過剰に用いる。フルオロギ酸エステルに対し、1.5〜20当量が好ましい。基質や反応スケールにもよるが、1.5当量より少ない場合、反応速度が遅く、20当量より多い場合、反応生成物の単離が煩雑になる。
反応温度は40〜100℃が好ましく、40℃より低い場合、反応速度が遅く、100℃より高い場合、操作が煩雑になる。
反応時間は、基質やスケールにもよるが、おおよそ2〜20時間が好ましい。
尚、フルオロギ酸エステルに対し1当量以上の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの塩基加えた場合、加熱をしなくても反応は早く進行するが、副生成物が多くなった。
テトラヒドロフランなどの溶媒を用いずに水だけを加えた場合、反応速度は遅くなった。
当該反応生成物について、有機層―水層分離、抽出、蒸留(昇華)、カラムクロマトグラフィー等による通常の後処理(分離・精製)を行うことによって、アルコール体を得ることができる。
前記のアルコール体の酸化は、塩化オキサリルを用いた一般的なSwern酸化(J. Org. Chem., 1978, 43, 2480、J. Org. Chem., 1988, 53, 3886などを参考に)により行う。すなわち、塩化オキサリルを含むジクロロメタン溶液に、ジメチルスルホキシドを含むジクロロメタン溶液を滴下する。その後、アルコール体を含むジクロロメタン溶液を滴下する。次いで、トリエチルアミンを加える。
塩化オキサリルは、アルコール体に対し1〜2当量が好ましく、ジメチルスルホキシドは、1〜4当量が好ましく、トリエチルアミンは1〜4当量が好ましい。
塩化オキサリルのジクロロメタン溶液は0.2 M程度が好ましく、ジメチルスルホキシドのジクロロメタン溶液は4 M程度が好ましく、アルコール体のジクロロメタン溶液は0.3 M程度が好ましいが、基質やスケールによって調整することができる。
塩化オキサリルのジクロロメタン溶液にジメチルスルホキシドのジクロロメタン溶液を加える際の温度は、−80〜−60℃が好ましく、−80℃より低い場合、反応速度が極端に遅くなり、−60℃より高い場合、収率の低下が考えられる。加えた後は、基質やスケールにもよるが、おおよそ10分〜3時間程度はその温度で撹拌を続けることが好ましい。
上記溶液にアルコール体のジクロロメタン溶液を加える際の温度は、−80〜−10℃が好ましく、−80℃より低い場合、反応速度が極端に遅くなり、−10℃より高い場合、収率の低下が考えられる。加えた後は、基質やスケールにもよるが、おおよそ10分〜3時間程度はその温度で撹拌を続けることが好ましい。
トリエチルアミンを加える際の温度は、−80〜−10℃が好ましく、−80℃より低い場合、反応速度が極端に遅くなり、−10℃より高い場合、収率の低下が考えられる。加えた後は、基質やスケールにもよるが、おおよそ10分〜3時間程度はその温度で撹拌を続け、室温まで昇温してさらに10分〜3時間程度は撹拌を続けることが好ましい。
当該反応生成物について、有機層―水層分離、抽出、蒸留(昇華)、カラムクロマトグラフィー等による通常の後処理(分離・精製)を行うことによって、ケトン体を得ることができる。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
a)フルオロギ酸エステルの製造
500mLステンレス製オートクレーブに、下記式5で表されるエポキシド40gおよびピリジン4gを入れてふたをした。窒素でオートクレーブ内部を置換した後、液体窒素を入れた冷却バスでオートクレーブ内部が−100℃程度になるまで冷却した。COF2 ボンベより、COF2 を70g導入した。冷却バスを外し、ヒーターによりオートクレーブの加熱を開始した(設定温度50℃)。オートクレーブ内部が0℃になったところで、撹拌を開始した。オートクレーブ内部の温度が20℃で、内圧が4MPa以下であることを確認し、さらに加熱を続けた。オートクレーブ内部が50℃に到達後、50℃に14時間保持後、加熱をやめてオートクレーブを内部が30℃以下になるまで冷却し、オートクレーブ内部を窒素で置換した。ふたを開け、内容物をポリエチレン容器に取り出した。フッ化ナトリウムを加えてフッ化水素を除いた後、濾過することによって、目的物である下記式6で表されるフルオロギ酸エステル65gを茶色油状物として得た。
Figure 0005301196
b)フルオロギ酸エステルの加水分解
1000mLテフロン(登録商標)製容器に前記a)で得られたフルオロギ酸エステル102gを入れ、テトラヒドロフラン200mLを加え、撹拌した。その後、水100mLを加えた。1000mLテフロン(登録商標)容器を油浴により50℃に加熱した。7時間後、室温まで放冷した。ジクロロメタン200mLを加え、有機層を分離し、水層をさらにジクロロメタン50mLで抽出した。これらの有機層をあわせ、水40mLで2回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、濾過をして、有機層を濃縮して茶色油状物を得た。減圧蒸留(昇華)(<2kPa、50〜70℃)を行い、下記式7で表されるアルコール体68gを得た(収率84%)。
Figure 0005301196
c)アルコール体の酸化
200mLフラスコに窒素雰囲気下、塩化オキサリル1mLおよびジクロロメタン10mLを入れて撹拌した。次いで、200mLフラスコを−78℃に冷却し、ジメチルスルホキシド1.6mLのジクロロメタン(10mL)溶液を滴下ロートでゆっくりと滴下した。30分間撹拌を続け、前記b)で得られたアルコール体1gのジクロロメタン(20mL)溶液を滴下ロートでゆっくりと滴下した。60分後、トリエチルアミン0.3mLを滴下ロートでゆっくりと滴下した。60分間撹拌を続け、その後室温まで自然昇温した。1時間後、水30mLを加えた。ジクロロメタン層を分離し、水層をジクロロメタン50mLで抽出した。これらのジクロロメタン層をあわせ、水40mLで2回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、濾過をして、有機層を濃縮して茶色油状物を得た。減圧蒸留(<2kPa、50〜70℃)を行い、下記式8で表される本発明のα−トリフルオロメトキシケトン790mg(淡黄色油状物)を得た(収率80%)。
Figure 0005301196
前記c)で得られた淡黄色油状物が前記式8で表される本発明のα−トリフルオロメトキシケトンであることは、核磁気共鳴分析等で確認した。核磁気共鳴分析[ BRUKER社製、AV300M ]の結果は以下の通りである。
1H−NMR ( 溶媒:CDCl3、標準物質:テトラメチルシラン )
δ 4.58 ppm ( ddd, J = 10.4, 5.7, 0.8 Hz, 1H )
2.7-2.6 ppm ( m, 1H )
2.4-2.2 ppm ( m, 2H )
2.1〜1.9 ppm ( m, 3H )
1.9〜1.7 ppm ( m, 2H )
19F―NMR ( 溶媒:CDCl3、標準物質:CFCl3)
δ -58.8 ppm ( s, 1F )

Claims (4)

  1. 下記一般式(1)で表されるα−トリフルオロメトキシケトン。
    Figure 0005301196
    (式中、R1 は炭素原子数1〜20のアルキル基を示す。R2 およびR3 は、互いに独立して炭素原子数1〜10のアルキル基を示すか、R2 およびR3 のいずれか一方が水素原子で、他方が炭素原子数1〜10のアルキル基でもよい。R1 、R2 およびR3 は、二つ以上が結合して共同で環状構造を形成してもよい。)
  2. 2 またはR3 の一方とR1 とが結合して共同で、OCF3 基が結合した炭素とカルボニルの炭素とを含む一つの環状構造を形成している請求項1記載のα−トリフルオロメトキシケトン。
  3. 環状構造が6員環である請求項2記載のα−トリフルオロメトキシケトン。
  4. 下記一般式(2)で表されるエポキシ化合物とフッ化カルボニル(COF2 )とを反応させて得られる下記一般式(3)で表されるフルオロギ酸エステルを加水分解して、下記一般式(4)で表されるアルコール体を得、該アルコール体を酸化して、前記一般式(1)で表されるα−トリフルオロメトキシケトンを得ることを特徴とするα−トリフルオロメトキシケトンの製法。
    Figure 0005301196
    (式中、R1 は炭素原子数1〜20のアルキル基を示す。R2 およびR3 は、互いに独立して炭素原子数1〜10のアルキル基を示すか、R2 およびR3 のいずれか一方が水素原子で、他方が炭素原子数1〜10のアルキル基でもよい。R1 、R2 およびR3 は、二つ以上が結合して共同で環状構造を形成してもよい。)
    Figure 0005301196
    (式中、R1 、R2 およびR3 は、一般式(2)中のR1 、R2 およびR3 と同じ。)
    Figure 0005301196
    (式中、R1 、R2 およびR3 は、一般式(2)中のR1 、R2 およびR3 と同じ。)
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