新規なフッ素化されたァダマンタン誘導体
技術分野
[0001] 本発明は、新規なフッ素化されたァダマンタン誘導体に関する。
背景技術
[0002] ァダマンタン環を構成する炭素原子にフッ素原子が結合した構造 (以下、フルォロ ァダマンタン骨格という。)を有するフルォロアダマンタン系化合物は、ァダマンタン 骨格に由来する剛直な構造とフッ素原子に由来する性能とを併有することから種々 の物性に優れる。そのため、該化合物ゃ該化合物の製造方法は種々の検討されて いる。たとえば、ペルフルォロ(アルキル基置換ァダマンタン)の製造方法として、下 式 (a)で表される化合物を無水フッ化水素酸中で不活性ガスの存在下に電解フッ素 化させる下式 (b)で表される化合物の製造方法が報告されて!、る (特許文献 1)。
[0003] [化 1]
[0004] ただし、 ROHの Rは炭素数 1〜4の直鎖アルキレン基で、 OHは Rの末端に位置す る。 RFは炭素数 1〜4のペルフルォロ直鎖アルキル基である。
[0005] 特許文献 1 :特開昭 57— 079187号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] しかし、フルォロアダマンタン骨格に COF基が結合した構造を有する化合物に 関しては、 1ーァダマンタンメタノールを電解フッ素化させて得たペルフルォロアダマ ンタンカルボン酸フルオリドが特許文献 1に報告されるにとどまる。また該酸フルオリド の物性に関しては、メタノールと反応して(ペルフルォロアダマンタン)カルボン酸メチ
ルエステルを形成することが特許文献 1に記載されるにとどまる。
[0007] すなわち、フルォロアダマンタン骨格の特定部位に COF基を有する化合物、特 にフルォロアダマンタン骨格に COF基が 2つ以上結合する化合物、およびこれら の化合物の物性や有用性に関しては知られて 、な 、。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ァダマンタン環を 構成する炭素原子に少なくとも 1つ (好ましくは、 2、 3または 4つ)の COF基を有す るフルォロアダマンタン系化合物(好ましくは、ペルフルォロアダマンタン系化合物) を見出した。そして該化合物は、反応活性な COF基を有するため種々の誘導体 の原料として有用であるとの知見を得た。
[0009] すなわち、本発明は以下の発明を提供する。
[0010] < 1 >下式(5)で表される化合物。
AF (- COF) (5)
式中の記号は以下の意味を示す。
AF:ァダマンタンから水素原子を n個除 、た (ただし、 nが 2以上の場合の除かれる 水素原子は、異なる炭素原子に結合した水素原子である。)n価の基であり、残余の 水素原子の少なくとも 1個はフッ素原子に置換され、さらに残余の水素原子は炭素数 1〜6のアルキル基またはフルォロアルキル基で置換されて!、てもよ!/、、含フッ素ァダ マンタン残基。
n: l〜4の整数。
ただし、 nが 1の場合は、前記 AFは少なくとも 1個の水素原子を有する。
[0011] く 2>AFが、ァダマンタンカもァダマンタンの 3級炭素原子に結合した水素原子を n個除 、た基である < 1 >に記載の化合物。
[0012] < 3 >nが 2、 3、または 4である < 1 >または < 2>に記載の化合物。
[0013] <4>下式(5a)で表される化合物。
[0015] 式中の記号は以下の意味を示す。
X1、 X2および X3は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または— COF基を 示す。 Q\ Q2、 Q3、 Q4、 Q5および Q6は、それぞれ独立に、 CF
2—基または— CH
F 基を示す。
ただし、 X1、 X2および X3がいずれもフッ素原子を示す場合は、 Q Q2、 Q3、 Q4、 Q 5および Q6の少なくとも 1つの基は— CHF 基を示す。
[0016] < 5 >Q\ Q2、 Q4、 Q5および Q6がー CF—基であり、 Q3がー CHF—基であるく 4
2
>に記載の化合物。
[0017] < 6 >下式(5b)で表される化合物。
[0018] [化 3]
Xlbおよび X2bは、それぞれ独立に、フッ素原子または水素原子を示す。 Qlb、 Q2b、
Q3b、 Q4b、 Q5bおよび Q6bは、それぞれ独立 CF—基または一 CHF 基を示し 、少なくとも 4つの基は CF—基を示す。
2
[0020] < 7 >下式(5c)で表される化合物。
[0022] 式中の記号は以下の意味を示す。
Xlcは、フッ素原子または水素原子を示す。 Qlc、 Q2 Q3 Q4 Q5cおよび Q6cは、 それぞれ独立に、 -CF一基または CHF—基を示し、少なくとも 4つの基は—CF
2 :
—基を示す。
[0023] < 8 >下式(5d)で表される化合物。
[0024] [化 5]
[0025] 式中の記号は以下の意味を示す。
Qld、 Q2d、 Q3d、 Q4d、 Q5dおよび Q6dは、それぞれ独立に、 CF—基または CH
2
F 基を示し、少なくとも 4つの基は— CF—基を示す。
2
[0026] < 8 >下式で表される化合物の!/、ずれかの化合物。
[0028] 本発明の化合物は、フルォロアダマンタン残基を有する化合物であることより、耐熱 性、耐光性、耐薬品性、低屈折率性、撥水性、撥油性、透明性などの物性に優れる 。また本発明の化合物は、反応性の— COF基を少なくとも 1つ有することより、 -CO F基を化学変換して該物性を有する種々の誘導体へ変換しうる。
発明を実施するための最良の形態
[0029] 本明細書において式(1)で表される化合物をィ匕合物(1)と記す。他の式で表される 化合物も同様に示す。
[0030] ァダマンタンは、下式で表わされる C H の飽和多環式炭化水素である。本明細
10 16
書にお 、てァダマンタン環とはこの 10個の炭素原子力も構成される炭素環を 、う。ァ ダマンタン環は、下記式で表されるように、 3級炭素原子 4個と 2級炭素原子 6個から 構成されている。
[0031] [化 7]
本発明は、下記化合物(5)を提供する。
A
F (- COF) (5)
上記式中の AFは、ァダマンタン力も水素原子を n個除いた (ただし、 nが 2以上の場 合除かれる水素原子は異なる炭素原子に結合した水素原子である。) n価の基であり 、かつ残余の水素原子の少なくとも 1個はフッ素原子に置換されている基である。さら に、この n価の基は水素原子を有していてもよぐこの残余の水素原子の少なくとも一 部は炭素数 1〜6のアルキル基またはフルォロアルキル基で置換されて!、てもよ!/、が 、置換されていないのが好ましい。 nは 1〜4の整数である。ただし、 nが 1の場合は、 上記 AFは少なくとも 1個の水素原子を有する。
[0033] したがって、上記 AF (含フッ素ァダマンタン残基)のァダマンタン環の炭素原子には 、フッ素原子が結合した構造を含む。また AFのァダマンタン環の炭素原子には、フッ 素原子以外に少なくとも 1個の COF基が結合する結合手を有し、任意に少なくとも 1個の水素原子 (ただし、 nが 1の場合は必須)が結合し、および、任意に少なくとも 1 個のアルキル基またはフルォロアルキル基が結合して!/、る(両方が結合して!/、てもよ い)。なお、高度にフッ素化された含フッ素ァダマンタン残基とは、そのァダマンタン 環の炭素原子に結合した水素原子が実質的に存在しない含フッ素ァダマンタン残基 をいう。
[0034] AFにおいてァダマンタンから除かれる水素原子は、ァダマンタン環の炭素原子のう ち 2級炭素原子に結合した水素原子であっても 3級炭素原子に結合した水素原子で あってもよぐ特に 3級炭素原子に結合した水素原子が好ましい。ただし、除かれる水 素原子が 2〜4の場合、そのすベての水素原子は異なる炭素原子に結合した炭素原 子である必要がある。 nが 1の場合は勿論、 nが 2〜4の場合も除かれる水素原子は全 て 3級炭素原子に結合した水素原子であることが好ましい。すなわち、 COF基は 全て 3級炭素原子に結合していることが好ましい。 nは、 2、 3、または 4が好ましい。
[0035] AFが水素原子を有する場合、その水素原子はァダマンタン環の 3級炭素原子に結 合していてもよぐ 2級炭素原子に結合していてもよぐその水素原子が 2個以上の場 合両方の炭素原子に結合して 、てもよ 、。ァダマンタン環の炭素原子に結合した水 素原子は 2級炭素原子に結合した水素原子であることが好ましぐその場合 2級炭素 原子には 1個の水素原子が結合していることが好ましい。すなわち、水素原子を有す
る 2級炭素原子は、 CHF—基であることが好ましい。 3級炭素原子には水素原子 が結合して 、な 、ことが好まし!/、。
[0036] ァダマンタン環の炭素原子に結合した水素原子は、ァダマンタン環の炭素原子に 結合したフッ素原子と水素原子の合計に対して半数以下が好ま 、。ァダマンタン環 の炭素原子に結合した水素原子は合計 6個以下がより好ましぐ 3個以下がさらに好 ましい。すなわち、 AFが水素原子を有する場合、ァダマンタン環の炭素原子に結合 した水素原子は 1〜 3個が好まし 、。
[0037] nが 1の場合、ァダマンタン環の炭素原子に結合した水素原子の存在が必須であり 、その水素原子の数は 3個以下が好ましぐ特に 1個であることが好ましい。その水素 原子は、上記のように 2級炭素原子に結合した水素原子 (ただし、 1個の 2級炭素原 子につき水素原子 1個のみ)であることが好まし 、。
[0038] AFが炭素数 1〜6のアルキル基または炭素数 1〜6のフルォロアルキル基を有する 場合、それらの基はァダマンタン環の 3級炭素原子に結合していてもよぐ 2級炭素 原子に結合していてもよぐそれらの基が 2個以上の場合両方の炭素原子に結合し て!、てもよ!/、。ァダマンタン環の炭素原子にアルキル基やフルォロアルキル基が結 合している場合、それらの基は合計 3個以下が好ましぐ 1個であることが好ましい。よ り好まし 、AFはそれらの基を有しな 、。
[0039] 上記アルキル基やフルォロアルキル基の炭素数は 1〜4であることが好ましぐ特に 1であることが好ましい。また、アルキル基よりもフルォロアルキル基が好ましぐペル フルォロアルキル基がより好ましぐ特にトリフルォロメチル基が好まし 、。
[0040] AFとしては、アルキル基やフルォロアルキル基を有さず、水素原子の数が 3個以下 である含フッ素ァダマンタン残基であることが好ましい。より好ましい AFは、アルキル 基やフルォロアルキル基を有さず、 nが 2〜4であり、かつ水素原子を有しない含フッ 素ァダマンタン残基(即ち 2〜4価のペルフルォロアダマンタン。)である。し力も、これ ら好ま ヽ含フッ素ァダマンタン残基の COFが結合する結合手は全て 3級炭素原 子の結合手である。
[0041] 本発明の化合物(5)は、下記化合物 (4X)または下記化合物 (4Y)を分解反応させ て製造するのが好ましい (ただし AFおよび nは、前記と同じ意味を示す。 ) o分解反応
は、触媒の存在下に行うのが好ましい。触媒としては、 NaFまたは KFが好ましい。 AF (— CF OCORF) (4X)、
2 n
AF (— COOCF RF) (4Y)。
2 n
ただし、 RFはエーテル性酸素原子を含んで 、てもよ 、ポリフルォロアルキル基を示 す。
[0042] 該ポルフルォロアルキル基としては、炭素数 1〜20のペルフルォロアルキル基また は炭素数 1〜20のエーテル性酸素原子を含有するペルフルォロアルキル基が好ま しい。
[0043] 該ペルフルォロアルキル基としては、 CF CF —、 CF CF CF (CF )—、(CF ) C
3 2 3 2 3 3 2
F—などが挙げられる。
[0044] 該エーテル性酸素原子を含有するペルフルォロアルキル基としては、 F (CF ) OC
2 3
F (CF )―、 F (CF ) OCF (CF ) CF OCF (CF )—などが挙げられる。
3 2 3 3 2 3
[0045] 化合物 (4X)は、下記化合物(IX)と下記化合物(2X)をエステルイ匕反応させて下 記化合物(3X)とし、つぎに該化合物(3X)を液相フッ素化反応させて下記化合物 (4 X)とする方法によって調製するのが好ま 、。
A(-CH OH) (IX)
2 n
RF - COZ (2X)
A(-CH OCORF) (3X)
2 n
AF (-CF OCORF) (4X)
2 n
ただし AFおよび nは、前記と同じ意味を示す。 Zは、ハロゲン原子を示し、フッ素原 子または塩素原子が好ましい。 Aは、下記の意味を示す。
[0046] A:ァダマンタン力も水素原子を n個を除いた (ただし、 nが 2以上の場合除かれる水 素原子は異なる炭素原子に結合した水素原子である。)n価の基であり、残余の水素 原子は炭素数 1〜6のアルキル基で置換されて 、てもよ 、、ァダマンタン残基。
[0047] 化合物 (4Y)は、下記化合物(1Y)と下記化合物(2Y)をエステルイ匕反応させて下 記化合物(3Y)とし、つぎに該化合物(3Y)を液相フッ素化反応させて下記化合物( 4Y)とする方法によって調製するのが好ましい。
A(-COZ) (1Y)
CH OH (2Y)
A (— COOCF RF) (3Y)
2 n
AF (- COOCF RF) (4Y)
2 n
ただし、 AF、 A、 RF、 n、および Zは、前記と同じ意味を示す。
[0048] これらの方法におけるエステル化反応および液相フッ素化反応は、本出願人による WO00Z56694号公報、 WO02Z4397号公報、 WO02Z26689号公報等に記 載の方法にしたがって実施するのが好まし 、。
[0049] このうち化合物(IX)と化合物(2X)のエステルィヒ反応における化合物(IX)に対す る化合物(2X)の量は、 nモル以上が好ましぐ(l〜2) n倍モルが特に好ましぐ(1〜 1. l) n倍モルがとりわけ好ましい (ただし nは、前記と同じ意味を示す。 ) oまた化合物 (1Y)と化合物(2Y)のエステルイ匕反応における化合物(1Y)に対する化合物(2Y) の量は、 nモル以下が好ましぐ (0. 5〜: L) n倍モルが特に好ましぐ (0. 9〜1. l) n 倍モルがとりわけ好ましい (ただし nは、前記と同じ意味を示す。 ) o
[0050] これらの方法により化合物 (4X)および化合物 (4Y)を得る場合、化合物 (4X)の AF および化合物 (4Y)の AFは、高度にフッ素化された含フッ素ァダマンタン残基を形成 するが、フッ素化されない水素原子を有する含フッ素ァダマンタン残基が形成する場 合もある。この場合、化合物 (4X)および化合物 (4Y)は、それぞれ組成物として存在 するが、分離精製することなく前記分解反応の原料として用いてもよい。
[0051] 本発明の化合物(5)は、下記化合物(5a)が好ましい(ただし、 Q1, Q2、 Q3、 Q Q5 、 Q6、 X1、 X2、および X3は、前記と同じ意味を示す。 ) o
[0052] [化 8]
Q\ Q2、 Q3、 Q4、 Q5、および Q。は、少なくとも 4つが一 CF—基であるのが好ましく
2
、 -CF—基であるのが特に好ましい。また X1、 X2、および X3は、少なくとも 1つが—
COF基であるのが好まし!/、。
[0054] 本発明の化合物(5a)は、下記化合物(5b)、下記化合物(5c)、または下記化合物
(5d)が好ましい。
[0055] [化 9]
(5b) (5C) (5d)
[0056] ただし、 Xlb、 X2b、 Qlb、 Q2\ Q3 Q4 Q5 Q6 x' Qlc, Q2 Q3 Q4 Q5 Qe Qld、 Q2d、 Q3d、 Q4d、 Q5d、および Q6dは、前記と同じ意味を示す。
[0057] 化合物(5b)における Xlbおよび X2bは、フッ素原子が好ま 、。 Qlb、 Q2b、 Q3b、 Q4b 、 Q5b、および Q6bは、—CF—基である、もしくは少なくとも 4つが—CF—基であり少
2 2
なくとも 1つが— CHF 基であるのが好ましぐ -CF—基である、もしくは Qlb、 Q2b、
2
Q4b、 Q5b、および Q6bが— CF—基であり Q3bが— CHF基であるのが特に好ましい。
2
[0058] 化合物(5c)における Xlcは、フッ素原子が好ま 、。 Qlc、 Q2c、 Qa Q4\ Q5 およ び Q6eは、—CF—基である、もしくは少なくとも 4つが CF—基であり少なくとも 1つ
2 2
が— CHF—基であるのが好ましぐ -CF—基である、もしくは Qlc、 Q2c、 Q4c、 Q5
2
および Q6eがー CF—基であり Q3eがー CHF—基であるのが特に好ましい。
2
[0059] 化合物(5d)における Qld、 Q2d、 Q3d、 Q4d、 Q5d、および Q6dは、 CF—基である、
2
もしくは少なくとも 4つが CF 基であり少なくとも 1つが CHF 基であるのが好
2
ましぐ -CF—基である、もしくは Qld、 Q2d、 Q5d、および Q6dが— CF—基であり Q3d
2 2
および Q4dがー CHF—基であるのが特に好まし 、。
[0060] 化合物(5b)の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
[0062] 化合物(5c)の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
[0063] [化 11]
[0064] 化合物(5d)の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
[0065] [化 12]
[0066] 化合物(5b)、化合物(5c)、および化合物(5d)以外の化合物(5a)の具体例として は、下記の化合物が挙げられる。
[0067] [化 13]
[0068] 本発明の化合物は、高度にフッ素化されたァダマンタンに n個の COF基が結合
した構造を有する特徴ある化合物である(ただし、 nは前記と同じ意味を示す。 )0本 発明の化合物のうち nが 2、 3、または 4である化合物は、架橋剤や重合性単量体もし くは架橋剤や重合性単量体の原料等として有用である。該化合物を重合性単量体と して重合体を製造する方法としては、たとえば下記化合物(5b21)とエチレングリコー ルを反応させて下記(5B211)で表される単位を含む重合体を製造する方法が挙げ られる。
[0069] [化 14]
(5b21) (5B211)
[0070] 該重合体は、該単位により耐熱性、離型性、耐薬品性、短波長光に対する透明性 ゃ耐光性に優れうるため、種々の機能性材料として有用である。
実施例
[0071] 本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施 ί列にぉ 、ては、 1, 1, 2—トリクロロー 1, 2, 2—トリフノレオ口エタンを R— 113と 記し、ジクロロペンタフルォロプロパンを R— 225、テトラメチルシランを TMS、と記す 。 R— 225は、 CF CF CHC1と CF C1CF CHFC1との混合品を用いた。圧力はゲ
3 2 2 2 2
ージ圧で記す。ガスクロマトグラフィは GCと記す。ガスクロマトグラフィー質量分析を G C— MS分析と記す。収率は、へキサフルォロベンゼンを内部標準に用いた19 F—N MR測定により求めた。選択率は、 GC分析のピーク面積比より求めた。
[0072] [例 1]化合物(5al l)、化合物(5al2)、およびィ匕合物(5al3)の製造例(その 1)
[0074] [例 1 1]化合物(3X1)の製造例
化合物(1X1) (8g)とクロ口ホルム(40mL)をフラスコに入れ、窒素ガスをパブリング させながら撹拌した。つぎにフラスコの内温を 30°Cに保持しながら、 FCOCF(CF )
3
0(CF ) F(25.5g)を 1時間かけて滴下した。滴下終了後、内温を 30°Cに保持しな
2 3
力 Sら 3時間、撹拌した。つづいてフラスコの内温を 15°C以下に保持しながら、飽和炭 酸水素ナトリウム水溶液(50mL)を加えて有機層と水層の 2層に分離した液体を得た
[0075] 液体の有機層を回収してから、水(50mL)で 2回洗浄した。つぎに無水硫酸マグネ シゥムで乾燥してから、ろ過して粗液を得た。粗液をシリカゲルカラムクロマトグラフィ( 展開溶媒: R— 225)で精製して上記化合物(3X1) (20.4g)を得た。
[0076] 化合物(3X1)の NMRを以下に示す。
'H-NMROOO.4MHZ、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) :1.50〜: L 80 (
3
m, 12H), 2.01 (bs, 3H), 3.87(d, J=10.7Hz, 1H), 4.04(d, J=10.7Hz , 1H)。
19F-NMR(282.7MHzゝ溶媒: CDC1、基準: CFC1 ) δ (ppm):—80.2(1F)
3 3
, -81.3(3F), -82.0(3F), —86.4(m, IF), —129.5(2F), —131.3(1F
)o
[0077] [例 1— 2]化合物 (4X11)、化合物 (4X12)、およびィ匕合物 (4X13)の製造例 オートクレーブ(内容積 500mL、ニッケル製)に、 R— 113 (312g)を加えて撹拌し ながら、 25°Cに保持した。オートクレープガス出口には、 20°Cに保持した冷却器、 N aFペレット充填層、および 10°Cに保持した冷却器を直列に設置した。なお— 10°Cに 保持した冷却器力ゝらは凝集した液をオートクレープに戻すための液体返送ラインを 設置した。窒素ガスを 1. 0時間吹き込んだ後、窒素ガスで 20%体積に希釈したフッ 素ガス(以下、 20%フッ素ガスと記す。)を、流速 9. 97LZhで 1時間吹き込んだ。つ ぎに 20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、例 1—1で得たィ匕合物(3X1) (5. Og)を R— 113 (102g)に溶解した溶液を 4. 7時間かけて注入した。
[0078] つぎに 20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、オートクレーブ圧力を 0. 15 MPaに保ち、ベンゼン濃度が 0. OlgZmLの R— 113溶液(以下、ベンゼン溶液と 記す。)を、オートクレーブ内温度を 25°C力も 40°Cまで加熱しながら、 9mL注入し、 オートクレーブのベンゼン注入口を閉め、 0. 3時間撹拌を続けた。
[0079] つぎにオートクレーブ内の圧力を 0. 15MPaに、オートクレーブ内の温度を 40°Cに 保持しながら、ベンゼン溶液 (6mL)を注入し、さらに 0. 3時間、撹拌を続けた。つぎ にオートクレーブ内の圧力を 0. 15MPaに、オートクレーブ内の温度を 40°Cに保持 しながら、ベンゼン溶液 (8. 5mL)を注入し、さらに 1. 0時間、撹拌を続けた。ベンゼ ンの注入総量は 0. 24g、 R— 113の注入総量は 23. 5mLであった。つづいて、窒素 ガスを 1. 0時間吹き込んで力 オートクレーブ内の内容物を回収した。
[0080] 内容物を GC— MS分析と19 F— NMRにより分析した結果、内容物は上記化合物( 4X11) (収率 29%)および化合物 (4X11)のァダマンタンの炭素原子に結合するフ ッ素原子の 1つが水素原子に置換した化合物 (収率 71%)の混合物であることを確 認した。さらに1 H— NMRにより分析した結果、上記化合物 (4X12)および上記化合 物 (4X13)の生成が確認された。
[0081] 化合物(4X11)の19 F— NMRを以下に示す。
19F-NMR(376. OMHzゝ溶媒: CDC1、基準: CFC1 ) δ (ppm) :— 61. 9 (2F)
3 3
, - 79. 0〜― 81. 0 (1F) , -82. 0 (3F) , —82. 1 (3F) , —85. 5〜― 88. 0 (1F ) , - 109. 0〜一 116. 0 (6F) . —117. 0〜一 125. 0 (6F) , —130. 1 (2F) , —1
31. 6〜― 133. 5 (IF) , —217. 0〜― 222. 0 (3F)。
[0082] 化合物(4X12)の1 H— NMRを以下に示す。
1H—NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 5. 71 (d, J =
3 FH
46. OHz, 1H)。
[0083] 化合物(4X13)の1 H— NMRを以下に示す。
— NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 3. 79 (m, 1H)
3
[0084] [例 1 3]化合物(5al l)、化合物(5al2)、およびィ匕合物(5al3)の製造例
例 1—2で得た混合物(5. 3g)を KF粉末 (0. 3g)と共にフラスコに仕込んだ。フラス コ内を激しく撹拌しながら、フラスコを 80〜90°Cのオイルバス中に浸して 4時間、カロ 熱した。なおフラスコの上部には、 20°Cに温度調節した還流器とフッ素榭脂フィルム 製パック (デュポン社製、商品名:テドラーパック)を直列に設置した。つぎにフラスコ を冷却して液状サンプル(3. 4g)を回収した。液状サンプルを GC— MS分析と19 F— NMRにより分析した結果、液状サンプルは上記化合物(5al l)、化合物(5al l)の ァダマンタンの炭素原子に結合するフッ素原子の 1つが水素原子に置換した化合物 、および CF CF (OCF CF CF ) COFの混合物であることを確認した。さらに1 H—
3 2 2 3
NMRにより分析した結果、上記化合物(5al2)および上記化合物(5al3)の生成が 確認された。
[0085] 化合物(5al 1)の19 F— NMRを以下に示す。
19F-NMR(376. OMHzゝ溶媒: CDC1、基準: CFC1 ) δ (ppm) : 55. 9 (IF) ,
3 3
- 110. 0 (6F) , - 120. 5 (6F) , —218. 9 (3F)。
[0086] 化合物(5a 12)の1 H— NMRを以下に示す。
— NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 5. 70 (d, J =
3 FH
45. 9Hz, 1H)。
[0087] 化合物(5a 13)の1 H— NMRを以下に示す。
— NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 3. 92 (m, 1H)
3
[0088] [例 2]化合物(5al l)、化合物(5al2)、およびィ匕合物(5al3)の製造例(その 2)
[0089] [化 16]
COCI cCoOcOoCH2OCF(CF3)OCF2CF(CF3)0(CF2)3F
(1Y1) め (3Y1)
(5a11) (5a12) (5a13)
[0090] [例 2— 1]化合物(3Y1)の製造例
ィ匕合物(1Y1) (1. 95g、 9. 8mmol)とピリジン(1. 00g、 12. 6mmol)を丸底フラ スコ(内容積 50mL)に入れ、フラスコの内温を 25°Cに保持しながら撹拌して、 F (CF
2
) OCF (CF ) CF OCF (CF ) CH OH (4. 61gゝ 9. 6mmol)を滴下した。滴下終
3 3 2 3 2
了後、撹拌しながらフラスコの内温を 50まで加熱して、つづいて内温を 45〜50°Cに 保持しながら 5時間、撹拌した。
[0091] つぎにフラスコに R— 225をカ卩えて得た希釈液を、希塩酸水溶液と水で順次、洗浄 して力も無水硫酸マグネシウムをカ卩えて 12時間、静置した。硫酸マグネシウムをろ過 して力もエバポレーターで濃縮して濃縮物(5. 47g)を得た。濃縮物を GCおよび N MRで分析した結果、上記化合物(3Y1)の生成を確認した (選択率 83. 8%、収率 7 4. 4%)。
[0092] 化合物(3Y1)の NMRデータを以下に示す。
'H -NMR OOO. 4MHZ,溶媒: CDCl ,基準: TMS) δ (ppm) : 1. 73 (m, 6H)
3
, 1. 90 (s, 6H) , 2. 03 (s, 3H) , 4. 58 (m, 2H)。
19F-NMR(282. 7MHz,溶媒: CDCl ,基準: CFC1 ) δ (ppm) :—79. 8〜―
3 3
80. 6 (4F) , -81. 8〜― 83. 4 (9F) , —130. 1 (2F) , —133. 9 (IF) , —145. 5 (1F)。
[0093] [例 2— 2]化合物 (4Y11)、化合物 (4Y12)、および化合物 (4Y13)の製造例
例 1—2と同じオートクレーブを用意し、オートクレーブの内温を 25°Cに保持しなが ら、 20%フッ素ガスを流速 11. 31LZhで 30分間、吹き込んだ。さらにオートクレー ブ内の圧力を 0. 20MPaまで加圧して、同じ流速で 20%フッ素ガスを 30分間、吹き 込ん 7こ。
[0094] つぎにオートクレーブ内の圧力を 0. 20MPaに保持したまま、 20%フッ素ガスを同 じ流速で吹き込みながら、例 2— 1で得た化合物 (4g)を R— 113 (80g)に溶解した溶 液を 3. 3時間かけて注入した。
[0095] つぎに、オートクレーブ内の圧力を 0. 20MPaに保持すること、ベンゼン溶液注入 を 5回繰り返すこと、およびベンゼンの注入総量を 0. 45g、R— 113の注入総量を 45 mLとすること以外は、例 1—2と同様の方法で反応を行った。反応後に反応器内圧 力を大気圧にして、窒素ガスを 1時間吹き込んだ。
[0096] オートクレーブの内容物を GC— MS分析と19 F— NMRにより分析した結果、内容 物は、上記化合物 (4Y11) (収率 86%)、化合物 (4Y11)のァダマンタンの炭素原子 に結合するフッ素原子の 1つが水素原子に置換したィ匕合物 (収率 11%)の混合物で あることを確認した。さらに1 H— NMRにより分析した結果、上記化合物 (4Y12)およ び上記化合物 (4Y13)の生成が確認された。
[0097] 化合物(4Y11)の19 F— NMRを以下に示す。
19F-NMR(376. OMHzゝ溶媒: CDCl、基準: CFC1 ) δ (ppm) :—61. 9 (2F)
3 3
, - 79. 0〜― 81. 0 (1F) , -82. 0 (3F) , —82. 1 (3F) , —85. 5〜― 88. 0 (1F ) , - 109. 0〜― 116. 0 (6F) . —117. 0〜― 125. 0 (6F) , —130. 1 (2F) , —1 31. 6〜― 133. 5 (IF) , —217. 0〜― 222. 0 (3F)。
[0098] 化合物(4Y12)の1 H— NMRを以下に示す。
H— NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 5. 71 (d, J =
3 FH
46. OHz, 1H)。
[0099] 化合物(4Y13)の1 H— NMRを以下に示す。
— NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 3. 79 (m, 1H)
3
[0100] [例 2— 3]化合物(5al l)、化合物(5al2)、およびィ匕合物(5al3)の製造例
例 2— 2で得た混合物(4. 8g、 5. Ommol)と KF粉末(0. 09g、 1. 5mmol)を丸底 フラスコ(内容積 50mL)に仕込んだ。フラスコ内を激しく撹拌しながら、フラスコを 14 0°Cのオイルバスに浸して 1時間、加熱した。なおフラスコの上部には 20°Cに温度調 節した還流器と受液器を設置した。
[0101] 受液器に留出した液状サンプル(3. 2g)を、 GC— MS分析、 19F— NMR、 — N MRにより分析した結果、液状サンプルは、化合物(5al l)、化合物(5al2)、および F (CF ) OCF (CF ) CF OCF (CF ) COFの混合物であることを確認した。
2 3 3 2 3
[0102] [例 3]化合物(5b21)および化合物(5b22)の製造例
[0103] [化 17]
(1X2) (3X2)
(4X22)
(5b21) (5b22)
[0104] [例 3— 1]化合物(3X2)の製造例
化合物(1X2) (0. 78g)と NaF (0. 83g)を丸底フラスコ(内容積 50mL)に入れ、 R — 225を加え、懸濁状態のまま撹拌した。フラスコ内の温度を 25°Cに保持しながら撹 拌して、 F (CF ) OCF (CF ) CF OCF (CF ) COF (5. 74g)を滴下した。滴下終了
2 3 3 2 3
後、撹拌しながらフラスコ内の温度を 65〜70°Cに加熱して、そのまま 3時間、撹拌し た。
[0105] つぎにフラスコに R— 225を加えて得たフラスコ内溶液を、ろ過して NaFを除去した 反応粗液を得た。反応粗液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水を用いて 3回洗浄した。さらにイオン交換水で 2回洗浄してから、硫酸マグネシウムを加え、 1
時間、静置した。つぎにろ過して硫酸マグネシウムを除去して得たろ液を、エバポレ 一ターで濃縮し、さらに真空ポンプで減圧濃縮して濃縮物(2.46g)を得た。濃縮物 を GC、 NMRにより分析した結果、上記化合物(3X2)の生成を確認した (選択率 99 .7%、収率 46%)。
[0106] 化合物(3X2)の NMRデータを以下に示す。
'H-NMROOO.4MHZ、溶媒: CDC1、基準: TMS):1.39 (s, 2H), 1.53 (m
3
, 8Η), 1.68 (s, 2Η), 2.16(s, 2H), 3.88〜4.12(m, 4H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶媒: CDC1 ,基準: CFC1 ) :— 80.0
3 3 〜― 81.0(8F
), -81.9〜― 82.8(16F), —84.5〜― 85.4(2F), —130.2(4F), —131. 9(2F), -145.6(2F)。
[0107] [例 3— 2]化合物 (4X21)および化合物 (4X22)の製造例
例 1 2と同じオートクレーブを用意して、オートクレーブの内温を 25°Cに保持しな がら、窒素ガスを 1.0時間吹き込んだ。 20%フッ素ガスを流速 9.05LZhで 30分吹 き込んだ後、オートクレーブ内圧力を 0.15MPaまで加圧してから、さらに 30分間、 吹き込んだ。つぎに 20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、例 2—1で得たィ匕 合物(3X2) (2.46g)を R— 113(49.03g)に溶解した溶液を 1.3時間かけて注入 した。
[0108] 例 1—2と同様の条件(ただし、ベンゼンの注入総量は 0.34g、 R— 113の注入総 量は 33mLであった。)で反応を行った。反応後、オートクレープ内の圧力を大気圧 にして、窒素ガスを 1時間吹き込んだ。
[0109] オートクレーブの内容物を GC— MS分析と19 F— NMRにより分析した結果、内容 物は、上記化合物 (4X21) (収率 76%)、化合物 (4X21)のァダマンタンの炭素原子 に結合するフッ素原子の 1つ以上が水素原子に置換したィ匕合物 (収率 18%)の混合 物であることを確認した。さらに1 H— NMRにより分析した結果、上記化合物 (4X22) の生成を確認した。
[0110] 化合物(4X21)の19 F— NMRを以下に示す。
19F-NMR(282.7MHz,溶媒: CDC1 ,基準: CFC1 ):― 79.5
3 3 〜― 80.6(8F
), -82.0〜一 82.3(20F), —84.4〜一 85.0(2F), —98.4〜一 121.5(12F
), -130.2(4F), -132.1 (2F) , —145.5(2F), —217.9(2F)。
[0111] 化合物(4X22)の1 H— NMRを以下に示す。
— NMR(399.8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) :5.80 (d, J =
3 FH
44.2Hz, 1H)。
[0112] [例 3— 3]化合物(5b21)および化合物(5b22)の製造例
例 3— 2で得た混合物(2.39g)を KF粉末 (0.08g)と共にフラスコに仕込んだ。な おフラスコの上部には、 20°Cに温度調節した還流器とフッ素榭脂フィルム製パック( デュポン社製、商品名:テドラーパック)を直列に設置した。フラスコ内を激しく撹拌し ながら、フラスコを 117〜120°Cのオイルバス中に浸して 3時間加熱した。つぎにフラ スコを冷却した後、フィルター濾過により KF粉末を除去し、液状サンプル(2. OOg)を 回収した。
[0113] 液状サンプルを GC、 GC— MS分析、 19F—NMRにより分析した結果、液状サンプ ルは上記化合物(5b21)、化合物(5b21)のァダマンタンに結合するフッ素原子の 1 つ以上が水素原子に置換した化合物、および CF (CF ) OCF(CF )CF OCF(C
3 2 2 3 2
F )COFが主成分の混合物であることを確認した。さらに1 H— NMRにより分析した
3
結果、上記化合物(5b22)の生成を確認した。
[0114] 化合物(5b21)の19 F— NMRを以下に示す。
19F-NMR(283.7MHzゝ溶媒: CDC1、基準: CFC1 ) δ (ppm) :55.4(2F),
3 3
-97.9(2F), -109.9 (8F) , —120.8(2F), —217.8(2F)。
[0115] 化合物(5b22)の1 H— NMR、 19F— NMRを以下に示す。
'H-NMROOO.4MHZ、溶媒: CDCl、基準: TMS) δ (ppm) :5.95 (d, J =
3 FH
42.3Hz, 1H)。
19F-NMR(282.7MHzゝ溶媒: CDCl、基準: CFC1 ) δ (ppm) :49.4(2F),
3 3
-107.4〜― 112.0(8F), —120.8(2F), —204.7(1F), —217.8〜― 218 .4(2F)0
[0116] [例 4]化合物(5d41)の製造例
[0117] [化 18]
F(CF3)0(CF2)3F
CH2OCOCF(CF3)0(CF2)3F
(CF3)0(CF2)3F
[0118] [例 4 1]化合物(3X4)の製造例
例 3—1における化合物(1X2)を上記化合物(1X4)に変更し、 CF (CF ) OCF (
3 2 2
CF ) CF OCF (CF ) COFを CF (CF ) OCF (CF ) COFに変更する以外は、同
3 2 3 3 2 2 3
様に反応を行うことにより上記化合物(3X4)を得る。
[0119] [例 4 2]化合物 (4X41)および化合物 (4X22)の製造例
例 4 1の化合物(3X4)を用いて例 3— 2と同様の反応を行うことにより、化合物(3 X4)のフッ素化体が主成分とする生成物を得る。生成物を GC— MS分析および19 F NMRにより分析すると、上記化合物(4X41)および化合物(4X41)のァダマンタ ンの炭素原子に結合するフッ素原子の 1つ以上が水素原子に置換した化合物の混 合物の生成が確認される。さらに1 H— NMRにより分析すると上記化合物 (4X42)の 生成が確認される。
[0120] [例 4 3]化合物(5d41)および化合物(5d42)の製造例
例 4 2の混合物を用いて例 3— 3と同様の反応を行う。生成物を GC— MS分析お よび19 F— NMRにより分析すると、上記化合物(5d41)および化合物(5d41)のァダ マンタンの炭素原子に結合するフッ素原子の 1つ以上が水素原子に置換した化合物 の混合物の生成が確認される。さらに1 H—NMRにより分析すると上記化合物 (4d4 2)の生成が確認される。
[0121] [例 5]化合物(1X3)の製造例
[0122] [化 19]
(12X3) (11X3) (1X3)
[0123] [例 5— 1]化合物(11X3)の製造例
化合物(12X3) (30. 27g)とメタノール(93. 38g)を丸底フラスコ(内容積 300mL )に加えてから、水浴冷却下にて濃硫酸(15. 12g)を加え、懸濁状態のまま撹拌した 。つぎにフラスコ内溶液を、加熱により環流させた状態で 2時間、撹拌すると、フラスコ 内溶液は透明になった。
[0124] フラスコ内溶液を冷却し濃縮してから、水(200mL)とトルエンをカ卩え、トルエンに抽 出された成分を回収して白色固体状の生成物(33. 38g)を得た。該生成物を、 GC と NMRにより分析した結果、化合物(12X3)の生成を確認した。
[0125] 化合物(12X3)の NMRデータを以下に示す。
'H -NMR OOO. 4MHZ、溶媒: CDCl、基準: TMS) δ (ppm) : 3. 68 (s, 9H)
3
, 2. 30 (m, 1H) , 1. 84〜2. 07 (m, 12H)。
[0126] [例 5— 2]化合物(1X3)の製造例
Sodium bis (2— methoxyethoxy) Aluminum hydrideの 65質量 % 含むト ルェン溶液 ( 120g)と、トルエン( 150mL)を丸底フラスコ(内容積 500mL)に仕込み 、撹拌しながらフラスコ内溶液を水浴により冷却した。つぎに、化合物(11X3) (33.
38g)をトルエン(lOOmL)に溶解させた溶液をフラスコに滴下した。さらにフラスコ内 溶液を加熱により環流させた状態で 1時間、撹拌した。
[0127] フラスコ内溶液を冷却し濃縮してから、水(60mL)をカ卩え、さらに 15質量%の水酸 化ナトリウムを含む水溶液(120g)をカ卩えて反応液を得た。該反応液をクロ口ホルム にて連続抽出して得た白色固体状の生成物(22. 27g)を、 GCと NMRにより分析し た結果、ほぼ純粋な化合物(1X3)の生成を確認した。
[0128] 化合物(1X3)の NMRデータを以下に示す。
'H -NMR OOO. 4MHZゝ溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 4. 32 (t, 3H) ,
3
3. 04 (d, 6H) , 2. 05 (s, 1H) , 1. 30 (s, 6H) , 1. 10 (q, 6H)。
[0129] [例 6]化合物(5c31)の製造例および化合物(5c32)の製造例
[0130] [化 20]
[0131] [例 6— 1]化合物(3X3)の製造例
反応器(内容積 1. 0L、 PFA製)に、化合物(1X3) (22. 27g)、NaF (55. 26g)、 および R— 225 (490g)を入れ、懸濁状態のまま撹拌した。フラスコ内温を 25°Cに保
持しながら撹拌して、 F (CF ) OCF(CF ) COF (118. 53g)を滴下した。滴下終了
2 3 3
後、そのまま 10時間、撹拌した。
[0132] つぎにフラスコ内溶液をろ過して NaFを除去し、ろ液をエバポレーターで濃縮して から、さらに真空ポンプで減圧濃縮して濃縮物(114. 39g)を得た。濃縮物を GC、 N MRにより分析した結果、上記化合物(3X3)の生成を確認した。濃縮物をカラムクロ マトグラフィー(展開溶媒: R— 225)により精製して、純粋な化合物(3X3) (106. 22 g)を得た (収率 93%)。
[0133] 化合物(3X3)の NMR及び IRデータを以下に示す。
'H-NMR OOO. 4MHZ、溶媒: CDCl、基準: TMS) δ (ppm) : 4. 13 (d, 3H)
3
, 3. 95 (d, 3H) , 2. 32 (s, 1H) , 1. 52 (s, 6H) , 1. 38 (s, 6H)。
19F-NMR(282. 7MHz,溶媒: CDCl ,基準: CFC1 ) δ (ppm) :—80. 0〜―
3 3
81. 0 (3F) , -81. 9 (9F) ,—82. 6 (9F) ,—86. 6〜― 87. 2 (3F) ,—130. 3 (6 F) , - 132. 2 (3F)0
IR (neat) : 747, 992, 1037, 1117, 1151, 1234, 1287, 1333, 1463, 1786 , 2861, 2919cm_1。
[0134] [例 6— 2]化合物 (4X31)および化合物 (4X32)の製造例
オートクレープ(内容積 3L、ニッケル製)を用意し、オートクレープのガス出口に、 2 0°Cに保持した冷却器、 NaFペレット充填層、および— 10°Cに保持した冷却器を直 列に設置した。また一 10°Cに保持した冷却器力も凝集した液をオートクレープに戻 す液体返送ラインを設置した。
[0135] オートクレーブに R— 113 (1600g)をカ卩え、 25°Cに保持しながら撹拌した。そのま まオートクレーブに、窒素ガスを 25°Cで 1時間吹き込んでから、窒素ガスで 20%体積 に希釈したフッ素ガス(以下、 20%フッ素ガスと記す。)を 25°C、流速 16. 05LZhで 1時間吹き込んだ。つぎに 20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、例 6—1で 得た化合物(3X3)を R— 113 (700g)に溶解した溶液を 20. 0時間かけて注入した。
[0136] つぎに、 20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながらオートクレーブの内圧を 0. 1 5MPa (ゲージ圧)まで加圧して、ベンゼン濃度が 6mgZmLの R— 113溶液を 25°C 力 40°Cにまで加熱しながら 110mL注入し、オートクレーブのベンゼン溶液注入口
を閉めた。
[0137] さらに 20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら 1時間、撹拌を続けた。つぎに 反応器内の圧力を大気圧にして、窒素ガスを 1時間吹き込んだ。オートクレープの内 容物を NMRで分析した結果、内容物は上記化合物 (4X31)および化合物 (4X32) の混合物であることを確認した。
[0138] 化合物(4X31)の19 F— NMRデータを以下に示す。
19F-NMR(282. 6MHzゝ溶媒: CDC1、基準: C F ) δ (ppm):—80. 1〜― 82
3 6 6
. 3 (27F)、 -85. 9〜― 86. 6 (3F)、—96. 0〜― 112. 8 (12F)、—130. 2 (6F) 、 - 132. 1 (3F)、 - 218. 5〜― 220. 0 (1F)。
[0139] 化合物(4X32)の1 H— NMR、 19F— NMRデータを以下に示す。
— NMR(399. 8MHz、溶媒: CDC1、基準: TMS) δ (ppm) : 5. 83 (d, J =
3 FH
44. 2Hz, 1H)。
19F-NMR(282. 6MHzゝ溶媒: CDC1、基準: C F ) δ (ppm):—80. 1〜― 82
3 6 6
. 3 (27F)、 -85. 9〜― 86. 6 (3F)、—96. 0〜― 112. 8 (10F)、—130. 2 (6F) 、 - 132. 1 (3F)、 - 210. 6〜― 211. 5 (IF) ,—218. 5〜― 220. 0 (1F)。
[0140] [例 6— 3]化合物(5c31)および化合物(5c32)の製造例
例 6— 2で得た混合物を用いて例 3— 3と同様の反応を行う。生成物を GC— MS分 析および19 F— NMRにより分析すると、上記化合物(5c31)および化合物(5c32)の ァダマンタンの炭素原子に結合するフッ素原子の 1つ以上が水素原子に置換した化 合物の混合物であると確認される。 ^—NMRにより分析すると上記化合物(5c32) が主成分と確認される。
産業上の利用可能性
[0141] 本発明の化合物は、反応活性な COF基を有することから、重合性単量体や種々 の誘導体の原料として有用である。また該誘導体は、(特に短波長光に対する)透明 性ゃ耐光性、耐熱性などに優れた機能性材料の原料、架橋剤、医薬や農薬中間体 などとして有用である。