JP5595480B2 - 置換された含フッ素オレフィンの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、有機基で置換された含フッ素オレフィンの製造方法に関する。具体的には、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)等の遷移金属錯体を触媒として用い、含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子上のフッ素原子(F)を選択的に有機基で置換することにより、有機基で置換された含フッ素オレフィンを製造する方法に関する。
これまで、置換基を有する含フッ素オレフィンの製造方法として、例えば、以下の方法が報告されている。
非特許文献1には、CF=CFX(X:フッ素原子以外のハロゲン原子)の炭素−ハロゲン(C−X)結合を、ブチルリチウムにより炭素−リチウム(C−Li)結合に変換してから、C−C結合生成反応を行う方法が記載されている。また、非特許文献2及び3には、前記で生成したC−Li結合のLiを、さらにSn、Si等の金属に再変換してから、C−C結合生成反応を行う方法が記載されている。
しかしながら、これらの方法では、原料のCF=CFXの入手が比較的困難又は高価であり、第一段階に発生するC−Li結合を有する含フッ素リチウム試薬が非常に不安定であるため、反応が−100℃程度の冷却下において実施する必要がある。そのため、実用的な方法ではない。
非特許文献4〜6には、テトラフルオロエチレン(TFE)に、有機リチウム試薬又はアリールマグネシウム試薬を反応させて、フッ素原子1つを選択的に置換する方法が記載されている。Phはフェニル基を示す。
PhLi+CF=CF→PhCF=CF(非特許文献4)
PhMgBr+CF=CF→PhCF=CF(非特許文献5、6)
TFEを原料として、既存方法で目的物を選択性良く得るためには、反応を低温で行うと共に、原料のTFEを大過剰に用いる必要がある。反応温度が上がると反応の進行が制御出来なくなり、1,2−付加体、更なる多置換体等との混合物となる。そのため、目的物の収率は大きく低下する。
非特許文献7では、HFC134a(CFCFH)にアルキルリチウムを反応させ、脱離反応により含フッ素ビニルリチウムを発生させている。さらに、この含フッ素ビニルリチウムについて、亜鉛と金属交換を行って生成したビニル亜鉛試薬を用いて、カップリング反応させている。
しかし、この方法では、高価なアルキルリチウムを過剰量用いるだけでなく、中間に生成する含フッ素ビニルリチウムの不安定性から、反応温度のコントロールが困難である。
このような既存手法に対し、工業的に入手が容易なテトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロペン(HFP)等を原料とし、遷移金属等の触媒存在下で、分子内のsp2混成炭素原子上のFを有機基で置換させることができれば、置換基を有する含フッ素オレフィンの合成方法として有用である。
一般に、遷移金属を触媒に用いて、非フッ素オレフィンに置換基を導入する方法については数多くの報告例があるが、含フッ素オレフィンにおけるC−F結合を活性化し、引続いてC−C結合を生成させる反応については極めて報告例が少ない。これは、含フッ素オレフィンのC−F結合の結合エネルギーが、他の含ハロゲンオレフィンのC−Y(YはCl、Br、I等)との結合に比較して非常に高いこと、フッ素原子が非常に小さくハードであることから、C−F結合の解裂及びこの結合への金属の酸化的付加反応が起こり難いことが原因と考えられる。さらに、遷移金属を用いて触媒的に含フッ素オレフィンのF原子を有機基で置換した反応例は全く知られていない。
ところで、1,1,2−トリフルオロスチレン等の1−置換含フッ素オレフィンは、例えば、高分子電解質の原料等として有用な化合物であり、また、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレン等の1,1−二置換含フッ素オレフィンは、例えば、酵素阻害剤等の医薬品、強誘電性材料等の原料として有用な化合物である。しかし、これらの化合物を簡便かつ効率的に製造する方法は確立されていない。
例えば、1,1−二置換含フッ素オレフィンは、カルボニル化合物のWittig反応によるジフルオロメチレン化反応で製造できることが報告されている(非特許文献8)。しかしながら、カルボニル化合物がケトンである場合には、Wittig試薬を過剰量(4〜5等量以上)用いても収率が低く、さらにはリン化合物として、発癌性のヘキサメチル亜リン酸トリアミドの使用が必須であることから、この方法は問題を有している。
そのため、入手容易なTFE等の含フッ素オレフィンから、簡便に置換含フッ素オレフィン(例えば、1−置換含フッ素オレフィン、1,1−二置換含フッ素オレフィン等)が製造できれば、極めて有用な合成手法となり得る。
P. Tarrantら, J. Org. Chem. 1968年, 33巻, 286頁 F. G. A. Stoneら、J. Am. Chem. Soc., 1960年, 82巻, 6232頁 J-F. Normantら、J. Organomet. Chem. 1989年, 367巻, 1頁 S. Dixon, J. Org. Chem., 1956年、21巻、400頁 J. Xikuiら、Huaxue Xuebao, 1983年、41巻、637頁 Aokiら、J. Fluorine Chem., 1992年、59巻、285頁 J. Burdonら、J. Fluorine Chem., 1999年, 99巻, 127頁 L. S. Jeongら、Organic Letters, 2002年, 4巻, 529頁
本発明は、TFE等の含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子に結合したフッ素原子を、効率的に有機基で置換することができる製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、ニッケル、パラジウム等の遷移金属触媒の存在下、TFE等の含フッ素オレフィンと有機マグネシウム試薬とを反応させたところ、含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子に結合したフッ素原子が、有機マグネシウム試薬の有機基で置換されたオレフィンを製造できることを見いだした。
具体的には、ニッケル又はパラジウム触媒の存在下、TFEにフェニルマグネシウム試薬(7)を反応させると、α,β,β−トリフルオロスチレン(4)、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレン(5)等が得られることを見いだした。この反応は、次の触媒サイクルを経て進行していると考えられる。
Figure 0005595480
かかる知見に基づきさらに研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の置換された含フッ素オレフィンの製造方法に関する。
項1.有機基で置換された含フッ素オレフィンの製造方法であって、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、含フッ素オレフィンと有機マグネシウム化合物とを反応させることを特徴とする製造方法。
項2.前記含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子に結合した少なくとも1個のフッ素原子が、有機マグネシウム化合物に由来する有機基で置換される項1に記載の製造方法。
項3.さらにフッ素親和性化合物を添加して及び/又は加熱して反応させる項1又は2に記載の製造方法。
項4.前記触媒がパラジウムを含む触媒である項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
項5.前記パラジウムを含む触媒が、0価パラジウム錯体;II価パラジウム錯体から発生した0価パラジウム錯体;又はこれらとジケトン、ホスフィン、ジアミン及びビピリジルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを混合して得られる錯体である項1に記載の製造方法。
項6.前記0価のパラジウム錯体が、Pd(DBA)(DBAはジベンジリデンアセトン)、Pd(COD)(CODはシクロオクタ−1,5−ジエン)、Pd(DPPE)(DPPEは1,2−ビスジフェニルホスフィノエタン)、Pd(PCy(Cyはシクロヘキシル基)、Pd(Pt−Bu及びPd(PPh(Phはフェニル基)よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、ホスフィンが、トリアリールホスフィン又はトリアルキルホスフィンである、項5に記載の製造方法。
項7.前記有機マグネシウム化合物が、式(7a)及び/又は式(7b):
RMgX (7a)
Mg (7b)
(式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。XはCl、Br又はIを示す。)
で表される化合物である項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
項8.前記Rが、低級アルキル基、低級アルケニル基、低級アルコキシ基、及びアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換されていても良い単環、二環又は三環のアリール基、又は、低級アルコキシ基及びアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換されていても良いアルキル基である項7に記載の製造方法。
項9.前記フッ素親和性化合物を添加して反応させる場合であって、該フッ素親和性化合物がハロゲン化リチウム、ハロゲン化マグネシウム、又はハロゲン化亜鉛である項3に記載の製造方法。
項10.式(4)及び/又は式(5):
Figure 0005595480
(式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
で表される化合物の製造方法であって、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、テトラフルオロエチレンと、式(7a)及び/又は式(7b):
RMgX (7a)
Mg (7b)
(式中、XはCl、Br又はIを示す。Rは前記に同じ。)
で表される有機マグネシウム化合物を反応させることを特徴とする項1に記載の製造方法。
項11.式(5’):
Figure 0005595480
(式中、R及びR’は同一又は異なって、置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
で表される化合物の製造方法であって、
(i)ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、テトラフルオロエチレンと、式(7a)及び/又は式(7b):
RMgX (7a)
Mg (7b)
(式中、XはCl、Br又はIを示す。Rは前記に同じ。)
で表される有機マグネシウム化合物とを反応させて、式(4):
Figure 0005595480
(式中、Rは前記に同じ。)
で表される化合物を製造する工程、及び
(ii)ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、式(4)で表される化合物と、式(7a’)及び/又は式(7b’):
R’MgX’ (7a’)
R’Mg (7b’)
(式中、X’はCl、Br又はIを示す。R’は前記に同じ。)
で表される有機マグネシウム化合物とを反応させて、式(5’)で表される化合物を製造する工程、を含む製造方法。
項12.式(4a):
Figure 0005595480
(式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
で表される化合物の製造方法であって、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、トリフルオロエチレンと、式(7a)及び/又は式(7b):
RMgX (7a)
Mg (7b)
(式中、XはCl、Br又はIを示す。Rは前記に同じ。)
で表される有機マグネシウム化合物とを反応させることを特徴とする製造方法。
本発明の製造方法によれば、含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子に結合したフッ素原子を、効率的にアリール基、アルキル基等の有機基で置換することができる。特に、TFEを原料に用いた場合には、1−置換含フッ素オレフィン及び1,1−二置換含フッ素オレフィンを効率的に合成することも出来る。
また、非特許文献4及び6に示されるように、TFEへのアルキル金属試薬の付加脱離反応では、1,2−二置換含フッ素オレフィンのみが得られ、1,1−二置換含フッ素オレフィンは得られない。本発明では、遷移金属−含フッ素ビニル錯体を形成してから、C−F結合の置換反応が進行すると考えられるため、1,1−二置換含フッ素オレフィンを選択的に製造することが出来る。
本発明の製造方法は、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、含フッ素オレフィンと有機マグネシウム化合物とを反応させて、効率的に有機基で置換された含フッ素オレフィンを製造することができる。
本発明で、基質として使用する含フッ素オレフィンは、オレフィンを形成する2つのsp2混成炭素原子に少なくとも1つのフッ素原子が結合している化合物が挙げられる。具体的には、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、トリフルオロエチレン、1,1−ジフルオロエチレン(ビニリデンフロリド)、1,2−ジフルオロエチレン等が挙げられ、入手の容易性、フッ素化学における汎用性等の観点から、TFE、トリフルオロエチレン等が好ましい。
ニッケル又はパラジウムを含む触媒としては、それぞれニッケル錯体又はパラジウム錯体が挙げられる。これらの錯体は、試薬として投入するもの及び反応中で生成するもの(触媒活性種)の両方を意味する。
パラジウム錯体としては、0価パラジウム錯体;II価パラジウム錯体から反応中に発生した0価パラジウム錯体;又はこれらとジケトン、ホスフィン、ジアミン及びビピリジルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(配位子)とを混合して得られる錯体が挙げられる。
0価パラジウム錯体としては、特に限定はないが、例えば、Pd(DBA)(DBAはジベンジリデンアセトン)、Pd(COD)(CODはシクロオクタ−1,5−ジエン)、Pd(DPPE)(DPPEは1,2−ビスジフェニルホスフィノエタン)、Pd(PCy(Cyはシクロヘキシル基)、Pd(Pt−Bu及びPd(PPh(Phはフェニル基)等が挙げられる。
II価パラジウム錯体としては、例えば、塩化パラジウム、臭化パラジウム、酢酸パラジウム、ビス(アセチルアセトナト)パラジウム(II)、ジクロロ(η−1,5−シクロオクタジエン)パラジウム(II)、又はこれらにトリフェニルホスフィン等のホスフィン配位子が配位した錯体等が挙げられる。これらのII価パラジウム錯体は、例えば、反応中に共存する還元種(ホスフィン、亜鉛、有機金属試薬等)により還元されて0価パラジウム錯体が生成する。
上記の0価パラジウム錯体又はII価パラジウム錯体から還元により生じた0価パラジウム錯体は、反応中で、必要に応じ添加されるジケトン、ホスフィン、ジアミン、ビピリジル等の化合物(配位子)と作用して、反応に関与する0価のパラジウム錯体に変換することもできる。なお、反応中において、0価のパラジウム錯体にこれらの配位子がいくつ配位しているかは必ずしも明らかでは無い。
ここで、ジケトンとしては、アセチルアセトン、1−フェニル−1,3−ブタンジオン、1,3−ジフェニルプロパンジオン等のβジケトン等が挙げられる。
ホスフィンとしては、トリアルキルホスフィン又はトリアリールホスフィンが好ましい。トリアルキルホスフィンとしては、具体的には、トリシクロヘキシルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリt−ブチルホスフィン、トリテキシルホスフィン、トリアダマンチルホスフィン、トリシクロペンチルホスフィン、ジt−ブチルメチルホスフィン、トリビシクロ[2,2,2]オクチルホスフィン、トリノルボルニルホスフィン等のトリ(C3−20アルキル)ホスフィンが挙げられる。トリアリールホスフィンとしては、具体的には、トリフェニルホスフィン、トリメシチルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン等のトリ(単環アリール)ホスフィンが挙げられる。これらの中でも、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリt−ブチルホスフィン等が好ましい。またこれ以外にも、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、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンのような二座配位子も有効である。
ジアミンとしては、テトラメチルエチレンジアミン、1,2−ジフェニルエチレンジアミン等が挙げられる。
これらの配位子のうち、ホスフィン、ジアミン、ビピリジル等の配位子が好ましく、さらにトリアリールホスフィンが好ましく、特にトリフェニルホスフィンが好ましい。通常、ホスフィンのように嵩高い配位子を有するパラジウム錯体を用いたほうが、より収率よく目的の置換された含フッ素オレフィンを得ることができる。
また、ニッケル錯体としては、0価ニッケル錯体;II価ニッケル錯体から反応中に発生した0価ニッケル錯体;又はこれらとジケトン、ホスフィン、ジアミン及びビピリジルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(配位子)とを混合して得られる錯体が挙げられる。
0価ニッケル錯体とは、特に限定はないが、例えば、Ni(COD)、Ni(CDD)(CDDはシクロデカ−1,5−ジエン)、Ni(CDT)(CDTはシクロデカ−1,5,9−トリエン)、Ni(VCH)(VCHは4−ビニルシクロヘキセン)、Ni(CO)、(PCyNi−N≡N−Ni(PCy、Ni(PPh等が挙げられる。
II価ニッケル錯体とは、例えば、塩化ニッケル、臭化ニッケル、酢酸ニッケル、ビス(アセチルアセトナト)ニッケル(II)、又はこれらにトリフェニルホスフィン等のホスフィン配位子が配位した錯体等が挙げられる。これらのII価ニッケル錯体は、例えば、反応中に共存する還元種(ホスフィン、亜鉛、有機金属試薬等)により還元されて0価ニッケル錯体が生成する。
上記の0価ニッケル錯体又はII価ニッケル錯体から還元により生じた0価ニッケル錯体は、反応中で、必要に応じ添加される配位子と作用して、反応に関与する0価のニッケル錯体に変換することもできる。なお、反応中において、0価のニッケル錯体にこれらの配位子がいくつ配位しているかは必ずしも明らかでは無い。ニッケル錯体としては、系中で生じる0価のニッケル錯体を安定化させる機能が高いものが望ましい。具体的には、ホスフィン、ジアミン、ビピリジル等の配位子を有しているものが好ましく、特にホスフィンを有しているものが好ましい。
ここで、ホスフィンとしては、トリアルキルホスフィン又はトリアリールホスフィンが好ましい。トリアルキルホスフィンとしては、具体的には、トリシクロヘキシルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリt−ブチルホスフィン、トリテキシルホスフィン、トリアダマンチルホスフィン、トリシクロペンチルホスフィン、ジt−ブチルメチルホスフィン、トリビシクロ[2,2,2]オクチルホスフィン、トリノルボルニルホスフィン等のトリ(C3−20アルキル)ホスフィンが挙げられる。トリアリールホスフィンとしては、具体的には、トリフェニルホスフィン、トリメシチルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン等のトリ(単環アリール)ホスフィンが挙げられる。これらの中でも、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン等が好ましい。
ジアミンとしては、テトラメチルエチレンジアミン、1,2−ジフェニルエチレンジアミン等が挙げられる。
これらの配位子のうち、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン等のトリアリールホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の嵩高い配位子が好ましい。通常、トリアリールホスフィンのように嵩高い配位子を有するニッケル錯体を用いたほうが、より収率よく目的の置換された含フッ素オレフィンを得ることができる。
上記の触媒のうち、目的とする有機基で置換された含フッ素オレフィンの反応性、収率、選択性等の観点から、パラジウムを含む触媒、さらにパラジウム錯体、特に0価のパラジウムのホスフィン錯体(とりわけトリフェニルホスフィン錯体)が好ましい。
パラジウム又はニッケル触媒(或いは、パラジウム又はニッケル錯体)の使用量は、特に制限されるわけではないが、試薬として投入する0価又はII価のパラジウム錯体又はニッケル錯体の使用量は、有機マグネシウム化合物1モルに対して、通常、0.001〜1モル程度、好ましくは0.01〜0.2モル程度である。
配位子を投入する場合には、配位子の使用量は、有機マグネシウム化合物1モルに対して、通常、0.002〜2モル程度、好ましくは0.02〜0.4モル程度である。また、投入する配位子と触媒のモル比は、通常2/1〜10/1であり、好ましくは2/1〜4/1である。
本発明の製造方法で用いる有機マグネシウム化合物は、含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子上のフッ素原子に置換し得る有機基をもつ化合物であり、求核試薬として働く。
有機マグネシウム化合物の典型例としては、式(7a)及び/又は式(7b):
RMgX (7a)
Mg (7b)
(式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。XはCl、Br又はIを示す。)
で表される化合物が挙げられる。なお、これらの化合物は反応系内において、用いる溶媒と溶媒和物を形成していてもよい。
Rで示される置換基を有しても良いアリール基のアリール基としては、例えば、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル基等の単環、二環又は三環のアリール基が挙げられる。アリール基上の置換基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ヘキシル等の低級(特にC1〜6)アルキル基;ビニル、アリル、クロチル等の低級(特にC2〜6)アルケニル基;メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ等の低級(特にC1〜6)アルコキシ基;フェニル、ナフチル等のアリール基等が挙げられる。アリール基は、上記置換基で1〜4個(特に1〜2個)置換されていてもよい。Rとして好ましくはフェニル基である。
Rで示される置換基を有しても良いアルキル基のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ヘキシル等の低級(特にC1〜6)アルキル基が挙げられる。アルキル基上の置換基としては、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ等の低級(特にC1〜6)アルコキシ基;フェニル、ナフチル等のアリール基等が挙げられる。アルキル基は、上記置換基で1〜3個(特に1〜2個)置換されていてもよい。
Xは好ましくはBr又はClである。
上記の有機マグネシウム化合物は、通常、THF等の不活性溶媒中、有機ハロゲン化物とマグネシウム金属(Mg)を反応させて得られるグリニア試薬を用いることができる。特に、式(7b)で表されるマグネシウム化合物は、グリニア試薬の溶液に貧溶媒を添加して不溶性の塩(例えばMgX)を析出させ濾別し、必要に応じ濾液を乾燥することにより調製することができる。いずもれ公知の方法を採用することができる。
含フッ素オレフィン及び有機マグネシウム化合物の使用量は、含フッ素オレフィンにおいて置換反応するフッ素原子の数に応じ適宜設定することができる。通常、含フッ素オレフィンの使用量は、通常、有機マグネシウム化合物1モルに対して、0.1〜100モル程度、好ましくは0.5〜10モル程度を用いることができる。
本発明の製造方法では、反応系にさらにフッ素親和性化合物を添加して、及び/又は反応系を加熱して反応させることにより、前記式(1)の反応中間体(π錯体)から式(2)への反応中間体(σ錯体)を促進し、C−F結合への酸化的付加反応を容易にすることができる。そのため触媒反応を促進することができる。
フッ素親和性化合物としては、フッ素原子との親和性を有する金属(ハードな金属)とハロゲン原子からなるルイス酸性を有する金属ハロゲン化物を挙げることができる。例えば、ハロゲン化リチウム、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化亜鉛等が挙げられる。具体的には、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム等のハロゲン化リチウム;臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム等のハロゲン化マグネシウム;塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛等のハロゲン化亜鉛等が挙げられる。好ましくは、ヨウ化リチウム等のハロゲン化リチウムである。
フッ素親和性化合物を投入する場合、その投入量は、通常、使用する有機マグネシウム試薬1モルに対して、通常0.5〜10モル程度、好ましくは1〜1.5モル程度とすることができる。
反応温度は特に制限されないが、通常、−100℃〜200℃、好ましくは0℃〜150℃、より好ましくは室温(20℃程度)〜100℃が挙げられる。C−F結合へのニッケル又はパラジウム触媒の酸化的付加反応の促進の観点から、40℃〜150℃、好ましくは50℃〜100℃の加熱条件が挙げられる。なお、高温では生成物であるトリフルオロビニル誘導体の2量化が進行する場合があるため、2量化が進行しない範囲で上限の反応温度を設定することができる。
また、反応時間も特に制限されないが、10分〜72時間程度があげられる。
反応雰囲気は、特に限定されないが、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の活性を考慮して、通常アルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気下で行われる。また、反応圧力も、加圧下でも、常圧下でもよいし、減圧下でもよい。一般に加圧下で行うことが好ましく、その場合、0.1〜10MPa程度、好ましくは0.1〜1MPa程度である。
使用する溶媒としては、反応に悪影響を与えない溶媒であれば特に制限はなく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジエチルエーテル、グライム、ジグライム等のエーテル系溶媒等を使用することができる。中でも、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、ジオキサン、THF等が好ましく、特にTHFが好ましい。
本発明の製造方法では、ニッケル又はパラジウムを含む触媒、含フッ素オレフィン、並びに有機マグネシウム化合物を同時に混合し反応させることができる。或いは、ニッケル又はパラジウムを含む触媒と含フッ素オレフィンとから、一旦ニッケル又はパラジウムの含フッ素ビニル錯体を調製又は単離し、これを用いて含フッ素オレフィンと有機マグネシウム化合物を反応させることもできる。
本発明の典型例であるTFEを原料に用いた場合について、以下説明する。
式(4)及び/又は(5)で表される化合物(1置換体及び/又は1,1−二置換体)は、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、TFEと有機マグネシウム化合物とを反応させることにより製造することができる。反応条件は上述の条件を採用することができる。
Figure 0005595480
(式中、Rは前記に同じ。)
また、式(5’)で表される化合物(1,1−二置換体)は、(i)ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、TFEと有機マグネシウム化合物とを反応させて、式(4)で表される化合物を製造し、さらに(ii)ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、式(4)で表される化合物と有機マグネシウム化合物とを反応させることにより製造することができる。
Figure 0005595480
(式中、R及びR’は同一又は異なって、置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
工程(i)及び(ii)で用いられる有機マグネシウム化合物は同一又は異なっていても良い。具体的には、工程(i)における有機マグネシウム化合物は、上述した式(7a)及び/又は式(7b)で表される化合物が挙げられる。工程(ii)における有機マグネシウム化合物は、例えば、式(7a’)及び/又は式(7b’):
R’MgX’ (7a’)
R’Mg (7b’)
(式中、X’はCl、Br又はIを示す。R’は前記に同じ。)
で表される化合物が挙げられる。R及びR’は同一又は異なっていてもよい。
また、工程(i)及び(ii)における反応条件も、所望の目的物が得られる限り特に限定はなく、同一又は異なっていてもよい。
なお、本発明では、工程(i)により式(4)で表される化合物を取得した後、該式(4)で表される化合物を工程(ii)に供して式(5’)で表される化合物を製造する場合、或いは、TFEから工程(i)及び(ii)をワンポットで実施する場合のいずれも包含する。
特に、R及びR’が異なる場合には、多様性のある式(5’)で表される化合物を製造することができるため極めて有効である。
さらに、本発明の製造方法では、入手容易なTFE等の含フッ素オレフィンから、簡便に1−置換含フッ素オレフィン、1,1−二置換含フッ素オレフィン等を製造することができる。特に1,1−二置換含フッ素オレフィンを簡便に製造できる点が興味深い。例えば、非特許文献4等に記載のように、TFEにアルキル金属試薬を2分子付加させる反応からは、1,2−二置換体のみが得られ、1,1−二置換体を得ることが出来ない。この点において、本発明の製造方法は、TFE等の1,1−ジフルオロオレフィンから1,1−二置換含フッ素オレフィンを製造する有効な方法である。
本発明の他の典型例であるトリフルオロエチレンを原料に用いた場合について、以下説明する。
式(4a)で表される化合物は、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、トリフルオロエチレンと、有機マグネシウム化合物を反応させることにより製造することができる。反応条件は上述の条件を採用することができる。
Figure 0005595480
(式中、Rは前記に同じ。)
本反応では、トリフルオロエチレンから式(4a)で表される化合物のみが生成し、他の位置のフッ素原子の置換は進行しない。この点が本発明の遷移金属触媒と有機マグネシウム試薬を用いる利点でもある。これまでに、(4a)で表される化合物の合成報告は極めて少ない。そのため、本発明の方法は(4a)で表される化合物の有効な製造方法である。
このようにして得られた置換基を有する含フッ素オレフィンは、例えば、フッ素ゴム、反射防止膜材料、イオン交換膜、燃料電池用電解質膜、液晶材料、圧電素子材料、酵素阻害薬、殺虫剤等の原料として有用である。
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
以下、実施例で用いる略号は以下の通りである。
cod: シクロオクタジエン(cyclooctadiene)
Cy: シクロヘキシル(cyclohexyl)
TFE: テトラフルオロエチレン(tetrafluoroethylene)
THF: テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)
PhMgBr: フェニルマグネシウムブロマイド(phenyl magnesium bromide)
dba: ジベンジリデンアセトン(dibenzylideneacetone)
実施例1
グローブボックス中、Ni(cod)(5.5mg、0.02mmol)、PPh(10.6mg、0.04mmol)のTHF(0.4mL)溶液を耐圧チューブ(容量2ml、以下同じ)中に調製し、これにPhMgBrのエーテル溶液(3M、0.067mL、0.2mmol)とα,α,α−trifluorotoluene(14μL、0.114mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol:上述の容器容量2mlと導入圧力0.35MPaから算出した。)を加えた。この反応溶液を室温(20℃、以下同じ)で8時間放置した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、α,β,β−トリフルオロスチレンが49%、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレンが58%、1,2−ジフルオロ−1,2−ジフェニルエチレンが5%の収率で得られたことを確認した。
α,β,β−トリフルオロスチレン:
H−NMR(C):δ 7.16(tt,J=7.5,1.5Hz,1H),7.47(dd,J=8.5,7.5Hz,2H),7.59(dd,J=8.5,1.5Hz,2H).
19F−NMR(C):δ −103.5(dd,J=72,32Hz,1F),−118.0(dd,J=72,107Hz,1F),−179.2(dd,J=107,32Hz,1F).
1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレン:
19F−NMR(C):δ −91.5(s).MS m/z 216(M+),166(M−CF),50(CF).
1,2−ジフルオロ−1,2−ジフェニルエチレン:
19F−NMR(C):δ trans体−154.8(s)、cis体−130.5(s).
実施例2
グローブボックス中、Ni(cod)(5.5mg,0.02mmol),PPh(10.6mg,0.04mmol)のTHF(0.4mL)溶液を耐圧チューブ中に調製し、これにPhMgBrのエーテル溶液(3M,0.133mL,0.4mmol)とα,α,α−trifluorotoluene(14μL:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を室温で48時間放置した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、α,β,β−トリフルオロスチレンが43%、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレンが26%、1,2−ジフルオロ−1,2−ジフェニルエチレンが6%の収率で得られたことを確認した。
実施例3
グローブボックス中、Pd(dba)(5mg,0.005mmol),PPh(5.3mg,0.02mmol),LiI(16.1mg,0.12mmol)のTHF(0.4mL)/C(0.1mL)溶液を耐圧チューブ中に調製し、これにPhMgBrのエーテル溶液(3M,0.038mL,0.115mmol)とα,α,α−trifluorotoluene(14μL:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を60℃で2時間加熱した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、α,β,β−トリフルオロスチレンが49%、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレンが15%の収率で得られたことを確認した。
実施例4
グローブボックス中、Pd(dba)(5mg,0.005mmol),PCy(5.6mg,0.02mmol),LiI(16.1mg,0.12mmol)のTHF(0.4mL)/C(0.1mL)溶液を耐圧チューブ中に調製し、これにPhMgBrのエーテル溶液(3M,0.038mL,0.115mmol)とα,α,α−trifluorotoluene(14μL:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を60℃で2時間加熱した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、α,β,β−トリフルオロスチレンが18%、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレンが6%、1,2−ジフルオロ−1,2−ジフェニルエチレンが6%の収率で得られたことを確認した。
参考例1(Ph Mg(THF) : diphenyl magnesium THF complexの調製)
PhMgBrの1M THF溶液(Aldrich社購入品)に1,4−Dioxaneを加え、MgBrを沈殿させた。この際、MgBrの析出量が進まなくなったところで、1,4−Dioxaneの滴下を終了した。グローブボックス内で、析出したMgBrを濾別し、目的物が溶解した濾液を乾燥することで、PhMg(THF)を得た。得られたPhMg(THF)はガラス容器内に密封し、グローブボックス内で保管した。
実施例5
グローブボックス中、Pd(dba)(5mg,0.005mmol),PPh(5.3mg,0.02mmol),LiI(16.1mg,0.12mmol),PhMg(THF)(37.1mg,0.115mmol)のC(0.5mL)溶液を耐圧チューブ中に調製し、これにα,α,α−trifluorotoluene(14μL:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を室温で72時間放置した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、α,β,β−トリフルオロスチレンが21%(用いたPhMg(THF)のモル数を基準、以下同様)、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレンが10%、1,2−ジフルオロ−1,2−ジフェニルエチレンが2%の収率で得られたことを確認した。
実施例6
グローブボックス中、Pd(dba)(5mg,0.005mmol),PPh(5.3mg,0.02mmol),LiI(16.1mg,0.12mmol),PhMg(THF)(37.1mg,0.115mmol)のTHF(0.4mL)/C(0.1mL)溶液を耐圧チューブ中に調製し、これにα,α,α−trifluorotoluene(14μL:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を室温で27時間放置した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、α,β,β−トリフルオロスチレンが86%(用いたPhMg(THF)のモル数を基準、以下同様)、1,1−ジフルオロ−2,2−ジフェニルエチレンが2%、1,2−ジフルオロ−1,2−ジフェニルエチレンが4%の収率で得られたことを確認した。
参考例2
耐圧チューブ中に、PhMg(THF)(22.6mg,0.07mmol)のC−THF−d(1:1,0.5 mL)溶液を調製し、TFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を室温で放置しつつ、H−NMRにて反応を追跡した。反応系内に存在するTHFのβ水素を基準としたプロトンの積分比から、PhMg(THF)の転化率を見積もった。
反応時間15分で転化率3%、反応時間5時間で転化率62%、反応時間12時間で転化率89%であった。
実施例7
耐圧チューブ中に、Ni(cod)(2.6mg,0.01mmol),PPh(5.3mg,0.02mmol)のC−THF−d(1:1,0.5mL)溶液を調製し、これにPhMg(THF)(32.2mg,0.10mmol)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。参考例2と同様にH−NMRにて反応を追跡した。
反応時間15分で転化率95%であり、反応時間1時間で転化率99%であった。
実施例7及び参考例2より、ニッケル錯体を触媒として添加することで、TFEの置換反応が非常に容易に進行することが判った。
実施例8(トリフルオロエチレンから1,1−ジフルオロ−2−フェニルエチレンの合成)
耐圧チューブ中に、トリフルオロエチレン(0.313mmol)、Ni(cod)(2.6mg,0.01mmol),PPh(5.3mg,0.02mmol),PhMg(THF)(32.2mg,0.10mmol)のTHF−d(0.5mL)溶液を調製し、60℃で放置した。反応を19F−NMRにて反応を追跡し、1,1−ジフルオロ−2−フェニルエチレンの生成を確認した。これ以外は、原料のトリフルオロスチレンであり、トリフルオロスチレンのジフルオロメチレン基(CF=)側のフッ素が置換した生成物は検出できなかった。
1,1−ジフルオロ−2−フェニルエチレン:
19F−NMR(THF−d):δ −86.5(dd,J=37.0,29.2Hz,1F),−83.4(dd,J=37.0,4.4Hz,1F).
実施例9
グローブボックス中、Pd(dba)(5mg,0.005mmol),PPh(5.3mg,0.02mmol)のTHF(0.4mL)/C(0.1mL)溶液を耐圧チューブ中に調製し、これにMeMgBrのエーテル溶液(3M,0.033mL,0.100mmol)とα,α,α−trifluorotoluene(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を加えた。さらにここにTFE(0.313mmol、0.35MPaまで封入した)を加えた。この反応溶液を60℃で2時間加熱した。反応を19F−NMRで追跡し、内部標準より、1,1,2−トリフルオロ−1−プロペンと、1,1−ジフルオロ−2−メチル−1−プロペンが得られたことを確認した。
1,1,2−トリフルオロ−1−プロペン:
19F−NMR(C−THF−d):δ −109.8(ddq,1F),−129.4(ddq,1F),−170.2(m,1F).
1,1−ジフルオロ−2−メチル−1−プロペン:
19F−NMR(C−THF−d):δ −98.41(septet,J=3.1Hz).
H−NMR(C−THF−d):δ 1.56(d,J=3.1Hz)
実施例10(α,β,β−トリフルオロスチレンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にPhMgBrのTHF溶液(2.0M,0.100mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(4時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、α,β,β−トリフルオロスチレンが145%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
α,β,β−トリフルオロスチレン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−179.0(dd,JFF=32.7,110.3Hz,1F,F),−118.5(dd,JFF=73.5,110.3Hz,1F,F),−104.2(dd,JFF=32.7,73.5Hz,1F,F).
実施例11(α,β,β−トリフルオロスチレンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にPhMgClのTHF溶液(2.0M,0.100mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(2時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、α,β,β−トリフルオロスチレンが162%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
実施例12(1−メチル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−Me−C−MgBrのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(6時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−メチル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが150%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−メチル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−178.6(dd,JFF=32.0,109.3Hz,1F,F),−119.4(dd,JFF=76.0,109.3Hz,1F,F),−105.2(dd,JFF=32.0,76.0Hz,1F,F).
実施例13(1−メチル−3−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にm−Me−C−MgClのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(4時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−メチル−3−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが144%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−メチル−3−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−178.7(dd,JFF=31.9,109.3Hz,1F,F),−118.6(dd,JFF=74.0,109.3Hz,1F,F),−104.4(dd,JFF=31.9,74.0Hz,1F,F).
実施例14(1−メチル−2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にo−Me−C−MgClのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(8時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−メチル−2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが113%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−メチル−2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−163.8(dd,JFF=29.4,117.1Hz,1F,F),−121.4(dd,JFF=77.6,117.1Hz,1F,F),−107.1(dd,JFF=29.4,77.6Hz,1F,F).
1−メチル−2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの単離
ZnCl(136mg,1.00mmol)とLiI(321mg,2.40mmol)との固体混合物にTHF(5.0mL)を添加した。得られた溶液にo−Me−C−MgClのTHF溶液(1.0M,2.00mL,2.00mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,0.20mL,1.0×10−4mmol)を添加し、得られた溶液をオートクレーブ反応器に移した。その後、TFE(3.5気圧)を反応器に導入し、反応混合物を8時間40℃に保持した。未反応のTFEを反応器から取り除いた後、反応混合物を脱イオン水(20mL)で急冷した。その後、水相をペンタン(15mL)で3回抽出した。一方、有機相はMgSOで乾燥した。ペンタン及びTHFを蒸留で取り除き、単離収率33%で1−メチル−2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンを得た。
1−メチル−2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
H−NMR(400MHz,C,rt,δ/ppm):2.07(s,3H,CH),6.80−6.90(m,2H,C),6.92−7.00(m,1H,C),7.00−7.08(m,1H,C).
13C{H}−NMR(100.6MHz,C,rt,δ/ppm):19.6(s,CH),126.3(s,C),126.4(dd,JCF=19.2,4.6Hz,C),128.6(ddd,JCF=233.3,51.4,19.1Hz,−CF=CF),130.3(apparent dd,JCF=3.1,2.3Hz,C),130.3(d,JCF=2.3Hz,C),131.1(s,C),138.7(d,JCF=3.1Hz,C),154.1(ddd,JCF=306.7,292.9,54.5Hz,−CF=CF).
実施例15(1−メトキシ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−MeO−C−MgBrのTHF溶液(0.5M,0.400mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(2.5時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−メトキシ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが126%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−メトキシ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−177.2(dd,JFF=31.2,110.3Hz,1F,F),−121.2(dd,JFF=79.1,110.3Hz,1F,F),−106.7(dd,JFF=31.2,79.1Hz,1F,F).
実施例16(1−フルオロ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−F−C−MgBrのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(4時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−フルオロ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが110%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−フルオロ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−177.8(dd,JFF=31.2,110.3Hz,1F,F),−119.0(dd,JFF=74.9,110.3Hz,1F,F),−114.2(br d,JHF=4.1Hz,1F,CF),−104.6(ddd,JHF=4.1Hz,JFF=31.2,74.9Hz,1F,F).
実施例17(1−エテニル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液に(4-stylyl)MgBrのTHF溶液(0.71M,0.282mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(4時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−エテニル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが129%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−エテニル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−179.2(dd,JFF=32.8,110.3Hz,1F,F),−118.0(dd,JFF=72.3,110.3Hz,1F,F),−103.9(dd,JFF=32.8,72.3Hz,1F,F).
実施例18(1−トリフルオロメチル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−CF−MgBrのTHF溶液(0.42M,0.476mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(18時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−トリフルオロメチル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが62%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−トリフルオロメチル−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−179.8(dd,JFF=32.8,109.2Hz,1F,F),−115.0(dd,JFF=65.5,109.2Hz,1F,F),−100.8(dd,JFF=32.6,65.1Hz,1F,F),−65.5(s,3F,CF).
実施例19(1−メチルチオ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−MeS−MgBrのTHF溶液(0.5M,0.400mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(21時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−メチルチオ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが81%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−メチルチオ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−178.8(dd,JFF=31.2,109.2Hz,1F,F),−118.9(dd,JFF=74.9,109.2Hz,1F,F),−104.8(dd,JFF=31.2,74.9Hz,1F,F).
実施例20(1−クロロ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−Cl−MgClのEtO溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(28時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−クロロ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが73%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−クロロ−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−179.1(dd,JFF=32.8,110.3Hz,1F,F),−117.2(dd,JFF=70.8,110.3Hz,1F,F),−103.1(dd,JFF=32.8,70.8Hz,1F,F).
実施例21(1−(N,N−ジメチルアミノ)−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−MeN−MgBrのTHF溶液(0.5M,0.400 mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(2時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−(N,N−ジメチルアミノ)−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼンが60%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
1−(N,N−ジメチルアミノ)−4−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ベンゼン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−176.1(dd,JFF=29.8,110.3Hz,1F,F),−123.0(dd,JFF=85.2,110.3Hz,1F,F),−108.6(dd,JFF=29.8,85.2Hz,1F,F).
実施例22(2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ナフタレンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液に(2-naphthyl)MgBrのTHF溶液(0.5M,0.400mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(4時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ナフタレンが122%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)ナフタレン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−178.4(dd,JFF=32.0,108.8Hz,1F,F),−118.0(dd,JFF=72.3,108.8Hz,1F,F),−103.4(dd,JFF=31.0,72.3Hz,1F,F).
実施例23(2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)チオフェンの合成)
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液に(2-thienyl)MgBrのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、TFE(3.5気圧,0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(75時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)チオフェンが67%の収率(使用した亜鉛試薬のモル数換算)で得られたことを確認した。
2−(1,2,2−トリフルオロエテニル)チオフェン:
19F−NMR(372MHz,in THF/THF−d,rt,δ/ppm):−171.9(dd,JFF=31.2,110.3Hz,1F,F),−117.7(dd,JFF=72.3,110.3Hz,1F,F),−106.5(dd,JFF=31.2,72.3Hz,1F,F).
実施例24(α,β,β−トリフルオロスチレンの合成)
窒素雰囲気下で、内容量150mLの耐圧ガラス容器中に、ZnCl(5.44g,40mmol)及びLiI(10.7g,80mmol)のTHF(60ml)溶液を調製した後、撹拌下でPhMgClのTHF溶液(2M,40mL,80mmol)をゆっくり滴下した。この溶液を1時間撹拌させた後、さらにここにPd(dba)(4mg,0.01mol%)をTHF溶液として加えた。容器内を微減圧にした後、TFE(3気圧)を仕込み、オイルバス中40℃で18時間撹拌させた。室温まで冷却後、脱圧し、反応容器内部を窒素置換した。反応溶液にα,α,α−トリフルオロトルエン(4mmol)を内標として滴下し、19F−NMRによって反応収率を求めた(使用した亜鉛試薬のモル数換算で99%収率)。
反応溶液にペンタン(200mL)及び水(200mL)を加え、セライトろ過により不溶物を除去した。不溶物はペンタン(100mL)で洗いこんだ。合わせた有機層を、水(200mL)で2回、飽和食塩水(30mL)で1回洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ過により無水硫酸マグネシウムを除去した。ここで得られた反応溶液を20cmヴィグリューカラムを装着した蒸留装置にて常圧で濃縮後、減圧蒸留した(沸点:58℃/65mmHg;収量2.8g、収率44%)。
生成物の同定は、19F−NMRとGLCにおける分析において、標品との比較により行なった。
GLC分析条件
カラム:DB−5、液層0.25μm、径0.25φ;長さ30m
気化室温度:150℃
検出器温度:200℃
恒温槽温度:50℃、5分一定−昇温10℃/min−200℃、10分保持
実施例25
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にC−MgBrのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、ヘキサフルオロプロペン(HFP:0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(27時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−フェニル−1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン(E/Z=2:1)が44%(使用した亜鉛試薬のモル数換算)の収率で得られたことを確認した。
(E)−1−フェニル−1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン:
H−NMR(THF−d):δ7.26〜7.37(3H),7.38〜7.45(2H).
19F−NMR(THF−d):δ −174.1(dq,JFF=11,133Hz,1F),−148.0(dq,JFF=22,133Hz,1F),−69.6(dd,JFF=11,22Hz,3F).
(Z)−1−フェニル−1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン:
H−NMR(THF−d):δ7.26〜7.37(3H),7.38〜7.45(2H).
19F−NMR(THF−d):δ −159.3(dq,JFF=12,13Hz,1F),−109.9(dq,JFF=12,8Hz,1F),−68.5(dd,JFF=8,13Hz,3F).
実施例26
触媒反応は、耐圧NMRチューブ(Wilmad-LabGlass, 524-PV-7)を用い、19F−NMRスペクトルを観察することにより行った。ZnCl(13.6mg,0.100mmol)とLiI(32.1mg,0.240mmol)との固体混合物にTHF−d/THF溶液(0.4mL;体積比=3/1)を添加した。得られた溶液にp−CH−MgBrのTHF溶液(1.0M,0.200mL,0.200mmol)、Pd(dba)のTHF溶液(0.5mM,20.0μL,1.0×10−5mmol)及びα,α,α−トリフルオロトルエン(12.3μL,0.100mmol:19F−NMR測定時の内部標準)を添加し、得られた溶液をNMRチューブに移した。その後脱気し、HFP(0.313mmol)をNMRチューブに導入した。反応が終了するまで(20時間)、反応混合物を40℃に保持した。19F−NMRで反応を観察し、1−(3−メチルフェニル)−1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン(E/Z=3:2)が42%(使用した亜鉛試薬のモル数換算)の収率で得られたことを確認した。
(E)−1−(3−メチルフェニル)−1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン:
19F−NMR(THF−d):δ −69.6(dd,J=11,22Hz,3F),−148.2(dq,J=131,22Hz,1F),−174.1(dq,J=131,11Hz,1F).
(Z)−1−(3−メチルフェニル)−1,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロペン:
19F−NMR(THF−d):δ −68.4(dd,J=13,8Hz,3F),−109.9(dq,J=9,8Hz,1F),−159.3(dq,J=9,13Hz,1F).

Claims (11)

  1. 有機基で置換された含フッ素オレフィンの製造方法であって、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、含フッ素オレフィンと有機マグネシウム化合物とを反応させ、且つ、前記含フッ素オレフィンがテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、又はトリフルオロエチレンであることを特徴とする製造方法。
  2. 前記含フッ素オレフィンのsp2混成炭素原子に結合した少なくとも1個のフッ素原子が、有機マグネシウム化合物に由来する有機基で置換される請求項1に記載の製造方法。
  3. さらにハロゲン化リチウム、ハロゲン化マグネシウム及びハロゲン化亜鉛よりなる群から選ばれる少なくとも1種を添加して及び/又は加熱して反応させる請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 前記触媒がパラジウムを含む触媒である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記パラジウムを含む触媒が、0価パラジウム錯体;II価パラジウム錯体から発生した0価パラジウム錯体;又はこれらとジケトン、ホスフィン、ジアミン及びビピリジルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを混合して得られる錯体である請求項1に記載の製造方法。
  6. 前記0価のパラジウム錯体が、Pd(DBA)(DBAはジベンジリデンアセトン)、Pd(COD)(CODはシクロオクタ−1,5−ジエン)、Pd(DPPE)(DPPEは1,2−ビスジフェニルホスフィノエタン)、Pd(PCy(Cyはシクロヘキシル基)、Pd(Pt−Bu及びPd(PPh(Phはフェニル基)よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、ホスフィンが、トリアリールホスフィン又はトリアルキルホスフィンである請求項5に記載の製造方法。
  7. 前記有機マグネシウム化合物が、式(7a)及び/又は式(7b):
    RMgX (7a)
    Mg (7b)
    (式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。XはCl、Br又はIを示す。)
    で表される化合物である請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
  8. 前記Rが、C1〜6アルキル基、C2〜6アルケニル基、C1〜6アルコキシ基、及びアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換されていても良い単環、二環又は三環のアリール基、又は、C1〜6アルコキシ基及びアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換されていても良いアルキル基である請求項7に記載の製造方法。
  9. 式(4)及び/又は式(5):
    Figure 0005595480
    (式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
    で表される化合物の製造方法であって、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、テトラフルオロエチレンと、式(7a)及び/又は式(7b):
    RMgX (7a)
    Mg (7b)
    (式中、XはCl、Br又はIを示す。Rは前記に同じ。)
    で表される有機マグネシウム化合物を反応させることを特徴とする製造方法。
  10. 式(5’):
    Figure 0005595480
    (式中、R及びR’は同一又は異なって、置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
    で表される化合物の製造方法であって、
    (i)ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、テトラフルオロエチレンと、式(7a)及び/又は式(7b):
    RMgX (7a)
    Mg (7b)
    (式中、XはCl、Br又はIを示す。Rは前記に同じ。)
    で表される有機マグネシウム化合物を反応させて、式(4):
    Figure 0005595480
    (式中、Rは前記に同じ。)
    で表される化合物を製造する工程、及び
    (ii)ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、式(4)で表される化合物と、式(7a’)及び/又は式(7b’):
    R’MgX’ (7a’)
    R’Mg (7b’)
    (式中、X’はCl、Br又はIを示す。R’は前記に同じ。)
    で表される有機マグネシウム化合物を反応させて、式(5’)で表される化合物を製造する工程、を含む製造方法。
  11. 式(4a):
    Figure 0005595480
    (式中、Rは置換基を有しても良いアリール基又は置換基を有しても良いアルキル基を示す。)
    で表される化合物の製造方法であって、ニッケル又はパラジウムを含む触媒の存在下、トリフルオロエチレンと、式(7a)及び/又は式(7b):
    RMgX (7a)
    Mg (7b)
    (式中、XはCl、Br又はIを示す。Rは前記に同じ。)
    で表される有機マグネシウム化合物を反応させることを特徴とする製造方法。
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