JP6968868B2 - フルオロアルキルニトリルおよび対応するフルオロアルキルテトラゾールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フルオロアルキルカルボキサミドから出発するフルオロアルキルニトリルおよび対応するフルオロアルキルテトラゾールの製造方法に関する。

フルオロアルキルニトリルおよび対応するフルオロアルキルテトラゾールは、農薬に関する有効成分を製造するための重要な中間体である。

Ｇｒｕｎｅｗａｌｄら（J. Med. Chem. 2006, 49, 2939-2952）、同様にＳｗａｒｔｓ（Bulletin des Societes Chimiques Belges, 1922, Vol 31, 364- 365）は、ジフルオロアセトアミドおよび五酸化リンから出発するジフルオロアセトニトリルの調製について記載している。この場合、両方の固体は加熱され、揮発性ニトリルは−７８℃で縮合される。しかしながら、反応容器に残留する固体の反応残留物を除去するのは困難である。

Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（第３４巻，２００４，９０３−９０７頁）におけるＰａｒｋｅｒおよびＥＰ７２９９４０Ａ２は、フッ素化ニトリルを、ピリジン中で対応するアミドとトリフルオロ酢酸無水物とを反応させることにより調製することを記載している。このプロセスの欠点は、高価なトリフルオロ酢酸無水物の使用であって、これは化学量的に使用されなければならない。

ＣＮ１０２７４６１９０Ａ（２０１２）は、ポリリン酸／リン酸触媒系によるアミドからのトリフルオロアセトニトリルの調製について記載している。

ＣＮ１０３８０４２３１Ａ（２０１４）は、四塩化炭素中のトリフルオロ酢酸無水物の添加によるアミドからのトリフルオロアセトニトリルの調製を開示している。

ＷＯ２０１０／１４２３７７Ａ１は、酸ハロゲン化物およびフッ素化カルボン酸でフッ素化カルボキサミドを反応させることによる、フルオロアルキルニトリルの調製について記載している。

脱水剤として酸ハロゲン化物を使用することにおける問題は、ハロゲン化水素などの副産物が形成されるということである。フルオロアルキルニトリルは例えばアジ化ナトリウムおよびアセトニトリルと高い頻度で反応して対応するフルオロアルキルテトラゾールが得られる(Journal of Fluorine Chemistry のRadies (2008, 129, 1199−1205)を参照）ので、対応するハロゲン化水素とアジ化ナトリウムの反応により、不安定かつ非常に爆発性のアジ化水素（ＨＮ_３）を生成することが可能であるが、実際には全く望ましくない。

ＪｏｎｅｓはJournal of Organic Chemistry（1943，65，1458)において、五酸化リンによるトリフルオロアセトアミドの脱水を記載している。上で記載された方法はすべて、特別の装置、非常に高い温度、および高価かつ危険な試薬が必要であるという点を特徴とし、所望の生成物は、生成混合物から複雑な単離を行うことによってしか分離できない。

ＤＥ６９４２８７８３Ｔ２はカルボニトリルを調製するのに好適であるとして、他の脱水剤に加えて、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）も開示している。しかしながら、フッ素化誘導体はそこに記載されていない。

この先行技術から始まり、本発明の目的は、フッ素化アルキルニトリルおよびそこから得られるフッ素化アルキルテトラゾールを調製するための、可能な限り安全な方法（つまり、例えばＨＮ_３の形成を完全に回避する）であって、好ましくは単純かつコスト効率の良いやり方で実施することができる方法を提供することである。この所望の方法により得られるフッ素化アルキルニトリルおよびフッ素化アルキルテトラゾールは、好ましくはこの場合、高収率および高純度で得られるはずである。特に、所望の方法によって、複雑な精製法を要することなく所望の目標化合物を得られることができるはずである。

本発明による目的は、一般式（Ｉ）：

［式中、Ｘ^１およびＸ^２は、互いに独立してフッ素、塩素、水素またはメチルである］
のフルオロアルキルニトリルを調製する方法であって、
式（ＩＩ）：

［式中、Ｘ^１およびＸ^２は上記で定義された通りである］
のフッ素化カルボキサミドを、塩基の存在下で三塩化リン（ＰＣｌ_３）および／またはオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）と反応させること
を特徴とする方法によって達成された。

Ｘ^１およびＸ^２は、互いに独立して好ましくはフッ素である。

本発明の好ましい実施態様において、一般式（Ｉ）：

のフルオロアルキルニトリルは、上記の方法に従った方法による調製の後に溶媒の存在下でアジ化ナトリウムと直接に反応して一般式（ＩＩＩ）：

［式中、Ｘ^１およびＸ^２は上記で定義された通りである］
の対応するフルオロアルキルテトラゾールが得られる。

この工程のアジ化ナトリウムの量は、ニトリルが産業上実行可能な時間に完全に転換することができるように、十分に多くなければならない。一般式（Ｉ）のアジ化ナトリウムのフルオロアルキルニトリルに対するモル比は、好ましくは１〜１０の間、より好ましくは１〜５の間、特に好ましくは１〜２の間である。アジ化物塩が溶解しているか、懸濁している溶媒の量は重要ではない。典型的な混合物はアジ化物を最大で２０重量％含んでもよい。

驚くべきことに、式（Ｉ）のフッ素化アルキルニトリル、およびそこから調製される一般式（ＩＩＩ）の対応するフルオロアルキルテトラゾールは、本発明による条件下で高純度にて、安全かつ良好な収率で調製することができ、これは本発明による方法が先行技術の文脈に記載された欠点を有しないことを意味する。

一般的定義
本発明の文脈において、用語ハロゲンまたはハロゲン化物は、異なって定義されない限り、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素を含み、フッ素、塩素および臭素の使用が好ましく、フッ素および塩素の使用が特に好ましい。

置換されていてもよい基(Gegebenenfalls substituierte Gruppen)は、一置換でも多置換でもよく、多置換における場合の置換基は同一でもよいし、異なっていてもよい。

三塩化リン（ＰＣｌ _３ ）および／またはオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ _３ ）
一般式（Ｉ）のフルオロアルキルニトリルを調製するためには、とりわけ三塩化リン（ＰＣｌ_３）および／または（好ましくはまたは）オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を使用することが好ましい。

三塩化リン（ＰＣｌ_３）またはオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）の、一般式（ＩＩ）で使用されるフッ素化アルキルアミドに対するモル比は、例えば０．０５〜１、好ましくは０．５〜０．９である。三塩化リン（ＰＣｌ_３）またはオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）をより大量（１を超えるモル比）に使用することは重要ではないが非経済的である。

塩基
一般式（Ｉ）のフルオロアルキルニトリルを調製するための本発明による方法は、塩基の存在下で実施される。例えば、ピリジンまたは置換されたピリジン、および置換されたかまたは置換されていないキノリンが塩基として好適である。ピリジンまたは置換されたピリジン、および置換されたか置換されていないキノリンの使用が好ましい。塩基の特に好ましい例は、ピリジン、ピコリン、キノリン、キナルジン、およびハロゲン化ピリジンである。非常に好ましいのは３−ピコリンの使用である。

一般式（ＩＩ）で使用されるフッ素化アルキルアミドに対する塩基のモル比は、例えば１〜１０、特に好ましくは３〜６である。

塩基のより大量な使用は重要ではないが非経済的である。

通常、一般式（Ｉ）の化合物を調製するための反応、または一般式（ＩＩＩ）の化合物への後の反応も、減圧下、標準気圧下もしくは高圧下で行なってもよい。適用する温度も使用する基質に応じて変更してもよく、当業者であれば日常検査によって容易に設定することができる。例えば、一般式（Ｉ）の化合物を調製するための反応は、−５０〜２５０℃、好ましくは０〜１７０℃の温度で行なってもよい。反応は、１０〜１４０℃の温度で行うことが特に好ましい。

本発明に従い使用する式（ＩＩ）のフッ素化アルキルアミドは、商業的に得ることができるか、または文献（ＷＯ０３／０８０５６３）から知られた方法によって容易に調製することができる。

溶媒
式（Ｉ）の化合物を得るための式（ＩＩ）のフッ素化アルキルアミドの反応は場合により溶媒の存在下で行うことができる。追加の溶媒は、反応においては省略されることが好ましい。

化学式（ＩＩＩ）の化合物を得るための式（Ｉ）のフッ素化アルキルニトリルの反応は、溶媒の存在下で行なわれる。この反応には、非プロトン性極性溶媒、例えばアセトンなどのケトン、γ−ブチロラクトンなどのラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのラクタム、アセトニトリルなどのニトリル、ニトロメタンなどのニトロ化合物、ジメチルホルムアミドなどの三級カルボキサミド、テトラメチル尿素またはジメチルプロピレン尿素（ＤＭＰＵ）などの尿素誘導体、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などのスルホキシド、スルホランなどのスルホン、炭酸ジメチルまたは炭酸エチレンなどの炭酸エステルを使用することが好ましい。溶媒としてアセトンまたはアセトニトリルを使用することが特に好ましい。

一般式（Ｉ）の所望の化合物は、例えば蒸留によって単離されてもよい。

一般式（ＩＩＩ）の所望の化合物は、例えば濾過によって単離されてもよい。

本発明は以下に続く実施例によって詳細に説明されるが、その実施例は本発明を制限するものであるという風に解釈されるべきではない。

調製例
例１

１４８．３ｇ（１．５９２ｍｏｌ、３．００当量）の３−ピコリンと８．１ｇ （０．０５３ｍｏｌ；０．１０当量）のＰＯＣｌ_３の混合物を１００℃に加熱した。この混合物に、５７．０ｇ（０．３７２ｍｏｌ；０．７０当量）のＰＯＣｌ_３を計量添加し、同時に９８．９ｇ（１．０６２ｍｏｌ；２．００当量）の３−ピコリン中６０．０ｇ（０．５３１ｍｏｌ；１．００当量）のトリフルオロアセトアミドの混合物を４時間にわたって計量添加した。続いて、１時間にわたって温度を１２５℃に上昇させた。得られたトリフルオロアセトニトリルを、還流冷却器および３−ピコリンで満たした洗浄ボトルに通し、(Das entstandene Trifluoracetonitril wird durch einen Rucklaufkondensator und eine Waschflasche, gefullt mit 3-Picolin,)３６．２ｇ（０．５５７ｍｏｌ；１．０５当量）のアジ化ナトリウムと３２０．３ｇのアセトンの混合物へ導入した。２５℃〜３０℃の温度で若干の発熱反応が行われた。反応の終わりに、過剰のアジ化ナトリウムを濾出し、アセトンで洗浄した。濾液は、減圧下でアセトンの蒸留によりトリフルオロメチルテトラゾールＮａの重量の３０％に濃縮させた。理論上の収率は７５％であった。

例２

１５０．０ｇ（１．６１３ｍｏｌ；３．００当量）の３−ピコリンと７．３ｇ（０．０５３ｍｏｌ；０．１０当量）のＰＣｌ_３の混合物を７０℃に加熱した。この混合物に、５１．０ｇ（０．３７２ｍｏｌ；０．７０当量）のＰＣｌ_３を計量添加し、同時に４時間にわたって１００．０ｇ（１．０７４ｍｏｌ；２．００当量）の３−ピコリン中６０．０ｇ（０．５３１ｍｏｌ；１．００当量）のトリフルオロアセトアミドの混合物を計量添加した。続いて、１時間にわたって温度を８０℃に上昇させた。得られたトリフルオロアセトニトリルを、還流冷却器および３−ピコリンで満たした洗浄ボトルに通し、(Das entstandene Trifluoracetonitril wird durch einen Rucklaufkondensator und eine Waschflasche, gefullt mit 3-Picolin,)３６．２ｇ（０．５５７ｍｏｌ；１．０５当量）のアジ化ナトリウムと３２０．０ｇのアセトンの混合物中に導入した。２５℃〜３０℃の温度にて若干の発熱反応が実施された。反応の終わりに、過剰のアジ化ナトリウムを濾出し、アセトンで洗浄した。濾液は、減圧下でアセトンの蒸留によりトリフルオロメチルテトラゾールＮａの重量の３０％に濃縮させた。理論上の収率は６３％であった。

Claims (5)

1. 一般式（Ｉ）：
   

   

   ［式中、Ｘ^１およびＸ^２は、互いに独立してフッ素、塩素、水素またはメチルである。］のフルオロアルキルニトリルの製造方法であって、
   式（ＩＩ）：
   

   

   ［式中、Ｘ^１およびＸ^２は上記で定義された通りである。］
   のフッ素化カルボキサミドを塩基の存在下で三塩化リン（ＰＣｌ_３）および／またはオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）と反応させる、方法。
2. Ｘ^１およびＸ^２が共にフッ素である、請求項１に記載の方法。
3. ハロゲン化リンの、前記一般式（ＩＩ）で使用されるフッ素化アルキルアミドに対するモル比が０．０５〜１である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記塩基が、ピリジン、ピコリン、キノリン、キナルジン、およびハロゲン化ピリジンからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 塩基の、前記一般式（ＩＩ）で使用されるフッ素化アルキルアミドに対するモル比が１〜１０である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。