JP6643735B2 - 含フッ素α−ケトカルボン酸エステル類の実用的な製造方法 - Google Patents
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Classifications
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Description
また、化合物[5]は、化合物[3]と同等の反応性を有すること(参考例4から6を参照)、更に化合物[5]は、長期保管においても化合物[3]に比べて優れていることを見出した。この様に、化合物[5]は、化合物[3]の合成等価体として有効に機能し得るものである。
一般式[1]で示される含フッ素α−ヒドロキシカルボン酸エステルを“組成の質量百分率が21質量%以上の次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウム”と反応させることにより、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を製造する方法。
“組成の質量百分率が31質量%以上の次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウム”と反応させることを特徴とする、発明1に記載の方法。
NaClO・5H2OまたはCa(ClO)2・nH2O[式中、nは0から3の整数を表す。]と反応させることを特徴とする、発明1に記載の方法。
一般式[1]で示される含フッ素α−ヒドロキシカルボン酸エステルのR1が水素原子であることを特徴とする、発明1乃至3の何れかに記載の方法。
相間移動触媒の存在下に反応させることを特徴とする、発明1乃至4の何れかに記載の方法。
反応溶媒を用いずに反応させることを特徴とする、発明1乃至5の何れかに記載の方法。
発明1乃至6の何れかに記載の方法により、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を製造し、次に該エステル・水和物を脱水剤と反応させることにより、一般式[3]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステルを製造する方法。
脱水剤が五酸化二リンまたは濃硫酸であることを特徴とする、発明7に記載の方法。
発明1乃至6の何れかに記載の方法により、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を製造し、次に該エステル・水和物を、一般式[4]で示される低級アルコールと反応させることにより、一般式[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを製造する方法。
一般式[4]で示される低級アルコールのR3がメチル基またはエチル基であることを特徴とする、発明9に記載の方法。
一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のR2と、一般式[4]で示される低級アルコールのR3が同一のアルキル基であることを特徴とする、発明9または10に記載の方法。
発明1乃至6の何れかに記載の方法により、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を製造し、次に該エステル・水和物を、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルと反応させることにより、一般式[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを製造する方法。
一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3がメチル基またはエチル基であることを特徴とする、発明12に記載の方法。
一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のR2と、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3が同一のアルキル基であることを特徴とする、発明12または13に記載の方法。
酸触媒の存在下に反応させることを特徴とする、発明9乃至14の何れかに記載の方法。
発明9乃至15の何れかに記載の方法により、一般式[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを製造し、次に該エステル・ヘミケタールを脱アルコール剤と反応させることにより、一般式[3]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステルを製造する方法。
脱アルコール剤が五酸化二リンまたは濃硫酸であることを特徴とする、発明16に記載の方法。
本工程は、一般式[1]で示される含フッ素α−ヒドロキシカルボン酸エステルを“組成の質量百分率が21質量%以上の次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウム”と反応させることにより、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を製造する工程である。
該アルキル基は、炭素数1から12の、直鎖もしくは分枝の鎖式または環式(炭素数3以上の場合)である。該アラルキル基は、炭素数1から12であり、アルキル部位は、直鎖もしくは分枝の鎖式または環式(炭素数9以上の場合)である。該ハロゲン化物イオンは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンである。
本工程は、酸化工程で製造した、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を脱水剤と反応させることにより、一般式[3]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステルを製造する工程である。
該アルキル基は、炭素数1から12の、直鎖もしくは分枝の鎖式または環式(炭素数3以上の場合)である。該アラルキル基は、炭素数1から12であり、アルキル部位は、直鎖もしくは分枝の鎖式または環式(炭素数9以上の場合)である。
本工程は、酸化工程で製造した、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物を、一般式[4]で示される低級アルコールまたは、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルと反応させることにより、一般式[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを製造する工程である。特に、一般式[4]で示される低級アルコールと反応させる場合をヘミケタール化工程−1とし、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルと反応させる場合をヘミケタール化工程−2とする。
一般式[4]で示される低級アルコールのR3は、炭素数1から4のアルキル基を表す。該アルキル基は、直鎖もしくは分枝の鎖式または環式(炭素数3以上の場合)である。その中でも炭素数1から3のものが好ましく、メチル基およびエチル基が特に好ましい。
一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3は、炭素数1から4のアルキル基を表す。該アルキル基は、直鎖もしくは分枝の鎖式または環式(炭素数3以上の場合)である。その中でも炭素数1から3のものが好ましく、メチル基およびエチル基が特に好ましい。
本工程は、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のgem−ジオール基をヘミケタール基に変換する工程であるが、副反応として上記のエステル交換が起こり得る。当然、好適な反応条件を採用することにより、副反応を最小限に制御することができるが、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のR2と、一般式[4]で示される低級アルコールまたは、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3を同一のアルキル基に揃えることで実質的に回避することができ、好ましい態様となる(例えば、R2とR3を共にメチル基またはエチル基に揃える、実施例5と6を参照)。
本分解物は、本工程を通して、一般式[10a]、[10b]、[10c]または[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールに変換することができる。
一般式[9a]または[9b]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸・水和物またはヘミケタールは、脱水工程または脱アルコール工程の原料基質に成り得ないが、一般式[10a]、[10b]、[10c]または[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールは、脱アルコール工程の原料基質に成り得る。この様な場合に、一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のR2と、一般式[4]で示される低級アルコールまたは、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3を同一のアルキル基に揃えることにより、一般式[10a]、[10b]、[10c]および[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを同一の化合物に収束させることができる。よって、該化合物を経由することにより、一般式[3]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステルの回収率を改善することができ(前記)、好ましい態様となる(例えば、R2とR3をメチル基に揃える、実施例7を参照)。
本工程は、ヘミケタール化工程で製造した、一般式[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを脱アルコール剤と反応させることにより、一般式[3]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステルを製造する工程である。
アセトニトリル58mL(1.0mL/mmol)に、3,3,3−トリフルオロ乳酸エチル10g(58mmol、1.0eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O11g(67mmol、1.2eq)を加えて20℃で30分間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であり、選択率は98%であった。反応終了液に、チオ硫酸ナトリウム五水和物0.38g(1.5mmol、0.026eq)を加えて攪拌し、残存する酸化剤をクエンチした。さらに、炭酸水素ナトリウム0.33g(3.9mmol、0.067eq)と硫酸ナトリウム10g(70mmol、1.2eq)を加えて攪拌し、固形分を濾過で取り除いた。濾液を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・水和物が56mmol(定量収率97%)含まれていた。濾液の単蒸留(〜48℃/0.5kPa)により、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・水和物7.6gを得た。19F−NMR純度は99%であり(40mmol)、トータル収率は69%であった。
3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・水和物の1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;1.38(t、3H)、4.41(q、2H)、gem−ジオール基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;78.6(s、3F)。
本実施例では、目的物のエステル基が加水分解された副生成物は全く観測されず、トリフルオロ酢酸の副生量は1%未満であった。
酢酸エチル6.0mL(1.0mL/mmol)に、3,3,3−トリフルオロ乳酸エチル1.0g(5.8mmol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩0.098g(0.29mmol、0.050eq)を加えて溶解した。さらに、Ca(ClO)2・3H2O1.2g(6.1mmol、1.1eq)を加えて室温で終夜攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は98%であり、選択率は93%であった。
3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・水和物の1H−NMRと19F−NMRは、実施例1のものと一致した。
本実施例では、目的物のエステル基が加水分解された副生成物は全く観測されず、トリフルオロ酢酸の副生量は3%であった。
酢酸エチル270mL(1.0mL/mmol)に、3,3−ジフルオロ乳酸メチル38g(270mmol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩4.6g(14mmol、0.052eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O49g(300mmol、1.1eq)を加えて15℃で3時間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であり、選択率は95%であった。反応終了液に、10%亜硫酸ナトリウム水溶液69g(55mmol、0.20eq)を加えて攪拌し、残存する酸化剤をクエンチした。回収した有機層を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物が200mmol(定量収率74%)含まれていた。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物の1H−NMRと19F−NMRは、非特許文献3のものと一致した。
本実施例では、目的物のエステル基が加水分解された副生成物は全く観測されず、ジフルオロ酢酸の副生量は2%であった。また、α位の水素原子がクロル化された副生成物も全く観測されなかった。
3,3−ジフルオロ乳酸エチル1.0g(6.5mmol、1.0eq)に、テトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩0.11g(0.32mmol、0.049eq)とNaClO・5H2O1.2g(7.3mmol、1.1eq)を加えて30℃で30分間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は96%であり、選択率は97%であった。反応終了液のクーゲルロール蒸留(〜130℃/0.8kPa)により、3,3−ジフルオロピルビン酸エチル・水和物0.93gを得た。19F−NMR純度は94%(5.1mmol)であり、トータル収率は78%であった。
3,3−ジフルオロピルビン酸エチル・水和物の1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;1.34(t、3H)、4.18(br、2H)、4.35(q、2H)、5.88(t、1H)。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒:重クロロホルム)、δ ppm;26.5(d、2F)。
本実施例では、目的物のエステル基が加水分解された副生成物は全く観測されず、ジフルオロ酢酸の副生量は1%であった。また、α位の水素原子がクロル化された副生成物も全く観測されなかった。
エタノール25g(540mmol、20eq)に、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・水和物5.0g(27mmol、1.0eq)を加えて室温で2日間攪拌した。反応終了液の単蒸留(〜44℃/1.5kPa)により、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・エチルヘミケタール3.9gを得た。1H−NMRによる目的物とエタノールのモル比は10:1であり、19F−NMR純度は98%(19mmol)であり、トータル収率は70%であった。
3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・エチルヘミケタールの19F−NMRを以下に示す。
19F−NMR(基準物質;トリクロロフルオロメタン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;−81.9(s、3F)。
オルトギ酸トリメチル2.7g(25mmol、0.96eq)に、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物4.0g(26mmol、1.0eq)と硫酸0.25g(2.5mmol、0.096eq)を加えて室温で2時間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であった。反応終了液の単蒸留(〜59℃/2.1kPa)により、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタール2.8gを得た。1H−NMRによる目的物とメタノールのモル比は55:8であり、19F−NMR純度は97%(18mmol)であり、トータル収率は69%であった。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタールの19F−NMRは、非特許文献3のものと一致した。
水59mmol(カールフィッシャー法で測定)を含む3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物の長期保管品(合計32mmol、1.0eq、副生成物としてジフルオロ酢酸を含む)に、オルトギ酸トリメチル9.9g(93mmol、2.9eq)と硫酸0.74g(7.5mmol、0.23eq)を加えて室温で終夜攪拌した。反応終了液を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタールとジフルオロ酢酸メチルがそれぞれ26mmol、1.1mmol(合計27mmol)含まれていた。また、反応終了液に水は0.39mmol含まれていた。反応終了液の単蒸留(〜60℃/0.6kPa)により、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタールと3,3−ジフルオロピルビン酸メチルそれぞれ19mmol、4.7mmolを得た。留出液に水は0.12mmol含まれていた。また、ジフルオロ酢酸メチルは単蒸留により取り除くことができた。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタールの19F−NMRは、実施例6のものと同等であった。また、3,3−ジフルオロピルビン酸メチルの1H−NMRと19F−NMRは、非特許文献3のものと一致した。
アセトニトリル730mL(350mL/mol)に、3,3−ジフルオロ乳酸メチル300g(2.1mol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩37g(0.11mol、0.052eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O390g(2.4mol、1.1eq)を氷冷下で加えて室温で30分間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であり、選択率は96%であった。反応終了液の減圧濃縮により、アセトニトリルを留去した。濃縮残渣に、オルトギ酸トリメチル1600g(15mol、7.1eq)と硫酸11g(0.11mol、0.052eq)を氷冷下で加えて室温で4時間30分攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であった。反応終了液の単蒸留(〜60℃/0.6kPa)により、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタールと3,3−ジフルオロピルビン酸メチルの混合物270gを得た。1H−NMRによる目的物と脱アルコール体のモル比は86:14であり、19F−NMR純度は98%以上(1.6molとする)であり、トータル収率は76%であった。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタールの19F−NMRは、実施例6のものと同等であった。また、3,3−ジフルオロピルビン酸メチルの1H−NMRと19F−NMRは、実施例7のものと一致した。
アセトニトリル4.7mL(1L/mol)に、3−クロロ−3,3−ジフルオロ乳酸メチル0.83g(4.7mmol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩0.08g(0.24mmol、0.05eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O0.94g(5.7mmol、1.2eq)を氷冷下で加えて室温で1時間間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%となった。反応終了液に、10%亜硫酸ナトリウム水溶液1.2g(0.95mmol、0.20eq)を加えて攪拌し、残存する酸化剤をクエンチした。反応液を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、3−クロロ−3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物が4.5mmol(定量収率95%)含まれていた。
3−クロロ−3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物の1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;3.96(s、3H)、gem−ジオール基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;93.8(s、3F)。
アセトニトリル1.9mL(1L/mol)に、3,3、4,4,4−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシブタン酸メチル0.39g(1.9mmol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩0.032g(0.091mmol、0.05eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O0.68g(4.2mmol、2.2eq)を氷冷下で加えて室温で30分間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%となった。反応終了液に、10%亜硫酸ナトリウム水溶液0.48g(0.38mmol、0.20eq)を加えて攪拌し、残存する酸化剤をクエンチした。反応液を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、3,3、4,4,4−ペンタフルオロ−2,2−ジヒドロキシブタン酸メチルが1.3mmol(定量収率71%)含まれていた。
3,3、4,4,4−ペンタフルオロ−2,2−ジヒドロキシブタン酸メチルの1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;3.87(s、3H)、gem−ジオール基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;36.8(s、2F)、82.6(s、3F)。
濃硫酸5.2g(53mmol、2.0eq)を97℃に加熱した。減圧(13.5〜3.3kPa)下に3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・水和物5.0g(27mmol、1.0eq)を滴下しながら留出物を抜き出すことにより、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル1.7gを得た。19F−NMR純度は100%(10mmol)であり、収率は37%であった。
3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチルの1H−NMRと19F−NMRは、特開昭63−035538号公報のものと一致した。
濃硫酸5.7g(58mmol、4.1eq)を97℃に加熱した。減圧(6.6〜2.2kPa)下に3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・エチルヘミケタール3.1g(14mmol、1.0eq)を滴下しながら留出物を抜き出すことにより、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル1.6gを得た。19F−NMR純度は100%(9.4mmol)であり、収率は67%であった。
3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチルの1H−NMRと19F−NMRは、実施例11のものと一致した。
シクロペンチルメチルエーテル2.0mL(0.31mL/mmol)に、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物1.0g(6.4mmol、1.0eq)を加えて溶解した。さらに、ピリジン1.1g(14mmol、2.2eq)とトリフルオロ酢酸無水物1.5g(7.1mmol、1.1eq)を加えて10℃で1時間攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であり、選択率は76%であった。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチルの1H−NMRと19F−NMRは、実施例7のものと一致した。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物0.5g(3.3mmol)と3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタール74.5g(438mmol)の混合物に対して、五酸化二リン31.3g(221mmol、0.5eq)を室温でゆっくりと添加した。添加時の発熱により内温は43℃まで上昇した。その後、さらに80℃で6時間撹拌し、その後単蒸留(81℃/10kPa)を行うことにより、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル54.7gを得た。19F−NMR純度は100%(396mmol)であり、収率は90%であった。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチルの1H−NMRと19F−NMRは、実施例7のものと一致した。
塩化メチレン18mL(2.5mL/mmol)に、3,3−ジフルオロ乳酸メチル1.0g(7.1mmol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウムブロミド0.11g(0.34mmol、0.048eq)を加えて溶解した。さらに、12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液8.8g(14mmol、2.0eq)を加えて28℃で4時間激しく攪拌した(反応は2相系)。反応終了液を分液し、水層を塩化メチレンで抽出して分液した有機層と合わせた。回収した有機層を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物が1.1mmol含まれていた。定量収率は15%であった。因みに、回収した水層を19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;トリフルオロメタンスルホン酸カリウム)で定量したところ、3,3−ジフルオロピルビン酸・水和物とジフルオロ酢酸がそれぞれ1.6mmol、0.6mmol含まれていた。
3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・水和物の1H−NMRと19F−NMRは、実施例3のものと一致した。また、3,3−ジフルオロピルビン酸・水和物の19F−NMRを以下に示す。
19F−NMR(基準物質;トリクロロフルオロメタン、溶媒:重水)、δ ppm;−134.9(d、2F)。
アセトニトリル4.4mL(1.0mL/mmol)に、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール0.50g(4.4mmol、1.0eq)とテトラn−ブチルアンモニウム硫酸水素塩0.074g(0.22mmol、0.050eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O0.86g(5.2mmol、1.2eq)を加えて室温で終夜攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、1,1,1−トリフルオロアセトンまたは該水和物は全く観測されなかった。
アセトニトリル5.2mL(1.0mL/mmol)に、1,1−ジフルオロ−2−プロパノール0.50g(5.2mmol、1.0eq)を加えて溶解した。さらに、NaClO・5H2O1.0g(6.1mmol、1.2eq)を加えて室温で終夜攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、1,1−ジフルオロアセトンまたは該水和物は全く観測されなかった。
3,3,3−トリフルオロ乳酸0.85g(5.9mmol、1.0eq)に、12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液5.9g(9.5mmol、1.6eq)を加えて室温で2時間激しく攪拌した。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は45%であり、トリフルオロ酢酸が27%副生していた。本来の酸化生成物と考えられる3,3,3−トリフルオロピルビン酸・水和物は全く観測されなかった。
水190mL(1.2mL/mmol)に、3,3−ジフルオロ乳酸アミド20g(160mmol、1.0eq)と硫酸78g(800mmol、5.0eq)を加えて100℃で20時間攪拌した。反応終了液を2−メチルテトラヒドロフランで抽出し、回収した有機層を減圧濃縮することにより、3,3−ジフルオロ乳酸16g(130mmol)を得た。収率は81%であった。
メタノール3.8g(120mmol、1.5eq)に、3,3−ジフルオロ乳酸10g(79mmol、1.0eq)、オルトギ酸トリメチル13g(120mmol、1.5eq)と硫酸1.2g(12mmol、0.15eq)を加えて室温で終夜攪拌した。反応終了液の単蒸留(〜44℃/0.6kPa)により、3,3−ジフルオロ乳酸メチル9.7g(69mmol)を得た。収率は87%であった。
3,3−ジフルオロ乳酸メチルの1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;3.87(s、3H)、4.40(ddd、1H)、5.96(dt、1H)、ヒドロキシル基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;31.3(ddd、1F)、32.7(ddd、1F)。
同様にエチルエステル化することにより、3,3−ジフルオロ乳酸エチルを調製することができた。
3,3−ジフルオロ乳酸エチルの1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;1.28(t、3H)、4.28(dq、2H)、4.35(ddd、1H)、5.92(dt、1H)、ヒドロキシル基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;31.3(ddd、1F)、32.8(ddd、1F)。
特許文献2を参考にして参考例1と同様の手法で2−クロロ−2,2−ジフルオロアセトアルデヒドエチルヘミアセタール4.5g(28mmol)から3−クロロ−3,3−ジフルオロ乳酸アミドを調製した。これに水32mL(1.1mL/mmol)と、硫酸13.6g(135mmol、4.8eq)を加えて還流下、80時間攪拌した。反応終了液を2−メチルテトラヒドロフランで抽出し、回収した有機層を硫酸ナトリウムで脱水、濾過後、濾液を減圧濃縮した。得られた濃縮残渣にメタノール10.3g(321mmol)と、オルトギ酸トリメチル4.9g(46.1mmol)と硫酸0.2g(2mmol)を加えて室温で22時間攪拌した。反応終了液の単蒸留(〜48℃/2.8kPa)により、3−クロロ−3,3−ジフルオロ乳酸メチル1.7g(9.7mmol)を得た。収率は35%であった。
3,3−ジフルオロ乳酸メチルの1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;3.93(s、3H)、4.56(dd、1H)、ヒドロキシル基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;99.5(dd、1F)、101.(dd、1F)。
参考例2と同様の手法により2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−メトキシ−1−プロパノール9.0g(49.8mmol)から3,3、4,4,4−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシブタン酸を合成した。これにメタノール23.8g(741mmol)と、オルトギ酸トリメチル10.6g(99.6mmol)と硫酸0.5g(5.1mmol)を加えて室温で終夜攪拌した。その後、オルトギ酸トリメチル5.0g(47.1mmol)を追加してオイルバスで50℃に加熱して2.5時間攪拌した。反応終了液を単蒸留(〜43℃/4.0kPa)により3,3、4,4,4−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシブタン酸メチル5.8g(目的物含量22.0mmol)を得た。収率44%であった。
3,3、4,4,4−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシブタン酸メチルの1H−NMRと19F−NMRを以下に示す。
1H−NMR(基準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;3.93(s、3H)、4.56(dd、1H)、ヒドロキシル基のプロトンは帰属できず。
19F−NMR(基準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;80.1(s、3F)、41.2(ddd、1F)、34.5(ddd、1F)。
トルエン83mL(1.4mL/mmol)に、3,3,3−トリフルオロピルビン酸エチル・メチルヘミケタール12g(59mmol、1.0eq)とエチレンジアミン3.5g(58mmol、0.98eq)を氷冷下で加えて室温で15時間攪拌した(結晶析出)。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であった。反応終了液の減圧濃縮により、トルエンの一部を留去した。析出した結晶を濾過し、トルエンで洗浄して乾燥することにより、下記式で示されるトリフルオロヘミアミナールアミド閉環体11g(60mmol)を得た。収率は定量的であった。
1H−NMR(標準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重ジメチルスルホキシド)、δ ppm;2.81(m、1H)、3.04(m、2H)、3.19(m、1H)、3.36(br、1H)、7.00(br、1H)、8.12(s、1H)。
19F−NMR(標準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重ジメチルスルホキシド)、δ ppm;82.8(s、3F)。
トルエン83mL(1.4mL/mmol)に、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタール10g(59mmol、1.0eq)とエチレンジアミン3.5g(58mmol、0.98eq)を氷冷下で加えて室温で15時間攪拌した(結晶析出)。反応終了液を19F−NMRで分析したところ、変換率は100%であった。反応終了液の減圧濃縮により、トルエンの一部を留去した。析出した結晶を濾過し、トルエンで洗浄して乾燥することにより、下記式で示されるジフルオロヘミアミナールアミド閉環体9.8g(59mmol)を得た。収率は定量的であった。
1H−NMR(標準物質;テトラメチルシラン、溶媒;重ジメチルスルホキシド)、δ ppm;2.81(m、1H)、3.11(m、4H)、5.94(t、1H)、6.50(s、1H)、7.96(s、1H)。
19F−NMR(標準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重ジメチルスルホキシド)、δ ppm;17.7(dd、1F)、36.1(dd、1F)。
トルエン14mL(1.5mL/mmol)に、3,3−ジフルオロピルビン酸メチル・メチルヘミケタール1.6g(9.4mmol、1.0eq)とエチレンジアミン0.58g(9.7mmol、1.0eq)を氷冷下で加えて室温で15時間攪拌した(結晶析出)。さらに、パラトルエンスルホン酸一水和物0.17g(0.89mmol、0.095eq)を加えてディーン・スタークを用いて130℃で3時間共沸脱水した。反応終了液をアセトニトリルで均一溶解して19F−NMRによる内部標準法(内部標準物質;α,α,α−トリフルオロトルエン)で定量したところ、下記式で示されるジフルオロイミノアミド閉環体が0.99g(6.7mmol)含まれていた。定量収率は71%であった。
19F−NMR(標準物質;ヘキサフルオロベンゼン、溶媒;重クロロホルム)、δ ppm;38.0(d、2F)。
Claims (15)
- 一般式[1]で示される含フッ素α−ヒドロキシカルボン酸エステルのR1が水素原子であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 相間移動触媒の存在下に反応させることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 反応溶媒を用いずに反応させることを特徴とする、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の方法。
- 脱水剤が五酸化二リンまたは濃硫酸であることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 一般式[4]で示される低級アルコールのR3がメチル基またはエチル基であることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のR2と、一般式[4]で示される低級アルコールのR3が同一のアルキル基であることを特徴とする、請求項7または請求項8に記載の方法。
- 一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3がメチル基またはエチル基であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物のR2と、一般式[6]で示されるオルトカルボン酸トリアルキルのR3が同一のアルキル基であることを特徴とする、請求項10または請求項11に記載の方法。
- 一般式[2]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・水和物から、一般式[5]で示される含フッ素α−ケトカルボン酸エステル・ヘミケタールを製造する前記反応を、酸触媒の存在下に行うことを特徴とする、請求項7乃至請求項12の何れか1項に記載の方法。
- 脱アルコール剤が五酸化二リンまたは濃硫酸であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
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