JPH01222079A - フルオロマロン酸及びその誘導体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 生物学的に活性な有機フッ素化合物は、しばしば植物保
護剤又は医薬として使用されている。この様な化合物は
多くの場合にしばしば減少された副反応を伴う高められ
た有効性を有する。この場合フッ素置換に帰因する効果
、たとえばより一層高い脂肪溶解性及びより一層高い酸
化安定性が重要な役割をはたす。

有機分子の所望の位置にフッ素原子を直接導入する、一
連の調製方法が今日知られている。しかし直接のフッ素
化がしばしばうまくゆかないので、この様な化合物を合
成するためのフッ素化された中間体の製造が特に重要で
ある。フルオロマロン酸及びその誘導体はたとえば広い
範囲の合成法に従って薬理学的に重要な生成物、たとえ
ばフルオロピメリン酸、アルキルフルオロバルビッール
酸又は５−フルオロウラシルに変えることができるフッ
素化合物を提供する。

フルオロマロン酸及びその誘導体は種々の方法に従って
製造することができるが、この方法は大抵悪い収率を生
じ、この方法で更に極めて毒性の又は高価な出発化合物
を使用する。塩基性条件下にモノフルオロ酢酸エチルエ
ステルとクロルギ酸エチルエステルとの反応によって（
Ｊ、　Ｃｈｅｗ、’　Ｓｏｃ。

１９５９、３２８６−３２８９）　、クロルマロン酸ジ
エチルエステルとフッ化カリウムとからハロゲン置換に
よって（ソビエト特許第１８５，８７８（１９６６）　
、参照ＣｈｅＩＩ１．　Ａｂｓｔｒ、　６７、２７７７
ｒ（１９６７））又はマロン酸ジエチルエステルをフッ
化過クロリルでフッ素化して（Ｊ、　Ｏｒｇ、　Ｃｈｅ
ｍ、　３１．９１６　９１８（１９６６））、フルオロ
マロン酸ジエチルエステルを得ることができることは公
知である。

更にヘキサフルオロプロペンのアンモノリシス又はアン
モノリシスによってフルオロマロン酸誘導体を製造する
方法が記載されている（特開昭５９−４６２５６号公報
（１９８４）、Ｃｈｅｓ、　Ｌｅｔｔ、　１９８１゜１
０７−１１０）。この際６個のフッ素置換基のうち５個
が除かれ、したがってフッ化物又はフッ化水素が必然的
に得られる。

したがって従来技術によれば、毒性の又は高価な化合物
から出発せず、フッ化物又はフッ化水素を必ず生じない
かつフルオロマロン酸及びその誘導体を高収率で製造す
ることができるフルオロマロン酸及びその誘導体の製造
方法を提供することが要求されていた。

この課題は本発明によれば、たとえばテトラハロゲン−
２−フルオロプロピオン酸の選択的加水分解によって容
易に入手できるハロゲンフルオロマロン酸又はその誘導
体、すなわち式（１）なる化合物を電気化学的に脱ハロ
ゲン化することによって解決することができた。その際
弐（ＩＩ）なる化合物が生じる。

式（１）に於てＲ１は分子量３５〜１２７を有するハロ
ゲン原子、すなわちクロル−、ブロム−又はヨード−１
好ましくはクロル−原子である。Ｒ２及びＲ３は同−又
は異なり、ヒドロキシル基、基ＯＸ　Ｃ式中Ｘはアルカ
リ−、アルカリ土類−又はＮＨａ　”−イオン、たとえ
ばリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム又は
カルシウム、又はＣＩ−ＣＩｚ−アルキル基、好ましく
はＣＩ−Ｃｂアルキル基を示す。）であり又はＲ２及び
Ｒ３は基ＮＲ’Ｒ’（式中Ｒ４及びＲ５は同−又は異な
り、水素原子又はＣ−原子数１〜１２の炭化水素残基を
示す。）である。この炭化水素残基は芳香族、脂環式又
は脂肪族のものであり、好ましくはＣ−原子数１〜６を
有する。たとえばそれはフェニル基である。しかしＲ４
及びＲ５は水素原子及び（又は）　ＣＩ−Ｃ＆アルキル
基であるのが有利である。

残基Ｒ２及びＲ３としてヒドロキシル基並びにＸがアル
カリ−又はＮＨ，”−イオン又はアルキル基である残基
が好ましい。

Ｘ、　Ｒ’及びＲ５に関するアルキル基として特にメチ
ル−、エチル−１種々のプロピル−、ブチル−、ペンチ
ル−及びヘキシル基が挙げられるが、その他に高級残基
、たとえば種々のオクチル−、デシル−及びドデシル基
も挙げられる。

したがって本発明による方法に関する出発化合物として
クロロフルオロマロン酸、ブロモフルオロマロン酸及び
ヨードフルオロマロン酸並びにそのエステル、アミド及
び式（１）に一致する塩である。

本発明による方法は区分された又は区分されていない電
解槽中で一２０℃ないし電解質の沸騰温度で１〜ｂ アニン、銅、錫、ジルコニウム、水銀、少なくとも２個
のこれらの金属又は炭素の合金から成る陰極で電解質液
−その液状媒体は水及び（又は）有機溶剤から成る一中
で実施することができる。槽を陽極−及び陰極室に区分
するのに有機ポリマー、たとえばポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリエステル及びポリスルホン、特にハロゲ
ン含有ポリマー、たとえばポリビニルクロライド又はポ
リビニリデンフルオライドから成る、好ましくはパーフ
ルオロ化されたポリマーから成る通常の、電解質中で安
定な隔膜、あるいは無機材料、たとえばガラス又はセラ
ミック、好ましくはイオン交換膜から成る隔膜を使用す
ることができる。

好ましいイオン交換膜は、ポリマー、たとえばポリスチ
ロールから成る、好ましくはカルボキシル−及び（又は
）スルホン酸基を含有するパーフルオロ化されたポリマ
ーから成るカチオン交換膜である。安定なアニオン交換
膜も同様に使用することができる。

本発明によれば電解質中で安定である陰極を使用する。

電解を連続的に及び非連続的に及びすべて通常の電解槽
、たとえばビーカー槽又はプレート及びフレーム槽又は
固定床又は流動床を有する槽中で実施することができる
。電極の単極及び双極回路を使用する。陰極反応の非連
続処理でかつ陽極反応の連続処理を有する区分された電
解槽（すなわち陰極液体及び陽極液体）中で処理を行う
のが特に有利である。本発明により使用される電極材料
は、中位ないし高い水素過電圧を有する。

炭素陰極を特にｐＨ−値０〜４を有する酸性電解質中で
の電解で使用するのが特に有利である。というのは記載
した電極材料、たとえば２０、Ｓｎｓ　Ｃｄ及びｐｂの
いくつかが腐食されるからである。炭素陰極として原則
的にすべての可能な炭素−電極材料、たとえば電極グラ
ファイト、含浸されたグラファイト材料、炭素フェルト
及びまたガラス様炭素が挙げられる。

陽極材料として陽極反応で通常の材料すべてを使用する
ことができる。例として鉛、鉛又はその他の担体上の二
酸化鉛、白金、二酸化チタン及びチタン−ここで二酸化
チタンが貴金属酸化物、たとえば酸化ルテニウムで被覆
されるーあるいは希釈された酸、たとえば硫酸、リン酸
又はテトラフルオロホウ酸から酸素を発生させるための
他の材料が挙げられる。

また炭素又は貴金属酸化物で被覆された、チタン上の二
酸化チタンあるいは水性アルカリクロライド−又は塩化
水素溶液から塩素を発生させるための他の材料が適する
。

好ましい陽極液は水性鉱酸又はその塩の溶液、たとえば
希硫酸、リン酸、テトラフルオロホウ酸、濃塩酸、硫酸
ナトリウム−又は塩化ナトリウム溶液である。

有機溶剤としてたとえば短鎖状脂肪族アルコール、たと
えばメタノール、エタノール、ｎ−及びｉ−プロパツー
ル又は種々のブタノール、ジオール、たとえばエチレン
グリコール、種々のプロパンジオール、しかもまたエチ
レン−及び（又は）プロピレングリコールから成るポリ
アルキレングリコール及びそのエーテル、エーテル、た
とえばテトラヒドロフラン、ジオキサン、アミド、たと
えばＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン
酸トリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、ニトリ
ル、たとえばアセトニトリル、プロピオニトリル、ケト
ン、たとえばアセトン及びその他の溶剤、たとえばスル
ホラン又はジメチルスルホキシドが適する。混合物も使
用することができる。原則的に二相電解も水不溶性有機
溶剤、たとえばｔ−ブチル−メチルエーテル又はメチレ
ンクロライドの添加下相移転触媒と併用して行うことが
できる。

区分されていない槽中で電解質性の又は区分された槽中
で陰極液中の有機溶剤の割合は、電解質又は陰極液の全
量に対して０〜１００重量％である。

これは１０〜８０重景％で重量のが好ましい。

更に区分されていない槽中で電解質に又は区分された槽
中で陰極液に、少なくとも０．２５Ｖの水素過電圧（電
流密度３００ｍ八／ｃｍ”に対して）及び（又は）脱ハ
ロゲン化する性質を有する金属の可溶性塩を添加するこ
とができる。塩として主としてＣｕ、ａｇ、　Ａｕ、、
Ｚｎ、、Ｃｄｓ　ｏｇ、　Ｓｎ、　ｐｂ％　Ｔｌ、　Ｔ
ｉｓ　Ｚｒｓ　Ｂｉ。

Ｖ　、　Ｔａ、　Ｃｒ、　Ｃｅｓ　Ｃｏ又はＮｉの可溶
性塩、好ましくは可溶性Ｐｂ−、Ｚｎ−、Ｃｄ−及びＡ
ｇ−塩が挙げられる。この塩の好ましいアニオンはＣＩ
−，５Ｏ４−１Ｎ（ｈ−及びＣＩｌ、ＣＯＯ−である。

塩を電解溶液に加えることができる又はたとえば酸化物
、炭酸塩等々−いくつか場合金属それ自体（可溶性に限
り）も−を添加して溶液中で製造することができる。区
分されていない槽の電解質中の並びに区分された槽の陰
極液中のその濃度を夫々電解質又は陰極液の全量に対し
て約１０−５〜１０重量％、好ましくは約１０−３〜５
重量％に調整するのが有利である。

電解に於て広いｐト範囲で、最も好ましくは０〜１３、
好ましくは０．５〜１２のｐｕ−値で処理することがで
きる。この値を得るために及び伝導度を増加するために
、区分された槽中で処理する場合陰極液に又は区分され
ていない槽中で処理する場合電解質に無機又は有機酸、
好ましくは酸、たとえば塩酸、ホウ酸、リン酸、硫酸又
はテトラフルオロホウ酸及び（又は）ギ酸、酢酸又はク
エン酸及び（又は）その塩を添加することができる。こ
の際中性又は塩基性範囲で上記金属と難溶性化合物を形
成する酸を使用した場合この反応は不溶性塩を全く生じ
ないｐＨ−範囲でしか当然実施されない。

有機塩基の添加も電解に有効なｐＨ−値の調整に必要で
ある及び（又は）電解の進行に有効に影響を与えること
ができる。第一、第二及び第三Ｃ１−Ｃｌ□−アルキル
−及びシクロアルキルアミン、芳香族及び脂肪族−芳香
族（特に芳香脂肪族）アミン及びその塩、無機塩基、た
とえばアルカリ金属の及びアルカリ土類金属の水酸化物
、たとえば水酸化−Ｌｉ　、−Ｎａ　ｓ　−に、　−Ｃ
ｓ　、　−Ｍｇ　−、−Ｃａ　％　−Ｂａ　。

アニオン、たとえばフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化
物、酢酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、テトラフルオロホウ
酸塩、リン酸塩及び水酸化物との第四級アンモニウム塩
が適する。この場合適用条件下で不溶性生成物を生じる
カチオン及びアニオンの組合せは、当然適さない。アン
モニウム塩としてたとえばＣ，−Ｃ，□−テトラアルキ
ルアンモニウムの、Ｃ，−Ｃ，□−トリアルキルアリー
ルアンモニウムの及びＣｌ−Ｃｌｚ−トリアルキルモノ
アルキルアリールアンモニウムの塩が挙げられる。しか
しアニオン又はカチオン乳化剤も電解質又は陰極液の全
量に対して０．０１〜１５、好ましくは０．０３〜１０
重量％の量で使用することができる。

区分されていない槽中で電解する場合、電解質に遊離さ
れるハロゲンイオンに比してより負の電位で酸化される
化合物を加える。これによって遊離のハロゲンの発生が
避けられる。これに関してたとえばシュウ酸の、メトキ
シ酢酸の、グリオキシル酸の、ギ酸の及び（又は）アジ
化水素酸の塩が適する。

電流密度１００〜５００ｍＡ／ｃｍ２で電解するのが好
ましい。電解温度は一１０℃ないし電解液体の沸騰温度
、好ましくは５〜９０℃、特に１５〜８０℃の範囲にあ
るのが好ましい。

電解生成物の後処理は常法で、たとえば反応媒体から抽
出によって又は溶剤の留去によって行われる。陰極液に
添加される化合物を処理工程に再び供給することができ
る。

フルオロマロン酸エステルを製造するために、電解を適
当なアルコール中で実施する。電解の終了後、アルコー
ルの土量を留去し、酸を常法でエステル化する。

その他に明記しない限り、次の例中電解槽を次の要件で
使用する。収率の記載は、クロロフルオロマロン酸の変
換率に対してである。

電解槽 容量３５０−を有するおおわれたガラスポット槽；陽極
：白金ネット（２０ｃｍ２）　；陰極面積：　１２ｃｍ
”；電極間隔：　１．５ｃｏ＋　；陽極液：若水性硫酸
；イオン交換膜；パーフルオロスルホニルエトキシビニ
ルエーテルとテトラフルオロエチレンとのコポリマーか
ら成る〔二相膜部品名ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）、３
２４、イーアイ、デュポン　デ　デモース　アンド　カ
ンパニー、ウィルミントン、　ＵＳＡ））　；磁気攪拌
器による物質移動。

例 １）水２５０−１水酸化ナトリウム０．５ｇ、酢酸鉛０
．５ｇ及びクロロフルオロマロン酸１０ｇから成る陰極
液を含浸されたグラファイト（商品名ダイアボン（Ｄｔ
ａｂｏｎ）Ｎ、ジグリ社、マイチンゲン、ドイツ）から
成る陰極で電流密度８８ｍＡ／ｃｍ”、電圧７．２〜５
．８Ｖ及び温度３０℃で電解する。電流消費量は３．７
７＾ｈであり、ｐＨ−値は０．８である。

陰極液にＮａＣ１−溶液を添加後、ジエチルエーテルで
抽出し、溶剤の留去によってフルオロマロン酸７．３６
ｇ（収率９５．４％）が未変化のクロロフルオロマロン
酸０．１１４ｇと共に得られる。

２）装置は容量４５９−を有するおおわれたガラスポッ
ト槽を使用する点で異なる；電極間隔は１ｃｍであり、
物質移動は流通度３６０　Ｊ　／ｈのポンプを用いて行
う。水２５０−１水酸化ナトリウム０．５ｇ、テトラブ
チルアンモニウムハイドロジエンスルファ−ト０．５ｇ
及びクロロフルオロマロンｆｔｊ１２ｇかう成る陰極液
を鉛シートから成る陰極で電流密度４５０ｍＡ／Ｃｆｆ
１”　、電圧５６〜３０Ｖ及び温度２４〜４４℃で電解
する。

電流消費量は０．７５４Ａｈであり、ｐｔｔ＝値は１．
５〜１．４である。

例１と同様に後処理した後、フルオロマロン酸０．８２
ｇ（収率９６．８％）が未変化のクロロフルオロマロン
酸１．１４ｇと共に得られる。

３）水３００−１水酸化ナトリウム０．５ｇ、硝酸銀０
．５ｇ及びクロロフルオロマロン酸４ｇから成る陰極液
をグラファイト陰極で電流密度２００ｍＡ／ｃｎ＋”　
、電圧１２〜１０．５Ｖ及び温度３０℃で電解する。電
流消費量は！、７８Ａｈ、　　ｐＨ−値は１．６である
。

例１と同様に後処理した後、フルオロマロン酸２．３８
ｇ（収率９０．９％）が未変化のクロロフルオロマロン
酸０．６２ｇと共に得られる。

４）電解槽はカチオン交換膜なしで処理する点で異なる
。水３００ｍ１、塩化亜鉛０．５ｇ、ギ酸ナトリウム４
０ｇ及びクロロフルオロマロン酸６．８ｇから成る電解
液を使用し、含浸されたグラファイト（ダイアボンＮ）
から成る陰極で電流密度２００ａ＋Ａ／ｃａ＋”　、電
圧１２．５Ｖ及び温度３０℃で電解する。電流消費量は
３．０３Ａｈ、　　ｐＨ−値は４．９である。

後処理のために、ｐｔ＋−値を塩酸で１に調整し、例１
と同様に順次処理する。フルオロマロン酸３．８４ｇ（
収率９６．９％）が未変化のクロロフルオロマロン酸１
．７６ｇと共に得られる。

５）メタノール３００−１酢酸鉛０．５ｇ、水酸化ナト
リウム０．５ｇ及びクロロフルオロマロン酸４ｇから成
る陰極液を使用し、含浸されたグラファイト　（ダイア
ボンＮ）から成る陰極で、電流密度２００ｍＡ／ｃｏ＋
”、電圧３０〜１７．５Ｖ及び温度３０℃テｐＨ−値１
．０４で電解する。電流消費量１．７８ＡｈＯ後、メタ
ノールの主な量を留去し、残存する溶液をｐ−）ルオー
ルスルホン酸と共に還流加熱する。フルオロマロン酸ジ
メチルエステル３．９８ｇ（収率８４．５％）がクロロ
フルオロマロン酸ジメチルエステル０．０７ｇと共に得
られる。

６　）　２ｎＮａＯＨ−水溶液２０〇−及びクロロフル
オロマロン酸１０ｇから成る陰極液を使用し、電極グラ
ファイト　（タイプＥ８．ジグリ社、マイチンゲン、ド
イツ）から成る陰極で、電流密度８８ｍＡ／ｃｍ”、電
圧１２〜８ｖ及び温度８℃でｐＨ−値１０．４で電解す
る。電流消費３１４．５ＡｈＯ後、ｐＬ値を５．６に下
げる。後処理のためにｐＨ−値を塩酸で１に調整し、例
１と同様に順次処理する。フルオロマロン酸６．９４ｇ
（収率９０％）が得られる。

７）イソプロパツール２００ｍｆ、２ｎ塩酸３０−、メ
チル−トリオクチルアンモニウムクロライド２ｇ及びク
ロロフルオロマロン酸１０ｇから成る陰極液を使用し、
含浸されたグラファイト　（ダイアボンＮ）から成る陰
極で電流密度８８ｍＡ／ｃｍ”、電圧１６〜１２Ｖ及び
温度３０℃でｐＨ−値０．９で電解する。電流消費量５
、　ＩＡｈの後、陰極液の主な量を留去し、残存する溶
液を塩化水素ガスで飽和し、加熱する。フルオロマロン
酸ジイソプロピルエステル７．０２ｇ（収率４６％）が
得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 〔式中Ｒ＾１は分子量３５〜１２７を有するハロゲン原
   しであり、Ｒ＾２及びＲ＾３は同一又は異なり、ヒドロ
   キシル基、基ＯＸ（式中Ｘはアルカリ−、アルカリ土類
   −又は▲数式、化学式、表等があります▼−イオン又は
   Ｃ＿１−Ｃ＿１＿２アルキル基を示す。）又は基ＮＲ＾
   ４Ｒ＾５（式中Ｒ４及びＲ＾５は同一又は異なり、水素
   原子又はＣ−原子数１〜１２の炭化水素残基を示す。）
   である。〕なる化合物を−２０℃ないし電解質の沸騰温
   度で１〜６００ｍＡ／ｃｍ＾２の電流密度で鉛、カドミ
   ウム、亜鉛、銅、錫、ジルコニウム、水銀、少なくとも
   ２個のこれらの金属又は炭素の合金から成る陰極で、水
   及び（又は）有機溶剤から成る電解質液中で電解するこ
   とを特徴とする、 式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼（II） （式中Ｒ＾２及びＲ＾３は上述の意味を有する。）なる
   フルオロマロン酸及びその誘導体の製造方法。 ２）電解を０〜１３、好ましくは０．５〜１２のｐＨで
   実施する請求項１記載の方法。 ３）炭素陰極で０〜４の酸性ｐＨ−範囲で電解する請求
   項１又は２記載の方法。 ４）電解を５〜９０℃、特に１５〜８０℃の温度で実施
   する請求項１ないし３のいずれかに記載した方法。 ５）電解を１０〜５００ｍＡ／ｃｍ＾２の電流密度で実
   施する請求項１ないし４のいずれかに記載した方法。 ６）電解を少なくとも０．２５Ｖ（電流密度３００ｍＡ
   ／ｃｍ＾２に対して）の水素過電圧を有する金属、好ま
   しくは鉛、亜鉛、カドミウム及び銀の可溶性塩の存在下
   に区分されていない槽中で電解質を用いて又は区分され
   た槽中で陰極液を用いて実施し、この際電解質又は陰極
   液の全量に対して１０＾−＾５〜１０重量％、好ましく
   は１０＾−＾３〜５重量％の塩濃度である請求項１ない
   し５のいずれかに記載した方法。 ７）電解を区分された電解槽中で実施し、その際陰極で
   非連続法で反応を、陽極で連続法で反応を行う請求項１
   ないし６のいずれかに記載した方法。 ８）電解質は区分されていない槽中で又は陰極液は区分
   された槽中で電解質又は陰極液の全量に対して１０〜８
   ０重量％有機溶剤を含有する請求項１ないし７のいずれ
   かに記載した方法。 ９）Ｒ＾１がクロル原子である化合物を電解する請求項
   １ないし８のいずれかに記載した方法。 １０）Ｒ＾２及びＲ＾３はＣ＿１−Ｃ＿６アルキル−又
   はヒドロキシル基である化合物を電解する請求項１ない
   し９のいずれかに記載した方法。