JP6278043B2 - 含フッ素オレフィンの製造方法 - Google Patents
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Description
下記式(1)で表される化合物と下記式(2)で表される化合物とを反応させることにより、下記式(3)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、下記式(5)で表される化合物、及び下記式(6)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
[L]は配位子である。
A1及びA2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A1及びA2の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。
下記式(3)で表される化合物と下記式(7)で表される化合物とを反応させることにより、下記式(8)で表される化合物、下記式(9)で表される化合物、下記式(10)で表される化合物及び下記式(11)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
[L]は配位子である。
A3〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
下記式(4)で表される化合物と下記式(7)で表される化合物とを反応させることにより、下記式(8)で表される化合物、下記式(9)で表される化合物、下記式(12)で表される化合物及び下記式(13)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
[L]は配位子である。
A3〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。
下記式(3)で表される化合物及び下記式(4)で表される化合物の少なくとも一方と下記式(7)で表される化合物とを反応させることにより、下記式(8)で表される化合物及び下記式(9)で表される化合物の少なくとも一方を得て、
前記式(8)で表される化合物及び前記式(9)で表される化合物の少なくとも一方と下記式(2)で表される化合物を反応させることで、下記式(10)で表される化合物、下記式(11)で表される化合物、下記式(12)で表される化合物、及び下記式(13)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
[L]は配位子である。
A3〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。
下記式(8)で表される化合物及び下記式(9)で表される化合物の少なくとも一方と下記式(2)で表される化合物とを反応させることにより、下記式(3)で表される化合物及び下記式(4)で表される化合物の少なくとも一方を得て、
前記式(3)で表される化合物及び前記式(4)で表される化合物の少なくとも一方と下記式(7)で表される化合物を反応させることで、下記式(10)で表される化合物、下記式(11)で表される化合物、下記式(12)で表される化合物、及び下記式(13)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
[L]は配位子である。
A3〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。
下記式(1)で表される化合物、下記式(3)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、下記式(8)で表される化合物、及び下記式(9)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の存在下、下記式(2)で表される化合物と下記式(7)で表される化合物を反応させることにより、下記式(10)で表される化合物、下記式(11)で表される化合物、下記式(12)で表される化合物及び下記式(13)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
[L]は配位子である。
A1〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A1及びA2は互いに結合して環を形成してもよい。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A1及びA2の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。
なお本明細書において、「式(X)で表される化合物」のことを、単に「化合物(X)」と称する場合がある。
また、本明細書において、1,1−ジフルオロ−2−置換オレフィン等とは、1,1−ジフルオロ−2−置換オレフィン、および、1,1−ジフルオロ−2,2−二置換オレフィンの双方を含む。1,1−ジフルオロ−2−置換オレフィンとは、二重結合の一方の炭素原子に2つのフッ素原子が結合し、他方の炭素原子に1つの水素原子と1つの有機基が結合したオレフィンを意味する。1,1−ジフルオロ−2,2−二置換オレフィンとは、二重結合の一方の炭素原子に2つのフッ素原子が結合し、他方の炭素原子に2つの同一又は異なる有機基が結合したオレフィンを意味する。
ペルハロゲン化アルキル基とは、アルキル基の水素原子が全てハロゲン原子で置換された基を意味する。ペルハロゲン化アルコキシ基とは、アルコキシ基の水素原子が全てハロゲン原子で置換された基を意味する。ペルハロゲン化アルコキシ基及びペルハロゲン化アリール基についても同様である。
また(ペル)ハロゲン化アルキル基とは、ハロゲン化アルキル基とペルハロゲン化アルキル基とを合わせた総称で用いる。すなわち該基は1個以上のハロゲン原子を有するアルキル基である。(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、(ペル)ハロゲン化アリール基、及び(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基についても同様である。
アリール基とは、芳香族化合物において芳香環を形成する炭素原子の内いずれか1つの炭素原子に結合した1つの水素原子を取り去った残基に相当する一価の基を意味し、炭素環化合物から誘導されるアリール基と、ヘテロ環化合物から誘導されるヘテロアリール基とを合わせた総称で用いる。
炭化水素基の炭素数とは、ある炭化水素基全体に含まれる炭素原子の総数を意味し、該基が置換基を有さない場合は炭化水素基骨格を形成する炭素原子の数を、該基が置換基を有する場合は炭化水素基骨格を形成する炭素原子の数に置換基中の炭素原子の数を加えた総数を表す。
本発明はオレフィンメタセシスによる含フッ素オレフィンの製造方法に関するものであり、例えば下記スキーム(a)に表すように、中間体(Ru−1)及び中間体(Ru−2)を反応機構の一部として含むことを特徴とする。
本発明は、下記スキーム(b)に表すように、化合物(1)の存在下、化合物(2)と化合物(7)を反応させることにより、化合物(10)及び化合物(11)の少なくともいずれか一方を製造することを特徴とする。
なお、上記スキームにおいて、化合物(1)は、ルテニウム−カルベン錯体の代表例として記載する。ルテニウム−カルベン錯体としては、後述する化合物(3)、化合物(4)、化合物(8)、または化合物(9)であってもよく、以下ルテニウム−カルベン錯体については同様である。
[L]は配位子である。
A1〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A1及びA2は互いに結合して環を形成してもよい。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A1及びA2の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
ただし官能基(i)〜官能基(vii)は、それぞれ下記を意味する。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。
その反応工程において、化合物(2)と触媒である化合物(1)とが、下記スキーム(d)及び/又はスキーム(e)に示すオレフィンメタセシスにより、化合物(3)及び化合物(4)の少なくともいずれか一方、並びに/又は、化合物(5)及び化合物(6)の少なくともいずれか一方を、中間体化合物として生成する。
すなわち、化合物(1)と化合物(2)とのオレフィンメタセシスにより化合物(3)〜化合物(6)の少なくとも一種が生成する。
また、化合物(4)と、化合物(7)とのオレフィンメタセシスにより、化合物(8)、化合物(9)、化合物(12)及び化合物(13)からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が生成する。
また、上記スキーム(i)、(f)、(g)を総括すると、化合物(8)及び化合物(9)の少なくとも一方と、化合物(2)とのオレフィンメタセシスにより化合物(3)及び化合物(4)の少なくとも一方が得られ、この化合物(3)及び化合物(4)の少なくとも一方と化合物(7)とのオレフィンメタセシスにより、化合物(10)〜化合物(13)からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が得られる。
すなわち、スキーム(b)、(c)、及び(f)〜(k)を総括すると、化合物(1)、化合物(3)、化合物(4)、化合物(8)、及び化合物(9)からなる群から選ばれる少なくとも1種のルテニウム錯体が触媒となり、化合物(2)と化合物(7)とのオレフィンメタセシスによって、化合物(10)〜化合物(13)からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物が得られる。
またスキーム(II)においては、右側に示した触媒的反応サイクルが良好に回るかどうかは、反応の重要な中間体と考えられる2種類のルテニウム−カルベン錯体の安定性の差に由来すると考えられる。すなわちスキーム(II)において、化合物(3−1)/(4−1)と化合物(9−1)との安定性の差が小さいほど、触媒的反応サイクルが良好に回ると考えられる。このため化合物(9−1)に示すように、ルテニウム−カルベン錯体の炭素原子にヘテロ原子(炭素原子または水素原子以外の原子)が結合した化合物(例えばフィッシャー型カルベン錯体:Fischer−type carbene complex)を生成する反応系が、触媒的反応サイクルが良好に回るために好ましいと考えられる。
化合物(1−1):化合物(1)におけるA1が水素原子、A2がフェニル基(Ph)である化合物
化合物(2−1):化合物(2)におけるX1及びX2が共にフッ素原子である化合物
化合物(4−1):化合物(4)におけるX1及びX2が共にフッ素原子である化合物
化合物(5−1):化合物(5)におけるA1が水素原子、A2がフェニル基(Ph)、X1及びX2が共にフッ素原子である化合物
化合物(6−1):化合物(6)におけるA1が水素原子、A2がフェニル基(Ph)である化合物
化合物(7−1):化合物(7)におけるA3〜A5が水素原子、A6がブトキシ基(OBu)である化合物(ただしBuは(CH2)3CH3である)
化合物(8−1):化合物(8)におけるA3及びA4が共に水素原子である化合物
化合物(9−1):化合物(9)におけるA5が水素原子、A6がブトキシ基(OBu)である化合物
化合物(10−1):化合物(10)におけるA3及びA4が共に水素原子である化合物
化合物(11−1):化合物(11)におけるA5が水素原子、A6がブトキシ基(OBu)である化合物
化合物(12−1):化合物(12)におけるA3及びA4が共に水素原子であり、X1及びX2が共にフッ素原子である化合物
化合物(13−1):化合物(13)におけるA5が水素原子であり、A6がブトキシ基(OBu)、X1及びX2が共にフッ素原子である化合物
化合物(1)は本発明に係る製造方法において触媒としての役割を果たすが、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。ここで、化合物(1)は反応条件下、配位子のいくつかが解離することで触媒活性を示すようになるものと、配位子の解離なしで触媒活性を示すものが知られているが、本発明ではいずれでもよく限定されない。また一般に、オレフィンメタセシスは触媒へのオレフィンの配位と解離を繰り返しながら進行するため、反応中、触媒上にオレフィン以外の配位子がいくつ配位しているかは必ずしも明確でない。したがって本明細書中、[L]は配位子の数や種類を特定するものではない。
化合物(1)におけるA1及びA2はそれぞれ独立して、官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A1及びA2は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A1及びA2の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。すなわち化合物(1)におけるA1及びA2はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の一価炭化水素基、または、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし化合物(1)としては、A1及びA2の両方がハロゲン原子である場合は除く。
ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子が入手容易性の点から好ましい。
炭素数1〜20の一価炭化水素基としては炭素数1〜20のアルキル基、炭素数5〜20のアリール基が好ましく、直鎖状、分岐状、又は環状でもよい。
ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基としては、好ましくは、当該原子を含む炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、当該原子を含む炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基が例示できる。該一価炭化水素基は、直鎖状、分岐状、又は環状でもよい。これらの好ましい基は少なくとも一部の炭素原子にハロゲン原子が結合していてもよい。すなわち例えば(ペル)フルオロアルキル基、(ペル)フルオロアルコキシ基であってもよい。またこれらの好ましい基は、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有していてもよい。またこれらの好ましい基は、ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む置換基を有していてもよい。該置換基としては、ヒドロキシル基、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アミド基(カルボニルアミノ基)、カルバメート基(オキシカルボニルアミノ基)、ニトロ基、カルボキシル基、エステル基(アシルオキシ基またはアルコキシカルボニル基)、チオエーテル基、及びシリル基等が例示できる。これらの基は更にアルキル基又はアリール基で置換されていてもよい。例えばアミノ基(−NH2)はモノアルキルアミノ基(−NHR)、モノアリールアミノ基(−NHAr)、ジアルキルアミノ基(−NR2)、またはジアリールアミノ基(−NAr2)であってもよい。
これらのA1及びA2の組み合わせを有する化合物(1)としては、入手容易性の点で、下記式に示すものが好ましく例示できる。
ただし前記配位子の組み合わせによっては、立体的要因及び/又は電子的要因により、すべての配位子が中心金属に配位できず、結果としていくつかの配位座が空になる場合もある。例えば、L1、L2及びL3としては下記組合せが挙げられる。L1:ヘテロ原子含有カルベン化合物、L2:ホスフィン類、L3:なし(空配位)。L1:ヘテロ原子含有カルベン化合物、L2:ピリジン類、L3:ピリジン類
また、L1、L2、L3、Z1、Z2、A1及びA2のうち2〜6個で互いに結合し、多座配位子を形成してもよい。
なお、上記ルテニウム−カルベン錯体は、単独で用いてもよいし、2種類以上併用してもよい。さらに必要に応じてシリカゲルやアルミナ、ポリマー等の担体に担持して用いてもよい。
化合物(2)におけるX1及びX2はそれぞれ独立して、官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
すなわち化合物(2)におけるX1及びX2はそれぞれ独立して、水素原子;ハロゲン原子;炭素数1〜12のアルキル基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜12のアルキル基;炭素数1〜12のアルコキシ基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜12のアルコキシ基;炭素数5〜20のアリール基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数5〜20のアリール基;炭素数5〜20のアリールオキシ基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数5〜20のアリールオキシ基;炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基;炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基;炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基;酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基;炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基;又は、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただしX1及びX2の両方が水素原子である場合を除く。
上記基のうち炭素原子を有する基は、後述するように炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有していてもよい。
すなわち化合物(2)とは、二重結合を構成する炭素原子の一方に2個のフッ素原子が結合した、[CF2=C]という部分構造を有するオレフィン化合物である。
官能基(vii):炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する官能基(v)。
より好ましくはX1が水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基、又は炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基;X2がハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数5〜20のアリール基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基、又は炭素原子と炭素原子の間にエーテル性酸素原子を有する炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基の組み合わせである。
化合物(7)におけるA3〜A6はそれぞれ独立して、官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。すなわちA3〜A6はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の一価炭化水素基、またはハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基である。
A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。
ただし化合物(7)としては、A3及びA4の両方がハロゲン原子である場合及びA5及びA6の両方がハロゲン原子である場合は除く。すなわち化合物(7)はオレフィン化合物であるが、1,1−ジハロゲノオレフィンは含まれない。
A5及びA6との組合せとして好ましくは、A5が水素原子;A6が水素原子、水素原子、炭素数1〜20の一価炭化水素基、またはハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基の組み合わせ。
これらのうち化合物(7)として、特に好ましい具体例としては、下記に示す化合物が挙げられる。
本発明のオレフィンメタセシスにより得られる、含フッ素化合物(10)〜化合物(13)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
本発明はオレフィンメタセシスによる含フッ素オレフィンの製造方法に関するものであり、典型的には、異なる2種類のオレフィンとルテニウム−カルベン錯体を接触させることによってオレフィンメタセシスを行い、原料とは異なるオレフィンを得るものである。
また原料となるオレフィンは微量の不純物(例えば過酸化物等)を含むことがあるので、目的物収率向上の点で精製してもよい。精製方法については特に制限はない。例えば文献(Armarego,W.L.F.et al.,Purification of Laboratory Chemicals(Sixth Edition),2009,Elsevier)記載の方法に従って行うことができる。
原料となる含フッ素オレフィンのうち、二重結合を構成する炭素原子にフッ素原子が結合しているオレフィン(上述の化合物(2))としては、末端オレフィンを用いる。すなわちテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、1,1−ジフルオロ−2−置換オレフィン、1,1,2−トリフルオロ−2−置換オレフィン、1,1−ジフルオロ−2,2−二置換オレフィン等が好適に例示できる。目的物収率向上の点で、原料となる含フッ素オレフィンは脱気及び脱水されたものを用いることが好ましい。脱気操作について、特に制限はないが、凍結脱気等を行うことがある。脱水操作について、特に制限はないが、通常モレキュラーシーブ等と接触させる。原料となる含フッ素オレフィンについて、前記脱気及び脱水操作は通常ルテニウム−カルベン錯体と接触させる前に行う。
また原料となる含フッ素オレフィンは微量の不純物(例えばフッ化水素等)を含むことがあるので、目的物収率向上の点で精製してもよい。精製方法については特に制限はない。例えば文献(Armarego,W.L.F.et al.,Purification of Laboratory Chemicals(Sixth Edition),2009,Elsevier)記載の方法に従って行うことができる。
原料となる両オレフィンのモル比に特に限定はないが、通常基準となるオレフィン1モルに対して、もう一方のオレフィンを0.01〜100モル程度用い、好ましくは0.1〜10モル程度用いる。
試薬として投入する場合、市販のルテニウム−カルベン錯体をそのまま用いてもよく、あるいは市販試薬から公知の方法で合成した市販されていないルテニウム−カルベン錯体を用いてもよい。
系内で発生させる場合、公知の方法で前駆体となるルテニウム錯体から調製したルテニウム−カルベン錯体を本発明に用いることができる。
なお、目的物収率向上の点で、前記溶媒は脱気及び脱水されたものを用いることが好ましい。脱気操作について、特に制限はないが、凍結脱気等を行うことがある。脱水操作について、特に制限はないが、通常モレキュラーシーブ等と接触させる。前記脱気及び脱水操作は通常ルテニウム−カルベン錯体と接触させる前に行う。
オレフィンとルテニウム−カルベン錯体を接触させる相としては、特に制限はないが、反応速度の点で、通常は液相が用いられる。原料となるオレフィンが反応条件下で気体の場合、液相で実施するのが難しいため、気−液二相で実施することもできる。なお、液相で実施する場合には溶媒を用いることができる。このとき用いる溶媒としては、上記、ルテニウム−カルベン錯体の溶解又は懸濁に用いた溶媒と同様のものを利用することができる。なお、原料となるオレフィンのうち少なくとも一方が反応条件下で液体の場合、無溶媒で実施できることがある。
オレフィンとルテニウム−カルベン錯体を接触させる時間としては、特に制限はないが、通常1分〜48時間の範囲で実施される。
オレフィンとルテニウム−カルベン錯体を接触させる圧力としては、特に制限はないが、加圧下でも、常圧下でもよいし、減圧下でもよい。通常0.001〜10MPa程度、好ましくは0.01〜1MPa程度である。
本実施例において、触媒は、特に記載しない場合においては、市販品をそのまま反応に用いた。溶媒(ベンゼン、ベンゼン−d6及びm−キシレン−d10)及び内部標準物質(m−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、p−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン及びα,α,α−トリフルオロメチルベンゼン)は、特に記載しない場合においては、市販品をあらかじめ凍結脱気したあと、モレキュラーシーブ4Aで乾燥してから反応に用いた。<評価方法>
本実施例において、合成した化合物の構造は日本電子株式会社製の核磁気共鳴装置(JNM−AL300)により1H−NMR、19F−NMR、13C−NMR測定を行うことで同定した。また、分子量は株式会社島津製作所製のガスクロマトグラフ質量分析計(GCMS−QP5000V2またはGCMS−QP2010Ultra)を用いて、電子イオン化法(EI)または化学イオン化法(CI)により求めた。
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリドとテトラフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、((1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド(31.8mg、0.0375mmol)とベンゼン−d6(1.5mL)を30mL耐圧反応容器に量り入れた。−78℃で冷却して内溶液を凍結させ、内部を約1mmHgまで減圧した。その後室温で、テトラフルオロエチレン/窒素混合ガス(60/40体積%)を1.7atm(テトラフルオロエチレン分圧として1.0atm)まで導入した。
反応容器を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMRを測定して、β,β−ジフルオロスチレン及び(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリドの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
1H−NMR(ベンゼン−d6、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)4.81(1H、dd、J=26Hz,4Hz)、6.98−7.06(5H、m).
19F−NMR(ベンゼン−d6、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−83.3(1F、dd、J=32Hz,26Hz)、−84.9(1F、dd、J=32Hz,4Hz).
GC−MS(EI):M+=140.
1H−NMR(ベンゼン−d6、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)1.00−1.36(15H、br m)、1.45−1.69(9H、br m)、1.82−1.98(6H、br m)、2.12(3H、s)、2.12(3H、s)、2.13(3H、s)、2.63−2.67(3H、br m)、2.65(6H、s)、2.73(6H、s)、3.29(4H、s)、6.82(2H、s)、6.83(2H、s).
19F−NMR(ベンゼン−d6、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−217.0(2F).
13C−NMR(ベンゼン−d6、75MHz、残留溶媒ピーク基準)δ(ppm)19.1、20.3、21.2、26.6、28.1、28.2、29.8、30.0、32.9、33.1、51.5、52.3、127.7、128.1、128.4、129.8、130.2、134.3、136.5、138.6、138.7、139.3、216.8(d、J=85Hz)、217.8(td、J=428Hz,14Hz).
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリドとクロロトリフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド(31.8mg、0.0375mmol)とベンゼン−d6(1.5mL)を30mL耐圧反応容器に量り入れた。−78℃で冷却して内溶液を凍結させ、内部を約1mmHgまで減圧した。その後室温で、クロロトリフルオロエチレンを1.0atmまで導入した。
反応容器を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定して、β,β−ジフルオロスチレン及びβ−クロロ−β−フルオロスチレン(E/Z混合物)の生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
1H−NMR(CDCl3、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)5.42(1H、d、J=30Hz)、7.20−7.45(5H、m).
19F−NMR(CDCl3、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−74.4(1F、d、J=30Hz).
GC−MS(EI):M+=156.
(Z)−β−クロロ−β−フルオロスチレン
1H−NMR(CDCl3、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)6.00(1H、d、J=13Hz)、7.20−7.45(5H、m).
19F−NMR(CDCl3、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−71.5(1F、d、J=13Hz).
GC−MS(EI):M+=156.
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリドとヘキサフルオロプロピレンのメタセシス
窒素雰囲気下、(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド(5.1mg、0.006mmol)及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.06mmol)を溶かしたm−キシレン−d10(0.16mL)を耐圧NMR測定管に量り入れた。液体窒素で冷却して内溶液を凍結させ、内部を約1mmHgまで減圧した。その後室温で、ヘキサフルオロプロピレン(1.0atm、1.35mL、0.06mmol)を導入した。
NMR測定管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。その後、さらに100℃で1時間、140℃で1時間の順で加熱した。反応の進行をNMR測定で追跡して、β−フルオロ−β−トリフルオロメチルスチレン(E/Z混合物)の生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
GC−MS(CI):[M+H]+=191.
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリドと化合物Aのメタセシス
窒素雰囲気下、磁気攪拌子を備えた20mLナスフラスコの中に化合物A(CF2=CF−O−CF2CF(CF3)−O−CF2CF2CF3:864mg、2mmol)、((1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド(10mol%、0.2mmol、169.8mg)、トルエン(市販脱水品、4mL)を加えた。前記混合物を凍結脱気してから、100℃で2時間加熱した。
加熱終了後、反応溶液のNMR測定を行い、β,β−ジフルオロスチレン及び(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリドの生成を確認した。また、溶媒を減圧留去して得た粗生成物から、シリカゲルカラムクロマトグラフィーとリサイクル分取HPLCを用いて化合物B及び化合物C(PhCH=CF−O−CF2CF(CF3)−O−CF2CF2CF3)を単離した。化合物B及びCは互いに幾何異性体(E/Z)であり、合わせた単離収率は化合物A基準で11%であった。
これら一連の反応を、化合物A〜化合物Cの構造と共に以下に示す。
(化合物B)
1H−NMR(CDCl3、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)5.59(1H、d、J=27Hz)、7.27−7.46(5H、m).
19F−NMR(CDCl3、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−80.4(3F)、−81.7(3F)、−82.0(1F)、−82.2(1F)、−82.7(1F)、−84.8(2F)、−130.0(2F)、−145.4(1F).
GC−MS(EI):M+=472.
(化合物C)
1H−NMR(CDCl3、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)5.87(1H、d、J=7Hz)、7.26−7.40(5H、m).
19F−NMR(CDCl3、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−80.1(3F)、−81.7(4F)、−82.1(1F)、−83.1(1F)、−83.3(1F)、−84.9(1F)、−129.9(2F)、−145.0(1F).
GC−MS(EI):M+=472.
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリドと酢酸ビニルのメタセシス
窒素雰囲気下、NMR測定管の中に、酢酸ビニル(8.6mg、0.1mmol)、公知の方法(非特許文献3)を参考にして合成した(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリド(10mol%、0.01mmol、8.1mg)、m−キシレン−d10(0.6mL)を加えた。均一に混合した後、60℃で1時間加熱した。その後、さらに100℃で1時間、140℃で1時間の順で加熱した。反応の進行をNMR測定で追跡して、140℃、1時間加熱後にフッ化ビニリデンの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
19F−NMR(m−キシレン−d10、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−81.6−−81.9(2F、m).
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリドとエチルビニルエーテルのメタセシス
窒素雰囲気下、NMR測定管の中に、エチルビニルエーテル(7.2mg、0.1mmol)、公知の方法(非特許文献3)を参考にして合成した(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリド(10mol%、0.01mmol、8.1mg)、m−キシレン−d10(0.6mL)を加えた。均一に混合した後、60℃で1時間加熱した。その後、さらに100℃で1時間、140℃で1時間の順で加熱した。反応の進行をNMR測定で追跡して、60℃、1時間加熱後にフッ化ビニリデンの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリドとβ−エトキシスチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、NMR測定管の中に、公知の方法を参考にして合成したβ−エトキシスチレン(E/Z混合物、14.8mg、0.1mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、公知の方法(非特許文献3)を参考にして合成した(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリド(10mol%、0.01mmol、8.1mg)、及びm−キシレン−d10(0.6mL)を加えた。均一に混合した後、60℃で1時間加熱した。その後、さらに100℃で1時間、140℃で1時間の順で加熱した。反応の進行をNMR測定で追跡して、β,β−ジフルオロスチレンの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリドによる(2−エチルヘキシル)ビニルエーテルとテトラフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、公知の方法(非特許文献3)を参考にして合成した(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ジフルオロメチリデンルテニウムジクロリド(10mol%、0.006mmol)、(2−エチルヘキシル)ビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びm−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.06mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.17mL)を耐圧NMR測定管に量り入れた。液体窒素で冷却して内溶液を凍結させ、内部を約1mmHgまで減圧した。その後室温で、テトラフルオロエチレン(1.0atm、1.35mL、0.06mmol)を導入した。
NMR測定管を60℃で加熱し、その温度で24時間反応させた。反応の進行をNMR測定で追跡して、フッ化ビニリデン及び(2,2−ジフルオロビニル)(2’−エチルヘキシル)エーテルの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。また19F−NMRスペクトル(内部標準物質m−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)から算出した触媒回転数は6.5であった。
市販ルテニウム触媒によるブチルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、市販ルテニウム触媒(2mol%、0.0012mmol)、ブチルビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.6mL)を耐圧NMR測定管に量り入れた。その後、NMR測定管の気相部をテトラフルオロエチレン(1.0atm、2.7mL、0.12mmol)で置換した。
NMR測定管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定して、フッ化ビニリデン及びブチル(2,2−ジフルオロビニル)エーテルの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
また、市販のルテニウム触媒の各構造9A〜9Jと、19F−NMRスペクトル(内部標準物質p−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)から算出した触媒回転数(1時間あたりの触媒回転頻度)を表1に示す。
UmicoreM73SIPr触媒によるブチルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.006mmol)、ブチルビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.6mL)をNMR測定管に量り入れた。その後、NMR測定管の気相部をテトラフルオロエチレン(1.0atm、2.7mL、0.12mmol)で置換した。
NMR管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定して、ブチル(2,2−ジフルオロビニル)エーテル及びフッ化ビニリデンの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。また19F−NMRスペクトル(内部標準物質p−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)から算出した触媒回転数(1時間あたりの触媒回転頻度)は2.5であった。
UmicoreM73SIPr触媒によるブチルビニルエーテルとクロロトリフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.006mmol)、ブチルビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.6mL)をNMR測定管に量り入れた。その後、NMR測定管の気相部をクロロトリフルオロエチレン(1.0atm、2.7mL、0.12mmol)で置換した。
NMR管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、NMR及びGC−MSを測定して、ブチル(2,2−ジフルオロビニル)エーテル、ブチル(2−クロロ−2−フルオロビニル)エーテル(E/Z混合物)、1−クロロ−1−フルオロエチレン及びフッ化ビニリデンの生成を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。また19F−NMRスペクトル(内部標準物質p−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)から算出した触媒回転数(1時間あたりの触媒回転頻度)は2.2であった。
UmicoreM73SIPr触媒によるブチルビニルエーテルとヘキサフルオロプロピレンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.006mmol)、ブチルビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.6mL)をNMR測定管に量り入れた。その後、NMR測定管の気相部をヘキサフルオロプロピレン(1.0atm、2.7mL、0.12mmol)で置換した。
NMR測定管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定して、ブチル(2,3,3,3−テトラフルオロプロペン−1−イル)エーテル(E/Z混合物)及びフッ化ビニリデンの生成を確認した。なおこのときブチル(2,2−ジフルオロビニル)エーテル、及び2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペンの生成はいずれも認められなかった。
これら一連の反応を以下に示す。また19F−NMRスペクトル(内部標準物質p−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)から算出した触媒回転数(1時間あたりの触媒回転頻度)は0.6であった。
UmicoreM73SIPr触媒によるブチルビニルエーテルとトリフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.006mmol)、ブチルビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.6mL)をNMR測定管に量り入れた。その後、NMR測定管の気相部をトリフルオロエチレン/窒素混合ガス(80/20体積%、1.0atm、2.7mL、トリフルオロエチレンとして0.096mmol)で置換した。
NMR測定管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定して、ブチル(2−フルオロビニル)エーテル(E/Z混合物)及びフッ化ビニリデンの生成を確認した。なおこのときブチル(2,2−ジフルオロビニル)エーテル、及びフッ化ビニルの生成はいずれも認められなかった。
これら一連の反応を以下に示す。また19F−NMRスペクトル(内部標準物質p−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン)から算出した触媒回転数(1時間あたりの触媒回転頻度)は3.2であった。
UmicoreM73SIPr触媒によるドデシルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.10mmol、82.6mg)、ベンゼン(5.0mL)、あらかじめ水酸化カリウムで乾燥したドデシルビニルエーテル(1.0mmol、212.4mg)及びα,α,α−トリフルオロメチルベンゼン(内部標準物質、0.33mmol、48.7mg)を30mL耐圧反応容器に量り入れた。液体窒素で冷却して内溶液を凍結させ、内部を約1mmHgまで減圧した。その後室温でテトラフルオロエチレン(8.2atm、10mmol)を導入した。
前記反応容器を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、得られた粗生成物から、シリカゲルカラムクロマトグラフィー及びリサイクル分取HPLCを用いて(2,2−ジフルオロビニル)ドデシルエーテルを単離した(0.145g、0.58mmol、58%)。このとき触媒回転数は5.8であった。
これら一連の反応を以下に示す。
1H−NMR(ベンゼン−d6、300MHz、テトラメチルシラン基準):δ(ppm)0.92(3H、t、J=7Hz)、1.14−1.41(20H、br m)、3.22(2H、t、J=7Hz)、5.19(1H、dd、J=16Hz,3Hz).
19F−NMR(ベンゼン−d6、283MHz、トリクロロフルオロメタン基準):δ(ppm)−102.1(1F、dd、J=82Hz,16Hz)、−122.6(1F、dd、J=82Hz,3Hz).
13C−NMR(ベンゼン−d6、75MHz、残留溶媒ピーク基準):δ(ppm)14.3(s)、23.2(s)、26.0(s)、29.6(s)、29.7(s)、29.9(s)、30.0(s)、30.1(s)、30.1(s)、30.1(s)、32.4(s)、73.5(dd、J=2Hz,2Hz)、108.5(dd、J=53Hz,15Hz)、155.8(dd、J=288Hz,274Hz).GC−MS(EI):M+=248.
UmicoreM73SIPr触媒によるβ−エトキシスチレンとテトラフルオロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.006mmol)、公知の方法を参考にして合成したβ−エトキシスチレン(E/Z混合物、0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたm−キシレン−d10(0.6mL)をNMR測定管に量り入れる。その後、NMR測定管の気相部をテトラフルオロエチレン(1.0atm、2.7mL、0.12mmol)で置換する。
NMR管を140℃で加熱し、その温度で1時間反応させる。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定して、β,β−ジフルオロスチレン及び(2,2−ジフルオロビニル)エチルエーテルの生成を確認する。
これら一連の反応を以下に示す。
UmicoreM73SIPr触媒によるドデシルビニルエーテルと含フッ素オレフィンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.10mmol、82.6mg)、ベンゼン(5.0mL)及びあらかじめ水酸化カリウムで乾燥したドデシルビニルエーテル(1.0mmol、212.4mg)を100mL耐圧反応容器に量り入れた。アセトン−ドライアイス浴で冷却して内溶液を凍結させ、内部を約1mmHgまで減圧した。その後室温で含フッ素オレフィン(2.0atm、10mmol)を導入した。
前記反応容器を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、得られた粗生成物にp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、1.0mmol、214.1mg)を加えてから0.1mLを抜き取った。抜き取った溶液をベンゼン−d6で希釈してNMRを測定することで、反応の進行を確認した。
これら一連の反応を以下に示す。
また、原料として用いた含フッ素オレフィンの各構造16A〜16Dと、19F−NMRスペクトルから算出した反応生成物の収率及び触媒回転数(1時間あたりの触媒回転頻度)を表2に示す。
[16A](2,2−ジフルオロビニル)ドデシルエーテル:実施例14に記載と同じ。
[16B](2−クロロ−2−フルオロビニル)ドデシルエーテル(E/Z異性体)
minor isomer:−107.4(1F,d,J=18Hz)
major isomer:−128.3(1F,s).
[16C](2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペニル)ドデシルエーテル(E/Z異性体)
minor isomer:−67.6(3F,d,J=12Hz),−181.7(1F,dq,J=9Hz,12Hz).
major isomer:−70.3(3F,d,J=16Hz),−165.4(1F,dq,J=19Hz,16Hz).
[16D](2−フルオロビニル)ドデシルエーテル(E/Z異性体)
minor isomer:−186.6(1F,dd,J=81Hz,8Hz).
major isomer:−162.9(1F,dd,J=76Hz,27Hz).
UmicoreM73SIPr触媒によるブチルビニルエーテルとフッ化ビニリデンのメタセシス
窒素雰囲気下、UmicoreM73SIPr触媒(10mol%、0.006mmol)、ブチルビニルエーテル(0.06mmol、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したもの)、及びp−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(内部標準物質、0.02mmol)を溶かしたベンゼン−d6(0.6mL)をNMR測定管に量り入れた。その後、NMR測定管の気相部をフッ化ビニリデン(1.0atm、2.7mL、0.12mmol)で置換した。
NMR測定管を60℃で加熱し、その温度で1時間反応させた。反応終了後、内容液のNMR及びGC−MSを測定したが、ブチル(2,2−ジフルオロビニル)エーテルの生成は認められなかった。
これら一連の反応を以下に示す。
(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリドとテトラクロロエチレンのメタセシス
窒素雰囲気下、NMR測定管の中に、あらかじめ凍結脱気してモレキュラーシーブ4Aで乾燥したテトラクロロエチレン(16.6mg、0.1mmol)、(1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド(10mol%、0.01mmol、8.5mg)、及びm−キシレン−d10(0.6mL)を加えた。均一に混合した後、60℃で1時間加熱した。その後、さらに100℃で1時間、140℃で1時間の順で加熱した。反応の進行をNMR測定で追跡したが、加熱温度が高くなるにしたがい、触媒の分解が観測されただけだった。以上のことから本反応条件下ではテトラクロロエチレンのオレフィンメタセシスは進行しないと結論した。
これら一連の反応を以下に示す。
Claims (13)
- 下記式(1)で表される化合物、下記式(3)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、下記式(8)で表される化合物、及び下記式(9)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の存在下、下記式(2)で表される化合物と下記式(7)で表される化合物を反応させることにより、下記式(10)で表される化合物、下記式(11)で表される化合物、下記式(12)で表される化合物及び下記式(13)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を製造する方法。
ただし、式中の記号は以下の意味を表し、前記式(7)で表される化合物はビニル位にヘテロ原子を有する化合物である。
[L]は配位子である。
A1〜A6はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A1及びA2は互いに結合して環を形成してもよい。A3及びA4は互いに結合して環を形成してもよい。A5及びA6は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、A1及びA2の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A3及びA4の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。A5及びA6の一方がハロゲン原子である場合、他方は官能基(i)、官能基(iii)、及び官能基(iv)からなる群から選ばれる官能基である。
X1及びX2はそれぞれ独立して、下記官能基(i)、官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基であり、互いに結合して環を形成してもよい。ただし、前記X1及びX2の一方が水素原子である場合、他方は官能基(ii)、官能基(v)、及び官能基(vi)からなる群から選ばれる官能基である。
官能基(i):水素原子。
官能基(ii):ハロゲン原子。
官能基(iii):炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(iv):ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む炭素数1〜20の一価炭化水素基。
官能基(v):炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数5〜20のアリール基、炭素数5〜20のアリールオキシ基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12の(ペル)ハロゲン化アルコキシ基、炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリール基、及び炭素数5〜20の(ペル)ハロゲン化アリールオキシ基からなる群から選ばれる官能基。
官能基(vi):酸素原子、窒素原子、イオウ原子、リン原子、及びケイ素原子からなる群から選ばれる原子を1以上含む前記官能基(v)。 - 前記式(1)で表される化合物がルテニウム−カルベン錯体である、請求項1に記載の製造方法。
- A1及びA2の一方が水素原子であり、他方が前記官能基(iii)または前記官能基(iv)である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記式(3)で表される化合物及び前記式(4)で表される化合物が、前記式(1)で表される化合物と前記式(2)で表される化合物との反応生成物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記式(8)で表される化合物及び前記式(9)で表される化合物が、前記式(3)で表される化合物または前記式(4)で表される化合物と前記式(7)で表される化合物との反応生成物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記式(2)で表される化合物が、X1がフッ素原子であり、X2が水素原子、フッ素原子、塩素原子またはトリフルオロメチル基である化合物である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記式(2)で表される化合物がテトラフルオロエチレンである、請求項6に記載の製造方法。
- 前記式(7)で表される化合物が、一置換オレフィン、および、1,2−二置換オレフィンの少なくともいずれか一方の化合物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記一置換オレフィンまたは1,2−二置換オレフィンにおける官能基が、前記官能基(iii)または前記官能基(iv)である、請求項8に記載の製造方法。
- 前記式(1)で表される化合物と前記式(2)で表される化合物とを接触させて前記式(3)で表される化合物及び前記式(4)で表される化合物の少なくともいずれかの化合物を得て、次いで前記得られた化合物に前記式(7)で表される化合物を接触させる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記式(3)で表される化合物及び前記式(4)で表される化合物の少なくともいずれかと前記式(7)で表される化合物を接触させて前記式(8)で表される化合物及び前記式(9)で表される化合物の少なくともいずれかの化合物を得て、さらに前記得られた化合物に前記式(2)で表される化合物を接触させる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記式(8)で表される化合物及び前記式(9)で表される化合物の少なくともいずれ
かと前記式(2)で表される化合物を接触させて前記式(3)で表される化合物及び前記式(4)で表される化合物の少なくともいずれかの化合物を得て、さらに前記得られた化合物に前記式(7)で表される化合物を接触させる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記式(2)で表される化合物と前記式(7)で表される化合物とを前記式(1)で表される化合物に接触させる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。
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