JPH0625171A - N−フルオロピリジニウム塩の製造方法 - Google Patents

N−フルオロピリジニウム塩の製造方法

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JPH0625171A
JPH0625171A JP18214592A JP18214592A JPH0625171A JP H0625171 A JPH0625171 A JP H0625171A JP 18214592 A JP18214592 A JP 18214592A JP 18214592 A JP18214592 A JP 18214592A JP H0625171 A JPH0625171 A JP H0625171A
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龍比古 田村
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 N−フルオロピリジニウム塩を高収率で得る
ことのできる製造方法を提供する。 【構成】 ピリジン化合物と、ルイス酸(Y)と、ハロ
ゲン化水素(HX)と、フッ素とを反応させ、その際ピ
リジン化合物をルイス酸、ハロゲン化水素のいずれに対
してよりも過剰に加えて、式(2)のN−フルオロピリ
ジニウム塩を得る。 〔式中、R〜Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキ
ル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基
等である〕 【効果】 取り扱いの不便なブレンステッド酸を使用す
ることなく、高収率でN−フルオロピリジニウム塩を製
造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はN−フルオロピリジニウ
ム塩の製造方法に関するものである。とくに本発明はN
−フルオロピリジニウム塩を高収率で得ることができる
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フッ素は有機物との反応において、塩
素、臭素、ヨウ素と異なり、非常に激しい反応を起こす
ので、容易に有機物の炭素−炭素の切断が起こり、ひい
ては発火や爆発が起こるので、反応の制御が非常に困難
である。このため温和な条件で有機物にフッ素を導入す
ることのできるフッ素化剤が求められていた。出願人は
さきに、ピリジン化合物をブレンステッド酸またはルイ
ス酸と反応させることにより得られるN−フルオロピリ
ジニウム塩が、このような要望を充たす優れたフッ素化
剤であることを見いだした(特公平2−33707号公
報)。この化合物は種々の有機物に対して高い反応性と
選択性を有しているため、フッ素化合物の合成に非常に
有用なものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の製造方法においては、まだ反応収率が低い
こと、および高価で取り扱いの困難なブレンステッド酸
を扱わなければならないという問題点があり、N−フル
オロピリジニウム塩の工業的製造方法としては、さらに
改良が必要とされていた。本発明は、この問題を解決す
るため鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに、ブレス
テッド酸を直接用いる代わりに、安価なルイス酸、ハロ
ゲン化水素を用い、これらよりも過剰モルのピリジン化
合物を加えて反応させることにより、高い収率でN−フ
ルオロピリジニウム塩が生成することを見いだし、本発
明を完成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、一般
式(1)
【0005】
【化3】
【0006】で表されるピリジン化合物と、Yで表され
るルイス酸と、HX(ここにXはF、Cl、Brまたは
I)で表されるハロゲン化水素と、フッ素とを反応さ
せ、その際、該ピリジン化合物をルイス酸およびハロゲ
ン化水素のいずれに対してよりも過剰モル存在させるこ
とを特徴とする、一般式(2)
【0007】
【化4】
【0008】で表されるN−フルオロピリジニウム塩の
製造方法を提供するものである。〔ただし、式中、R1
〜R5は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリー
ル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオ
キシカルボニル基、カルバモイル基、ニトロ基、シアノ
基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒ
ドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル
オキシ基、アシルチオ基、アミド基、アルカンスルホニ
ルオキシ基、またはアレーンスルホニルオキシ基であ
る。R1、R2、R3、R4およびR5は種々の組み合わせ
でヘテロ原子を介しまたは介さないで環状構造をとって
もよい。X- はR1、R2、R3、R4およびR5と種々の
組み合わせでヘテロ原子を介しまたは介さないで結合し
ていてもよい。Hは水素原子、Fはフッ素原子であ
る。〕
【0009】以下に本発明をさらに詳細に説明する。 (ピリジン化合物)本発明の反応に使用するためのピリ
ジン化合物としては例えば、ピリジン、(トリフルオロ
メチル)ピリジン、ビス(トリフルオロメチル)ピリジ
ン、トリス(トリフルオロメチル)ピリジン、(トリク
ロロメチル)ピリジン、(ペンタフルオロエチル)ピリ
ジン、(ペンタフルオロオクチル)ピリジン、(メトキ
シメチル)ピリジン、ピリジン酢酸エチル、ピリジルア
セトニトリル、ピリジルアセトン等の鎖状、分枝状また
は環状のアルキルピリジン、クロロピリジン、ブロモピ
リジン、フルオロピリジン、ジクロロピリジン、トリク
ロロピリジン、テトラクロロピリジン、ペンタクロロピ
リジン、ジフルオロピリジン、トリフルオロピリジン、
ペンタフルオロピリジン、クロロフルオロピリジン、ジ
クロロフルオロピリジン等のハロピリジン、(トリフル
オロメチル)クロロピリジン、(トリフルオロメチル)
ジクロロピリジン、(トリフルオロメチル)トリクロロ
ピリジン、(トリフルオロメチル)フルオロピリジン、
メチルクロロピリジン、フェニルピリジン、ジフェニル
ピリジン、トリフェニルピリジン、ジピリジル、アセチ
ルピリジン、ビスアセチルピリジン、(メトキシカルボ
ニル)ピリジン、(エトキシカルボニル)ピリジン、
(ブトキシカルボニル)ピリジン、ビス(エトキシカル
ボニル)ピリジン、ビス(トリフルオロエトキシカルボ
ニル)ピリジン、トリス(メトキシカルボニル)ピリジ
ン、(フェノキシカルボニル)ピリジン等の(アルコキ
シカルボニル)または(アリールオキシカルボニル)ピ
リジン、2,3−ピリジンカルボン酸無水物、ニトロピリ
ジン、シアノピリジン、ジシアノピリジン、トリシアノ
ピリジン、ベンゼンスルホニルピリジン、メチルスルホ
ニルピリジン、クロロシアノピリジン、ホルミルピリジ
ン、(ハロホルミル)ピリジン、ニコチンアミド、ピコ
リンアミド、(ジメチルアミノカルボニル)ピリジン、
メトロキシピリジン、ジメトキシピリジン、プロピルオ
キシピリジン、ブチルオキシピリジン、メントキシピリ
ジン、トリフルオロメトキシピリジン、アセチルオキシ
ピリジン、トリフルオロアセチルオキシピリジン、フェ
ノキシピリジン、アセチルチオピリジン、メタンスルホ
ニルオキシピリジン、ベンゼンスルホニルオキシピリジ
ン、アセチルアミノピリジン、2,3−テトラメチレンピ
リジン、3−ヒドロキシピリジン、1,2,3,4,5,6,7,8−オ
クタヒドロアクリジン等を例示することができる。
【0010】(ルイス酸)本発明の方法に使用されるル
イス酸としては特定するものではないが、BF3、P
5、SbF5、AsF5、BCl3等が挙げられる。さらに
これらの錯化合物、例えばエーテル錯体、およびこれら
の溶液等も同効物として使用することができる。
【0011】(ハロゲン化水素)本発明の方法で使用さ
れるハロゲン化水素は、HF、HCl、HBr、HIおよ
びこれらの溶液である。
【0012】(フッ素)本発明で使用するフッ素は、不
活性ガスを用いて不活性ガスの容量が99.9%から5
0%の希釈したフッ素ガスを使用するのが好ましい。不
活性ガスとしては窒素、ヘリウム、アルゴン、テトラフ
ルオロメタン、六フッ化イオウ等を例示することができ
る。反応を収率よく行うためには、フッ素の使用量はピ
リジン化合物に対し等モルまたは等モル以上であるが、
フッ素の導入方法、反応温度、反応溶媒、反応装置等に
より変化するので、ピリジン化合物がフッ素と反応して
消失するのに必要なフッ素の量を適宜選択することがで
きる。
【0013】本発明においては、ピリジン化合物、ルイ
ス酸、ならびにハロゲン化水素をフッ素の存在下に反応
させる際に、ピリジン化合物がルイス酸またはハロゲン
化水素のいずれに対してよりも、過剰モル存在すること
が必要である。前記した特公平2−23707号公報
の、10欄、10〜13行には「反応を収率よく行うた
めには、ブレンステッド酸化合物の使用量は基質(出願
人注:ピリジン化合物)に対して等モル又は等モル以上
であるが経済性を考慮に入れると等モルが好ましい。」
と記載されている。しかしこの先行技術においては、ピ
リジンの方を過剰に使用することは全く考慮していな
い。また、本発明のように、ピリジンをルイス酸および
ハロゲン化水素と反応させることも、またその際、ピリ
ジンを過剰に存在させることも全く示唆していない。
【0014】本発明においては、ルイス酸およびハロゲ
ン化水素に対して、ピリジン化合物を過剰量存在させ
る。ルイス酸とハロゲン化水素は等モルであることが望
ましいが、とくに限定されるものではない。もし両者が
等モルでない場合には、その多い方の量に対してピリジ
ンがなお過剰であることが必要である。過剰量の程度は
とくに限定するものではないが、経済性、収率を考慮に
いれると0.001倍から0.2倍が好ましく、0.02
倍から0.08倍が更に好ましい。
【0015】(反応溶媒)本発明の反応は反応溶媒を用
いることが好ましい。反応溶媒としては、例えばアセト
ニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、
トリクロロフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエ
タン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン等、またはこれらの混合物を選択することができ
る。反応温度としては、−100℃〜+40℃ の範囲
を選ぶことができるが、−20〜0℃の範囲が収率を良
好にする上で好ましい。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。実施例 1 ピリジン7.91g(100mmol)をアセトニトリル10
0ml中に加え、撹拌しながら0℃に冷却下無水フッ酸を
蒸気で1.89g(94.5mmol)、三フッ化ホウ素ガス
を質量式流量計を用いて20ml/分で総量2128ml
(0℃、1atm換算95mmol)を加えた。その後、−2
0℃に冷却してフッ素と窒素の混合ガス(1:4)を5
0ml/分の流量で導入した。導入したフッ素ガスのモル
数は200mmolであった。反応終了後、溶媒を溜去し、
酢酸エチルで結晶化し、N−フルオロピリジニウム テ
トラフルオロボレート17.03g(収率:92.1%)
を得た。このものの物性は次のとおりであった。 融点:195−197℃(CH3CNより再結晶)19 F−NMR(ppm、CD3CN中CFCl3内部標準) −48.7(1F、NF) 150(4F、BF4
【0017】比較例 1 ピリジン7.90g(100mmol)をアセトニトリル10
0mlに加え、撹拌しながら0℃に冷却し、これに無水フ
ッ酸を蒸気で2.02g(101mmol)、三フッ化ホウ素
ガスを質量式流量計を用いて20ml/分の流量で226
5ml(0℃、1atm換算、101mmol)を加えた。その
後−20℃に冷却してフッ素と窒素の混合ガス(1:
4)を50ml/分の流量で導入した。導入したフッ素ガ
スのモル数は200mmolであった。反応終了後、溶媒を
溜去し、酢酸エチルで結晶化して得たものはピリジニウ
ムテトラフルオロボレート1.52gであり、本発明の目
的物であるN−フルオロピリジニウム テトラフルオロ
ボレートは19F−NMRより確認できなかった。
【0018】実施例 2 ピリジン3.96g(50.1mmol)をアセトニトリル5
0ml中に加え、氷冷下さらにフッ化水素酸(46%フッ
酸含有)2.08g(フッ酸47.8mmol)、続いてボロ
ントリフルオライド・ジエチルエーテル錯体6.67g
(47.0mmol)を加えた。その後−20℃に冷却して
撹拌しながらフッ素と窒素の混合ガス(1:4)を50
ml/分の流量で導入した。導入したフッ素ガスのモル数
は100mmolであった。反応終了後、溶媒を溜去し、酢
酸エチルで結晶化し、N−フルオロピリジニウム テト
ラフルオロボレート8.51g(収率:91.8%)を得
た。このものの物性は次のとおりであった。 融点:195−197℃(CH3CNより再結晶)19 F−NMR(ppm、CD3CN中CFCl3内部標準) −48.7(1F、NF) 150(4F、BF4
【0019】比較例 2 ピリジン3.94g(49.8mmol)をアセトニトリル5
0ml中に加え、氷冷下さらにフッ化水素酸(46%フッ
酸含有)2.22g(フッ酸51.1mmol)、つづいてボ
ロントリフルオライド・ジエチルエーテル錯体7.24g
(51.0mmol)を加えた。その後−20℃に冷却して
撹拌しながらフッ素と窒素の混合ガス(1:4)を50
ml/分の流量で導入した。導入したフッ素ガスのモル数
は100mmolであった。反応終了後、溶媒を溜去し、酢
酸エチルで結晶化したものはピリジニウム テトラフル
オロボレート7.26g(収率:87.3%)であり、19
F−NMRよりN−フルオロピリジニウム テトラフル
オロボレートは確認できなかった。
【0020】実施例 3 3,5−ジクロロピリジン3.784g(25.23mmol)
とフッ化水素酸(46%フッ酸含有)1.074g(2
4.70mmol)をアセトニトリル25ml中に加え、さら
にボロントリフルオライド・ジエチルエーテル錯体3.
332g(23.48mmol)を加えた。その後−20℃に
冷却して撹拌下、フッ素と窒素の混合ガス(1:4)を
50ml/分の流量で導入した。導入したフッ素ガスのモ
ル数は50mmolであった。反応後溶媒を溜去し、酢酸エ
チルで結晶化し、N−フルオロ−3,5−ジクロロピリ
ジニウム テトラフルオロボレート4.64g(収率:7
6.2%)を得た。このものの物性は次のとおりであっ
た。 融点:195−197℃19 F−NMR(ppm、CD3CN中CFCl3内部標準) −52.6(1F、NF) 150(4F、BF4
【0021】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、取
り扱いの不便なブレステッド酸を使用することなく、安
価なルイス酸を使用して、高収率でN−フルオロピリジ
ニウム塩を製造することができる。また副生するHFが
弗化水素という低沸点化合物(沸点19.5℃)である
から、濾別や再結晶操作を必要としない。そのため従来
の製造工程を大幅に短縮することができ、N−フルオロ
ピリジニウム塩の工業的製造方法として画期的な製造方
法である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 で表されるピリジン化合物と、Yで表されるルイス酸
    と、HX(ここにXはF、Cl、BrまたはI)で表され
    るハロゲン化水素と、フッ素とを反応させ、その際、該
    ピリジン化合物をルイス酸およびハロゲン化水素のいず
    れに対してよりも過剰モル存在させることを特徴とす
    る、一般式(2) 【化2】 で表されるN−フルオロピリジニウム塩の製造方法。
    〔ただし、式中、R1〜R5は水素原子、ハロゲン原子、
    アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボ
    ニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル
    基、ニトロ基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリ
    ールスルホニル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリ
    ールオキシ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アミド
    基、アルカンスルホニルオキシ基、またはアレーンスル
    ホニルオキシ基である。R1、R2、R3、R4およびR5
    は種々の組み合わせでヘテロ原子を介しまたは介さない
    で環状構造をとってもよい。X- はR1、R2、R3、R4
    およびR5と種々の組み合わせでヘテロ原子を介しまた
    は介さないで結合していてもよい。Hは水素原子、Fは
    フッ素原子である。〕
  2. 【請求項2】 ピリジン化合物をルイス酸およびハロゲ
    ン化水素のいずれに対してよりも0.001〜0.2倍モ
    ル過剰に存在させる、請求項1記載のN−フルオロピリ
    ジニウム塩の製造方法。
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