JP5928219B2

JP5928219B2 - α−フルオロアクリル酸エステルの製造方法

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Publication number: JP5928219B2
Application number: JP2012163740A
Authority: JP
Inventors: 大塚　達也; 達也大塚; 黒木　克親; 克親黒木; 寿美石原; 真也高野; 禎洋山本; 山本　明典; 明典山本; 洋介岸川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-07-24
Also published as: JP2014024755A

Description

本発明は、α−フルオロアクリル酸エステルの製造方法に関する。

α−フルオロアクリル酸エステルは、医薬（例えば、抗生物質）の合成中間体、光学繊維のさや材料用の合成中間体、塗料用材料の合成中間体、半導体レジスト材料の合成中間体、及び機能性高分子の単量体等として有用である。
従来、α−フルオロアクリル酸エステルの、収率が良好である製法としては、例えば、α−フルオロホスホノアセテートとパラフォルムアルデヒドとの縮合によってα−フルオロアクリル酸エステルが得られる方法であって、当該縮合が弱無機塩基の存在下で水性媒質中で実施されることを特徴とする方法（特許文献１）が提案されている。

特開平５−２０１９２１号公報

しかし、特許文献１では、α−フルオロアクリル酸エステルの収率は最高で８２％であり、更に高い収率を達成できる方法が望まれている。
従って、本発明は、高い原料転化率、高い選択率、及び高い収率を有する、α−フルオロアクリル酸エステルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、意外にも、
式（２）：
［式中、
Ｒ^１はアルキル基を表し、
Ｒ^２ａ、及びＲ^２ｂは、同一又は異なって、アルキル基を表す。］
で表される化合物を、極性有機溶媒中、弱塩基の存在下で、ポリフォルムアルデヒドと反応させることによって、
α−フルオロアクリル酸エステルである式（１）：
［式中、
Ｒ^１はアルキル基を表す。］
で表される化合物を高原料転化率、高選択率、及び高収率で得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記の態様を含む。

項１．
式（１）：
［式中、
Ｒ^１はアルキル基を表す。］
で表される化合物の製造方法であって、
式（２）：
［式中、
Ｒ^２ａ、及びＲ^２ｂは、同一又は異なって、アルキル基を表し、
その他の記号は前記と同意義を表す。］
で表される化合物を、極性有機溶媒中、弱塩基の存在下で、ポリフォルムアルデヒドと反応させて前記式（１）で表される化合物を得る工程Ａを含む
製造方法。
項２．
工程Ａが実質的に水不存在下で実施される項１に記載の製造方法。
項３．
前記弱塩基が１〜９の範囲内の塩基性解離定数ｐＫｂを有する塩基である項１又は２に記載の製造方法。
項４．
前記弱塩基が、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、トリメチルアミン、ジメチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、ピリジン、及び炭酸カリウムからなる群より選択される１種以上である項３に記載の製造方法。
項５．
ポリフォルムアルデヒドがパラフォルムアルデヒドである項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。

本発明の製造方法によれば、α−フルオロアクリル酸エステルを高収率で製造できる。

本明細書中、「アルキル基」としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等のＣ１−６アルキル基が挙げられる。

本発明の式（１）
式（１）：
［式中、
Ｒ^１はアルキル基を表す。］
で表される化合物の製造方法は、
式（２）：
で表される化合物を、極性有機溶媒中、弱塩基の存在下で、ポリフォルムアルデヒドと反応させて前記式（１）で表される化合物を得る工程Ａを含む。

Ｒ^１で表されるアルキル基は、好ましくは、メチル基、又はエチル基である。

Ｒ^２ａで表されるアルキル基は、好ましくは、メチル基、又はエチル基である。

Ｒ^２ｂで表されるアルキル基は、好ましくは、メチル基、又はエチル基である。

前記式（１）で表される化合物は、特に好ましくは、メチル−２−フルオロアクリレートである。

前記式（２）で表される化合物は、特に好ましくは、ジエトキシホスホリルフルオロ酢酸メチルである。
前記式（２）で表される化合物は、E. Elkikら, Synthesis, 1989年, p861-862に記載の方法のような公知の方法によって製造することができる。

工程Ａは、実質的に水不存在下で実施される。
ここで「実質的に水不存在」とは、工程Ａの反応混合物の水含有量が反応開始時に１％（ｗ／ｗ）以下であることを意味する。
好ましくは、工程Ａの反応混合物の水含有量は、反応開始時から反応終了時（又は反応停止時）まで１％（ｗ／ｗ）以下である。
このように工程Ａは実質的に水不存在下で実施されるので、本発明の製造方法は、反応後、洗浄等の後処理操作を行うことなく、そのまま蒸留することで目的物である式（１）で表される化合物を得ることができるという利点を有する。

工程Ａで用いられる弱塩基は、好ましくは、１〜９の範囲内の塩基性解離定数ｐＫｂを有する弱塩基であり、より好ましくは、３〜５の範囲内の塩基性解離定数ｐＫｂを有する塩基である。当該塩基性解離定数ｐＫｂは、２５℃での塩基性解離定数ｐＫｂである。本発明の製造方法では、塩基として弱塩基を用いることにより、強塩基を用いた場合に比べて、式（１）で表される化合物の選択率及び収率が高い。

工程Ａで用いられる弱塩基の例としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機塩基；及びアンモニア、トリメチルアミン、ジメチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、ピリジン等の有機塩基が挙げられる。

弱塩基の量は、前記式（２）で表される化合物１モルに対して、通常０．５モル〜２モル、好ましくは約１モルである。

弱塩基は、塩化リチウム又は臭化リチウムと組み合わせて用いてもよい。
塩化リチウム又は臭化リチウムの量は、弱塩基１モルに対して、通常０．５モル〜２モル、好ましくは約１モルである。

本明細書中、ポリフォルムアルデヒドとは、２分子以上のフォルムアルデヒドからなる重合体を意味し、鎖状であっても、環状であってもよい。その例としては、例えば、ポリオキシメチレン、及び１，３，５−トリオキサンが挙げられる。ポリオキシメチレンの数平均重合度は、好ましくは２〜１００である。

工程Ａで用いられるポリフォルムアルデヒドは、好ましくは、ポリオキシメチレン（すなわち、パラフォルムアルデヒド）である。

ポリフォルムアルデヒドの量は、前記式（２）で表される化合物１モルに対して、通常０．５モル〜２モル、好ましくは約１モルである。

工程Ａで用いられる極性有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール誘導体(例：エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル)、キノリン、テトラヒドロキノリン、メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホルアミド等が挙げられる。なかでも、好ましくは、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
当該極性有機溶媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
工程Ａで用いられる極性有機溶媒としては、前記式（１）で表される化合物、前記弱塩基、及び前記ポリフォルムアルデヒドを少なくとも部分的に（好ましくは完全に）溶解できるものが好ましい。
当該極性有機溶媒としては、前記式（１）で表される化合物の精製の容易さの観点からは、高沸点（例、１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上）の極性有機溶媒を用いることが好ましい。これにより、単なる蒸留によって前記式（１）で表される化合物を精製することが可能になる。

当該反応の反応温度は、通常−８０〜１００℃であり、好ましくは１０〜５０℃である。
当該反応の反応温度は、室温であってもよい。本明細書中、「室温」は、１０〜３５℃の範囲内の温度を意味する。
より高い反応温度を採用することにより、反応時間をより短くすることができる。

当該反応の反応時間は、例えば、収率が最大になる時間に設定すればよく、具体的には通常１時間〜３日間であり、好ましくは２時間〜２日間である。

本発明の製造方法における原料の転化率は好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９５％以上であり、更に好ましくは９８％以上である。

本発明の製造方法における式（２）で表される化合物の選択率は好ましくは８５％以上であり、より好ましくは９０％以上である。

本発明の製造方法で得られた式（２）で表される化合物は、所望により、溶媒抽出、乾燥、濾過、蒸留、濃縮、及びこれらの組み合わせ等の公知の精製方法によって精製することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下の実施例において使用したパラホルムアルデヒドの数平均重合度は２〜１００の範囲内である。

実施例１
５０ｍＬフラスコにジメチルスルホキシド４．２５ｍＬを仕込み、ジエトキシホスホリルフルオロ酢酸エチル１．０ｇ（４．１３ｍｍｏｌ）を加えて溶解した後、Ｋ_２ＣＯ_３６８５ｍｇ（４．９６ｍｍｏｌ）を加えて室温下で３０分間攪拌した。パラホルムアルデヒド１３６ｍｇ（４．５３ｍｍｏｌ）を加え、室温下に２２時間攪拌した。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、エチル−２−フルオロアクリレートの選択率は９４％であった。

実施例２
５０ｍＬフラスコにエチレングリコールジメチルエーテル４．２５ｍＬを仕込み、ジエトキシホスホリルフルオロ酢酸エチル１．０ｇ（４．１３ｍｍｏｌ）を加えて溶解した後、Ｋ_２ＣＯ_３６８５ｍｇ（４．９６ｍｍｏｌ）を加えて室温下で３０分間攪拌した。パラホルムアルデヒド１３６ｍｇ（４．５３ｍｍｏｌ）を加え、室温下に２１．５時間攪拌した。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は９９．０％、エチル−２−フルオロアクリレートの選択率は９４％であった。

実施例３
５０ｍＬフラスコにジメチルホルムアミド４．２５ｍＬを仕込み、ジエトキシホスホリルフルオロ酢酸エチル１．０ｇ（４．１３ｍｍｏｌ）を加えて溶解した後、Ｋ_２ＣＯ_３６８５ｍｇ（４．９６ｍｍｏｌ）を加えて室温下で３０分間攪拌した。パラホルムアルデヒド１３６ｍｇ（４．５３ｍｍｏｌ）を加え、室温下に２４時間攪拌した。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、エチル−２−フルオロアクリレートの選択率は８９％であった。

実施例４
５０ｍＬフラスコにジメチルアセトアミド４．２５ｍＬを仕込み、ジエトキシホスホリルフルオロ酢酸エチル１．０ｇ（４．１３ｍｍｏｌ）を加えて溶解した後、Ｋ_２ＣＯ_３６８５ｍｇ（４．９６ｍｍｏｌ）を加えて室温下で３０分間攪拌した。パラホルムアルデヒド１３６ｍｇ（４．５３ｍｍｏｌ）を加え、室温下に２２．５時間攪拌した。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、エチル−２−フルオロアクリレートの選択率は９５％であった。

実施例５
５０ｍＬフラスコにジエチレングリコールジメチルエーテル４．２５ｍＬを仕込み、ジエトキシホスホリルフルオロ酢酸エチル１．０ｇ（４．１３ｍｍｏｌ）を加えて溶解した後、トリエチルアミン４１８ｍｇ（４．１３ｍｍｏｌ）及びＬｉＣｌ１７５ｍｇ（４．１３ｍｍｏｌ）を加えて室温下で３０分間攪拌した。パラホルムアルデヒド１３６ｍｇ（４．５３ｍｍｏｌ）を加え、室温下に３時間攪拌した。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は９２．５％、エチル−２−フルオロアクリレートの選択率は８７．５％であった。

本発明によれば、合成中間体として有用なα−フルオロアクリル酸エステルを高い原料転化率、高い選択率、及び高い収率で製造できる。

Claims

式（１）：

［式中、
Ｒ^１はアルキル基を表す。］
で表される化合物の製造方法であって、
式（２）：

［式中、
Ｒ^２ａ、及びＲ^２ｂは、同一又は異なって、アルキル基を表し、
その他の記号は前記と同意義を表す。］
で表される化合物を、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレングリコール、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、キノリン、ジメチルイミダゾリジノン、及びヘキサメチルホスホルアミドからなる群より選択される、１種又は２種以上の極性有機溶媒中、１〜９の範囲内の塩基性解離定数ｐＫｂを有する塩基である弱塩基の存在下で、ポリフォルムアルデヒドと反応させて前記式（１）で表される化合物を得る工程Ａを含む
製造方法。
工程Ａが実質的に水不存在下で実施される請求項１に記載の製造方法。
前記弱塩基が、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、トリメチルアミン、ジメチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、ピリジン、及び炭酸カリウムからなる群より選択される１種以上である請求項１又は２に記載の製造方法。
ポリフォルムアルデヒドがパラフォルムアルデヒドである請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。