JP5889817B2 - トリフルオロメチル化剤粉末、その製造方法並びにそれを用いたトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トリフルオロメチルヨージド、亜鉛及びＮ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア（以下、ＤＭＰＵと略す）より調製される取り扱いが容易なトリフルオロメチル化剤粉末、その製造方法並びにそれを用いたトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法に関する。トリフルオロメチル基含有化合物は医農薬及び電子材料の合成中間体として有用な化合物である。

従来技術として、固体粉末のトリフルオロメチル化剤としては、トリフルオロメチルブロミド、亜鉛及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略す）から調製される（ＣＦ_３）ＺｎＢｒ・（ＤＭＦ）_２が知られている（非特許文献１）。

M.M.Kremlev, et.al., Journal of Fluorine Chemistry, 131, 212-216(2010)。

非特許文献１に記載の（ＣＦ_３）ＺｎＢｒ・（ＤＭＦ）_２は室温下、安定な粉体として取扱いが可能であるが、銅（Ｉ）触媒存在下、トリフルオロメチル化剤として用いた場合、ジフルオロカルベンの発生に伴うペンタフルオロエチル基の導入反応が副反応として発生し、生成物はトリフルオロメチル化物とペンタフルオロエチル化物の混合物となる。

また、非特許文献１で使用するトリフルオロメチルブロミドは製造・輸入禁止物質で、工業的に入手することが困難な化合物である。

本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、工業的に入手可能なトリフルオロメチルヨージド、亜鉛及びＤＭＰＵから調製される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎが、室温下安定で、各種トリフルオロメチル化反応に適用可能であり、さらに該粉末を用い芳香族ヨージドとの反応を行ったところ、ペンタフルオロエチル基が導入された化合物が生成し、副生物の生成がほとんどないことを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明は、
［１］ 下記、一般式（１）
（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎ （１）
（式中、ＤＭＰＵはＮ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレアを示し、ｎは１〜４の整数を示す）
で表されるトリフルオロメチル化剤粉末。
［２］ 項１の一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末でｎが１〜４の混合物であることを特徴とするトリフルオロメチル化剤粉末。
［３］ 項１の一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末でｎが２であることを特徴とするトリフルオロメチル化剤粉末。
［４］ Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶剤中、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア、亜鉛粉末及びトリフルオロメチルヨージドを反応させた後、ろ過、濃縮することを特徴とする項１乃至項３のいずれか１項に記載の一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末の製造方法。
［５］ 項１乃至項３のいずれか１項に記載の一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末及び下記一般式（２）

（式中Ａは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルコシキ基、メトキシカルボニル基またはエトキシカルボニル基を示し、Ｂは炭素原子または窒素原子を示す）
で表される置換フェニルヨージドを、銅（Ｉ）触媒存在下、反応させることを特徴とする下記一般式（３）

（式中Ａ及びＢは前記に同じ）
で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法
を提供するものである。

本発明により、工業的に利用可能なトリフルオロメチル化剤粉末が提供された。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎは、具体的には例えば、トリフルオロメチル亜鉛ヨージド・Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア錯体、トリフルオロメチル亜鉛ヨージド・（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア）_２錯体、トリフルオロメチル亜鉛ヨージド・（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア）_３錯体、トリフルオロメチル亜鉛ヨージド・（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア）_４錯体を示し、またこれら各々の混合物も示す。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎは、ＤＭＰＵ及び亜鉛粉末を添加し懸濁させたＤＭＦ溶剤にトリフルオロメチルヨージドを供給し、所定時間反応を行った後、残渣をろ別、得られた溶液を濃縮・乾固し、さらに必要に応じて、トリフルオロメチル化剤に不活性な溶剤で洗浄、乾燥することにより製造される。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎの製造において、トリフルオロメチルヨージドは、亜鉛粉末に対して、１．１〜５．０モル量、好ましくは１．５〜４．０モル量使用する。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎの製造において、使用するＤＭＰＵは、亜鉛粉末に対して、１．１〜５．０モル量、好ましくは１．５〜４．０モル量使用する。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎの製造において、使用するＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドは、亜鉛に対して５〜２００重量倍量、好ましくは１０〜１００重量倍量使用する。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎの製造において、反応温度及び時間は−４０〜４０℃の温度範囲で、１〜１００時間の反応時間である。反応温度−２０℃以上で反応を行う場合は、使用するトリフルオロメチルヨージドの沸点が−２２．５℃のため、加圧系で反応を実施しても良い。

本発明の一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎの製造の後処理としては、例えば、窒素またはアルゴン気流下中で残渣を、ろ別、５０℃以下で減圧濃縮・乾固、１〜２０重量倍量のエーテルまたはヘキサンで洗浄、乾燥することにより一般式（１）で表される（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_ｎを、白色〜微黄色の粉末として得る。

本発明の一般式（２）で表される置換フェニルヨージドとしては、具体的には例えば、２−フルオロフェニルヨージド、３−フルオロフェニルヨージド、４−フルオロフェニルヨージド、２−クロロフェニルヨージド、３−クロロフェニルヨージド、４−クロロフェニルヨージド、２−ブロモフェニルヨージド、３−ブロモフェニルヨージド、４−ブロモフェニルヨージド、２−メチルフェニルヨージド、３−メチルフェニルヨージド、４−メチルフェニルヨージド、２−エチルフェニルヨージド、３−エチルフェニルヨージド、４−エチルフェニルヨージド、４−ｎ−プロピルフェニルヨージド、４−ｉｓｏ−プロピルフェニルヨージド、４−シクロプロピルフェニルヨージド、４−ｎ−ブチルフェニルヨージド、４−ｉｓｏ−ブチルフェニルヨージド、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルヨージド、４−ｎ−ペンチルフェニルヨージド、４−シクロペンチルフェニルヨージド、４−ｎ−ヘキシルフェニルヨージド、４−シクロヘキシルフェニルヨージド、２−メトキシフェニルヨージド、３−メトキシフェニルヨージド、４−メトキシフェニルヨージド、２−エトキシフェニルヨージド、３−エトキシフェニルヨージド、４−エトキシフェニルヨージド、４−ｎ−プロポキシフェニルヨージド、４−ｉｓｏ−プロポキシフェニルヨージド、４−シクロプロポキシフェニルヨージド、４−ｎ−ブトキシフェニルヨージド、４−ｉｓｏ−ブトキシフェニルヨージド、４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルヨージド、４−ｎ−ベントキシフェニルヨージド、４−シクロペントキシフェニルヨージド、４−ｎ−ヘキシルオキシフェニルヨージド、４−シクロヘキシルオキシフェニルヨージド、２−ヨード安息香酸メチル、３−ヨード安息香酸メチル、４−ヨード安息香酸メチル、２−ヨード安息香酸エチル、３−ヨード安息香酸エチル、４−ヨード安息香酸エチル、２−ヨードピリジン、５−ブロモ−２−ヨードピリジン等が挙げられる。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物としては、具体的には例えば、２−フルオロベンゾトリフルオライド、３−フルオロベンゾトリフルオライド、４−フルオロベンゾトリフルオライド、２−クロロベンゾトリフルオライド、３−クロロベンゾトリフルオライド、４−クロロベンゾトリフルオライド、２−ブロモベンゾトリフルオライド、３−ブロモベンゾトリフルオライド、４−ブロモベンゾトリフルオライド、２−メチルベンゾトリフルオライド、３−メチルベンゾトリフルオライド、４−メチルベンゾトリフルオライド、２−エチルベンゾトリフルオライド、３−エチルベンゾトリフルオライド、４−エチルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−プロピルベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−プロピルベンゾトリフルオライド、４−シクロプロピルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ブチルベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−ブチルベンゾトリフルオライド、４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ペンチルベンゾトリフルオライド、４−シクロペンチルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ヘキシルベンゾトリフルオライド、４−シクロヘキシベンゾトリフルオライド、２−メトキシベンゾトリフルオライド、３−メトキシベンゾトリフルオライド、４−メトキシベンゾトリフルオライド、２−エトキシベンゾトリフルオライド、３−エトキシベンゾトリフルオライド、４−エトキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−プロポキシベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−プロポキシベンゾトリフルオライド、４−シクロプロポキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ブトキシベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−ブトキシベンゾトリフルオライド、４−ｔｅｒｔ−ブトキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ベントキシベンゾトリフルオライド、４−シクロペントキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ヘキシルオキシベンゾトリフルオライド、４−シクロヘキシルオキシベンゾトリフルオライド、２−トリフルオロメチル安息香酸メチル、３−トリフルオロメチル安息香酸メチル、４−トリフルオロメチル安息香酸メチル、２−トリフルオロメチル安息香酸エチル、３−トリフルオロメチル安息香酸エチル、４−トリフルオロメチル安息香酸エチル、２−トリフルオロメチルピリジン、５−ブロモ−２−トリフルオロメチルピリジン等が挙げられる。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法としては、反応に不活性な溶剤中、一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末、一般式（２）で表される置換フェニルヨージド、塩化銅（I）を仕込み、所定の温度、時間、反応を行う。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で、一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末の使用量としては、使用する一般式（２）で表される置換フェニルヨージドに対して、１．０〜３．０モル量使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で使用可能な溶剤は、反応に不活性なものでれば特に規定はないが、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ´−ジメチルプロピレンウレア等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、反応に使用する一般式（２）で表される置換フェニルヨージドに対して、１〜５０重量倍量使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で使用する銅（Ｉ）触媒としては、具体的には例えば、塩化銅（Ｉ）、臭化銅（Ｉ）、ヨウ化銅（Ｉ）、トリフロオロメタンスルホニル銅（Ｉ）が挙げられ、反応に使用する一般式（２）で表される置換フェニルヨージドに対して、０．１〜３０モル％使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造の反応温度及び時間は、通常、３０〜８０℃の温度範囲で、１２〜４８時間の反応時間である。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造後の後処理としては、衆知の方法で実施可能で、例えば、５％塩酸を添加、エーテルで抽出、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮することにより、粗製の一般式（３）で表されるトリフルオロメチルベンゼン誘導体を得、さらに必要に応じて、蒸留精製、シリカゲルカラムクロマトグラフィーでの精製等を行っても良い。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例１ トリフルオロメチル亜鉛ヨージド・（ジメチルプロピレンウレア） _ｎ 錯体の調製
攪拌子を備えた２０ｍｌの丸底２口フラスコに、アルゴン気流下、亜鉛粉末（Ａｌｄｒｉｃｈ社製未活性化品、６５４ｍｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＤＭＰＵ（２．４ｍｌ、２０ｍｍｏｌ）及びＤＭＦ（７ｍｌ）を仕込み、−２０℃とした。次いでこれにトリフルオロメチルヨージド（約８．０ｇ）をバブリグ供給した後室温に戻し、同温度で２４時間反応を行った。反応終了後、アルゴン気流下、未反応の亜鉛粉末をろ別の後、減圧下濃縮し、粗製物を淡黄色の固体として得た。得られた粗製物は、アルゴン気流下、トルエンで３回洗浄することにより白色固体のトリフルオロメチル亜鉛ヨージド・（ＤＭＰＵ）_２錯体［（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_２］を得た。
^１９Ｆ−ＮＭＲ（２８２ＭＨｚ，ＤＭＦ−ｄ_７）δ−４２．９（ｓ）、−４４．６（ｓ）（ベンゾトリフルオリド内部標準：−６３．２４）。なお、（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_２はＤＭＦ−ｄ_７溶剤中で、下記平衡状態となり、２本のピークとして検出された。

また、ｍｉｃｒｏＴＯＦ（ＭＳ−ＥＳＩ）測定において、（ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ）_２と帰属される５１７．２０８８（Ｍ^＋，ｍ／ｅ）のピークを得た（計算値５１７．６４９０）。

熱安定性は、ＤＳＣ測定において、１００〜１５５℃（Ｔｏｐ：１３７℃）に発熱ピークが認め
られ、１００℃以下では安定であった。

実施例２ ２−トリフルオロメチル安息香酸エチルの製造
攪拌子、セプタムキャップを備えた試験管に実施例１で調製したトリフルオロメチル亜鉛ヨージド・（ＤＭＰＵ）_２錯体（１６０ｍｇ、０．２ｍｍｏｌ）及びヨウ化銅（Ｉ）（１．９ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）を仕込み、アルゴン置換を３回実施した。次いで、２−ヨード安息香酸エチル（１６．６μｌ、０．１ｍｍｏｌ）のＤＭＰＵ（０．２ｍｌ）溶液を加え、セプタムキャップをスクリューチャップに替え密封した後、５０℃で２４時間反応を行った。反応終了後、反応液を^１９Ｆ−ＮＭＲ（ベンゾトリフルオライド内部標準）で定量したところ、収率８０％で２−トリフルオロメチル安息香酸エチルが生成していた。

実施例３ ４−ブロモ−２−トリフルオロメチルピリジンの製造
実施例２の２−ヨード安息香酸に替えて、４−ブロモ−２−ヨードピリジン（２８．４ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）に替えた以外、実施例２と同じ操作を行い、４−ブロモ−２−トリフルオロメチルピリジンを収率７５％で得た。

本発明により、室温下において安定で取り扱いが容易なトリフルオロメチル化剤粉末が提案でき、工業的にそれを用いた各種トリフルオロメチル基含有化合物の製造が可能となった。

Claims (3)

1. 式（１）
   （ＣＦ_３）ＺｎＩ・（ＤＭＰＵ） ₂ （１）
   （式中、ＤＭＰＵはＮ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレアを示す）
   で表されるトリフルオロメチル化剤粉末。
2. Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶剤中、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア、亜鉛粉末及びトリフルオロメチルヨージドを反応させた後、ろ過、濃縮することを特徴とする請求項１に記載の式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末の製造方法。
3. 請求項１に記載の式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤粉末及び下記一般式（２）
   
   （式中Ａは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルコシキ基、メトキシカルボニル基またはエトキシカルボニル基を示し、Ｂは炭素原子または窒素原子を示す）
   で表される置換フェニルヨージドを、銅（Ｉ）触媒存在下、反応させることを特徴とする下記一般式（３）
   
   （式中Ａ及びＢは前記に同じ）
   で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法。