WO2017030074A1 - α－フルオロアルデヒド類の製造方法 - Google Patents

α－フルオロアルデヒド類の製造方法 Download PDF

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絵里 西澤
進也 秋葉
亮 灘野
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セントラル硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing ⁇ -fluoroaldehydes.
  • Non-Patent Document 1 a method for producing perfluoroesters by reduction with lithium aluminum hydride is known.
  • Non-patent Document 2 As a method for producing ⁇ , ⁇ -difluoroacetaldehyde, a method is known in which ⁇ , ⁇ -difluoroacetate is produced by reduction with a hydride reducing agent such as lithium aluminum hydride (Non-patent Document 2). .
  • Patent Document 2 a method for producing ⁇ -fluoroaldehyde by reacting ⁇ -fluoroacetate with hydrogen gas in the liquid phase in the presence of a ruthenium catalyst (homogeneous catalyst)
  • Patent Document 3 A method for producing ⁇ , ⁇ -difluoroacetaldehyde by reacting ⁇ , ⁇ -difluoroacetate with hydrogen gas in the liquid phase in the presence of a ruthenium catalyst (homogeneous catalyst) is known (Patent Document 3). It has been.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 use a hydride reducing agent, have a complicated post-treatment and a large amount of waste, and also have a by-product of ethanol due to excessive reduction. It was difficult to manufacture with.
  • the method described in Patent Document 1 uses a ruthenium / tin bimetal system, and since it is a reaction in the vapor phase, heating at 200 ° C. or higher is necessary, and improvement in energy efficiency is desired. It was.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing an aldehyde having a fluorine atom with high selectivity under an inexpensive industrially employable ester using an ester having a fluorine atom.
  • the present invention has been made in consideration of the above situation, and as a result of extensive studies by the present inventors, ⁇ -fluoroesters are reacted with hydrogen (H 2 ) in the presence of a base and a specific catalyst. As a result, the knowledge that the corresponding ⁇ -fluoroaldehydes can be produced with high selectivity was obtained, and the present invention was completed.
  • the present invention provides a method for producing ⁇ -fluoroaldehydes described in [Invention 1]-[Invention 17].
  • invention 2 The method according to invention 1, wherein the base is an imine base or an inorganic base.
  • invention 3 The method according to invention 1 or 2, wherein the base is an alkali metal alkoxide.
  • the ruthenium compound is any one of inventions 1 to 7, wherein the ruthenium compound is at least one selected from the group consisting of ruthenium fluoride, chloride, fluorinated chloride, oxyfluoride, oxychloride, and oxyfluoride chloride. the method of.
  • invention 9 The rhodium compound according to any one of inventions 1 to 7, wherein the rhodium compound is at least one selected from the group consisting of rhodium fluoride, chloride, fluorinated chloride, oxyfluoride, oxychloride, and oxyfluorinated chloride. the method of.
  • the platinum compound is any one of inventions 1 to 7, wherein the platinum compound is at least one selected from the group consisting of platinum fluoride, chloride, fluoride chloride, oxyfluoride, oxychloride, and oxyfluoride chloride. the method of.
  • invention 11 The method according to any one of Inventions 1 to 7, wherein the metal oxide is alumina, zirconia, titania, silica, or magnesia.
  • invention 12 The method according to any one of inventions 1 to 11, wherein the hydrogen pressure is in the range of 0.001 to 4 MPa and the reaction temperature is in the range of 0 to 40 ° C.
  • invention 16 The method according to any one of inventions 1 to 15, wherein the reaction is carried out in a range of 0.001 to 0.5% by mass of water in the reaction system.
  • invention 17 The method according to any one of inventions 1 to 16, comprising obtaining the ⁇ -fluoroaldehyde represented by the general formula [2] as an equivalent of an ⁇ -fluoroaldehyde represented by the following formula: [Wherein, R 1 is the same as R 1 in the general formula [1]. R 3 represents an alkyl group or a substituted alkyl group. ]
  • a hydrogenation (reduction) reaction in a ketone body or an aldehyde body having no fluorine atom using a specific metal catalyst has been known for some time, and a hydrogenation reaction on an ester site is also known.
  • the reduction reaction for ester compounds having fluorine atoms due to the specific reactivity of fluorine atoms, there are many by-products such as alcohols that are excessively reduced in addition to the target aldehyde.
  • International Publication No. 2012/105431 discloses an example in which an ester having a fluorine atom is reduced with hydrogen gas in the presence of a specific ruthenium catalyst.
  • the target aldehyde is disclosed.
  • the reduction reaction for the ester having a fluorine atom has a difference in reactivity depending on the type of the catalyst, but it is efficient under the condition that the aldehyde compound which is the target compound in the present invention can be industrially employed. It was expected to be very difficult to obtain.
  • the inventors of the present invention have produced a aldehyde which is a target product with an unexpectedly high selectivity by attempting a reduction reaction using hydrogen in the presence of a base and a specific catalyst for esters having a fluorine atom. Obtained knowledge that is possible. Furthermore, by obtaining specific reaction conditions, such as the type and amount of base and catalyst, and the method of introducing a reaction reagent, the knowledge of obtaining aldehydes with extremely high selectivity was obtained. Knowledge that can be reused in the invention was also obtained. Based on these findings, in the present invention, the cost can be reduced because the object can be produced with a high selectivity and the catalyst can be reused as compared with the conventional method. Productivity is not burdened and is a very good method. As in the present invention, a method for producing ⁇ -fluoroaldehydes by reacting ⁇ -fluoroesters with hydrogen in the presence of a catalyst and a base used in the present invention has not been known.
  • the method for producing ⁇ -fluoroaldehydes according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as the production method of the present invention) is carried out by reacting ⁇ -fluoroesters with hydrogen (H 2 in the presence of a base and a catalyst). ) To produce ⁇ -fluoroaldehydes.
  • R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a haloalkyl group.
  • the halogen atom is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
  • the haloalkyl group may be any number and any number on any carbon atom of a linear or branched chain or cyclic alkyl group (having 3 or more carbon atoms) having 1 to 18 carbon atoms. And having the above-mentioned halogen atom. Of the halogen atoms, a fluorine atom is preferred.
  • R 2 represents a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • the unsubstituted alkyl group is a linear or branched or cyclic group (having 3 or more carbon atoms) having 1 to 18 carbon atoms.
  • the linear or branched alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • the cyclic alkyl group is preferably an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms.
  • the unsubstituted alkyl group includes methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, n- Examples include pentyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, norbornyl group, adamantyl group and the like.
  • the substituted alkyl group represents an alkyl group having a substituent in any number and in any combination on any carbon atom of the unsubstituted alkyl group.
  • substituents include halogen atoms such as fluorine, chlorine and bromine, lower alkyl groups such as methyl, ethyl and propyl, lower haloalkyl groups such as fluoromethyl, chloromethyl and bromomethyl, methoxy and ethoxy And lower alkoxy group such as propoxy group, lower haloalkoxy group such as fluoromethoxy group, chloromethoxy group and bromomethoxy group, lower alkoxycarbonyl group such as cyano group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group and propoxycarbonyl group, carboxyl group A protected group of a carboxyl group, an amino group, a protected body of an amino group, a hydroxyl group, and a protected body of a hydroxyl group.
  • substituents include
  • lower means a linear or branched chain or cyclic group having 1 to 6 carbon atoms (in the case of 3 or more carbon atoms).
  • protecting groups for carboxyl group, amino group and hydroxyl group are protecting groups described in Protective Groups In Organic Synthesis, Third Edition, 1999, John Wiley & Sons, Inc., etc. Group and methyl group are preferred.
  • ⁇ -fluoroesters represented by the general formula [1] ⁇ , ⁇ -difluoroacetic acid esters represented by the following formula are preferred and are easily available on a large scale. [Wherein R 2 is the same as R 2 in the general formula [1]. ]
  • the catalyst used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as it has a solid catalytic action, but as the catalyst, a catalyst in which a ruthenium compound, a rhodium compound, or a platinum compound is supported on a metal oxide or activated carbon is used. .
  • the ruthenium compound used in preparing the ruthenium compound-supported catalyst is at least one selected from the group consisting of ruthenium fluoride, chloride, fluorinated chloride, oxyfluoride, oxychloride, and oxyfluorinated chloride. is there.
  • rhodium compound or the platinum compound used when preparing the rhodium compound-supported catalyst or the platinum compound-supported catalyst include rhodium compound or platinum compound fluoride, chloride, fluorinated chloride, oxyfluoride, It is at least one selected from the group consisting of oxychloride and oxyfluoride chloride.
  • the metal oxide or activated carbon functions as a “support” that supports a ruthenium compound, a rhodium compound, or a platinum compound.
  • the kind of the metal oxide is at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, titania, silica, and magnesia.
  • activated carbon various types are commercially available.
  • activated carbon produced from bituminous coal for example, Calgon granular activated carbon CAL (manufactured by Toyo Calgon Co., Ltd.), coconut shell charcoal (for example, Nippon Enviro Chemicals Co., Ltd.), etc.
  • bituminous coal for example, Calgon granular activated carbon CAL (manufactured by Toyo Calgon Co., Ltd.), coconut shell charcoal (for example, Nippon Enviro Chemicals Co., Ltd.), etc.
  • bituminous coal for example, Calgon granular activated carbon CAL (manufactured by Toyo Calgon Co., Ltd.), coconut shell charcoal (for example, Nippon Enviro Chemicals Co., Ltd.), etc.
  • bituminous coal for example, Calgon granular activated carbon CAL (manufactured by Toyo Calgon Co., Ltd.), coconut shell charcoal (for example, Nippon Enviro Chemicals Co.,
  • the method for preparing the catalyst used in the present invention is not limited.
  • a ruthenium compound, a rhodium compound, or a platinum compound is dissolved in a solution, impregnated in the support, and then reduced with hydrogen (H 2 ) while heating. You can adjust it.
  • a compound in which the carrier is modified with halogen in advance using hydrogen fluoride, hydrogen chloride, chlorinated fluorinated hydrocarbon or the like is impregnated with a solution in which a soluble compound of a ruthenium compound, a rhodium compound, or a platinum compound is dissolved, or sprayed. Can be prepared.
  • Examples of the soluble compound mentioned here include nitrates, phosphates, chlorides, oxides, oxychlorides, oxyfluorides, and the like of the corresponding metals that dissolve in a solvent such as water, hydrochloric acid, aqueous ammonia, ethanol, and acetone. .
  • the amount of the ruthenium compound, rhodium compound or platinum compound supported on the carrier is suitably 0.1 to 80% by mass, preferably 1 to 40% by mass with respect to the total amount with the carrier.
  • the catalyst using a metal oxide as a support is treated with a fluorinating agent such as hydrogen fluoride or fluorinated hydrocarbon in advance at a temperature equal to or higher than a predetermined reaction temperature before use. It is effective to activate the catalyst.
  • a fluorinating agent such as hydrogen fluoride or fluorinated hydrocarbon in advance
  • chlorinated hydrocarbon and then fluorinating can be used.
  • supplying oxygen, chlorine, fluorinated or chlorinated hydrocarbons into the reactor during the reaction is an effective means for extending the catalyst life, improving the reaction rate, and the reaction yield.
  • a catalyst having a high water content when used, hydrolysis of ⁇ -fluoroesters as raw materials proceeds preferentially under the influence of a base that is separately present in the reaction system. Fluorocarboxylic acid may be formed. Since the reduction reaction for ⁇ -fluorocarboxylic acid does not proceed under the present reaction conditions, it is not preferable to use a catalyst having a high water content because the yield decreases.
  • the water content of the catalyst is preferably 50% by mass or less, preferably 20% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. Moreover, since the water
  • the water content in the reaction system in which the catalyst, solvent, base and raw materials are mixed may be in the range of 10 to 0.001% by mass, preferably 5 to 0.001% by mass, more preferably 0.5 to 0.001. % By mass.
  • the amount of the catalyst used may be 0.01% by mass or more with respect to the ⁇ -fluoroester represented by the general formula [1], preferably 1 to 100% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass.
  • the base used in the present invention is: (A) a tertiary amine, (b) a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound, (c) a compound having the following imine skeleton: —C ⁇ N—C— (in this specification, this compound is referred to as “imine An organic base selected from: (D) an inorganic base, Or (e) tetraalkylammonium hydroxide.
  • (A) Tertiary amine trimethylamine, triethylamine, N-ethyldiisopropylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, trioctylamine, tridecylamine, triphenylamine, tribenzylamine, Tris (2-ethylhexyl) amine, N, N-dimethyldecylamine, N-benzyldimethylamine, N-butyldimethylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl Ethylenediamine, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N, N'-dimethyl
  • Nitrogen-containing aromatic heterocyclic compounds pyridine, 2,4,6-trimethylpyridine, 4-dimethylaminopyridine, lutidine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, 1 , 2-dimethylimidazole, 3- (dimethylamino) propylimidazole, pyrazole, furazane, pyrazine, quinoline, isoquinoline, purine, 1H-indazole, quinazoline, cinnoline, quinoxaline, phthalazine, pteridine, phenanthridine, 2,6-di -T-butylpyridine, 2,2'-bipyridine, 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridyl, 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridyl, 5,5'
  • (D) Inorganic base Alkali metal, alkaline earth metal hydride (sodium hydride, potassium hydride, lithium hydride, calcium hydride, etc.), alkali metal, alkaline earth metal hydroxide (sodium hydroxide) , Potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, etc.), alkali metal, alkaline earth metal carbonates (sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, calcium carbonate, etc.), alkali metal bicarbonates (sodium bicarbonate) , Potassium hydrogen carbonate, lithium hydrogen carbonate, etc.), alkali metal, alkaline earth metal oxides (lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, magnesium oxide), alkali metal, alkaline earth metal halides (fluoride) Lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, cesium fluoride Magnesium fluoride, calcium fluoride, cesium chloride, etc.), alkali metal alkoxide (
  • Tetraalkylammonium hydroxide tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra-n-propylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, etc.
  • an imine base or an inorganic base is preferable as the organic base.
  • the imine bases 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene is more preferable.
  • the alkali base is more preferably an alkali metal alkoxide, and sodium ethoxide, potassium ethoxide, lithium ethoxide or potassium tert-butoxide is particularly preferable.
  • the amount of the base used may be 0.001 mol or more, preferably 0.005 to 5 mol, preferably 0.01 to 3 mol with respect to 1 mol of the ⁇ -fluoroester represented by the general formula [1]. Particularly preferred.
  • At least one hydroxide selected from metals belonging to Groups 13 and 14 (hydroxylation) as a fluoride ion (F ⁇ ) scavenger for the purpose of preventing deactivation of the catalyst.
  • Aluminum, gallium hydroxide, indium hydroxide) or oxides aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, silicon dioxide, germanium dioxide, tin oxide can be added.
  • aluminum hydroxide, gallium hydroxide, indium hydroxide, and silicon dioxide are preferable, and aluminum hydroxide is particularly preferable. These may be used alone or in combination of one or more.
  • the amount of the fluoride ion scavenger used may be 0.001 mol or more per 1 mol of the ⁇ -fluoroester represented by the general formula [1], preferably 0.005 to 5 mol, 0.03 ⁇ 1 mol is particularly preferred.
  • reaction solvent can be used in the production method of the present invention.
  • the reaction solvent is not particularly limited as long as it is inert under the conditions of this reaction, and examples thereof include aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, nitriles, acid amides, lower ethers, Examples include alcohols.
  • Specific compounds include n-pentane, n-hexane, n-heptane, benzene, toluene, xylene, acetonitrile, propionitrile, phenylacetonitrile, isobutyronitrile, benzonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide , Formamide, hexamethylphosphoric triamide, N-methylpyrrolidone, diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, 1,2-epoxyethane, 1,4-dioxane, dibutyl ether, t- Butyl methyl ether, substituted tetrahydrofuran, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, n-pentanol, n-hex
  • diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, and 2-epoxyethane, and methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, and n-pentanol N-hexanol and cyclohexanol are preferred, and methanol, ethanol and n-propanol are very particularly preferred.
  • reaction solvents can be used alone or in combination.
  • methanol, ethanol and n-propanol which can be easily separated by fractional distillation, are very preferable.
  • the reaction solvent may be used in an amount of 0.01 L (liter) or more, preferably 0.03 to 10 L, preferably 0.05 to 7 L with respect to 1 mol of the ⁇ -fluoroester represented by the general formula [1]. Is particularly preferred. This reaction can also be carried out neat without using a reaction solvent.
  • the amount of hydrogen (H 2 ) used may be 1 mol or more per 1 mol of the ⁇ -fluoroester represented by the general formula [1], preferably about 1 to 10 mol, more preferably 1 About 5 moles.
  • the hydrogen pressure is not particularly limited, but it may be usually in a pressure range of 0.001 to 10 MPa (absolute pressure standard, hereinafter the same in the present specification), preferably 0.001 to 5 MPa. In order to maximize the effects of the present invention, 0.001 to 4 MPa is extremely preferable.
  • the reaction temperature may be -30 ° C to 100 ° C, preferably 0 ° C to 70 ° C, more preferably 0 ° C to 40 ° C. If the reaction temperature is lower than ⁇ 30 ° C., the reaction may be slow. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 100 ° C., the catalyst life is shortened. On the other hand, the reaction proceeds fast, but decomposition products and the like are generated, and the selectivity in the present invention may be lowered.
  • the hydrogen pressure is in the range of 0.001 to 4 MPa and the reaction temperature is in the range of 0 to 40 ° C. This is one of the preferred embodiments because it can be produced efficiently.
  • the catalyst and base may be charged simultaneously into the reaction system, while the catalyst and base may be charged separately into the reaction system. Furthermore, the catalyst and the base may be added sequentially at the same time, and after adding a necessary amount of either the catalyst or the base to the reaction system, the other reagent may be added sequentially.
  • “sequential addition” means that a catalyst and / or a base is added to the reaction system intermittently (referring to a certain time interval) one after another in the order of the reaction system. .
  • the catalyst is used in a molar equivalent of 0.0001 mol to 0.03 mol so that the base is in a molar equivalent of 1 mol to 0.25 mol with respect to 1 mol of ⁇ -fluoroacetic acid ester in the reaction system. It is possible to add the catalyst and / or the base in divided portions at least twice so that the molar amount is increased, and this addition method is one of the preferred embodiments of the present invention.
  • the catalyst activation method a general method used for catalyst regeneration can be adopted. For example, it can be reactivated by appropriately bringing dry air, chlorine, hydrogen fluoride or the like into contact with a catalyst whose activity has been reduced.
  • the catalyst separated after use in the reaction can be repeatedly used by washing with water and / or alcohol (such as ethanol). This is one of the preferred embodiments (Example 17 and Example 18).
  • the production method of the present invention can be performed, for example, in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.
  • the reactor may be made of a material having heat resistance and corrosion resistance to hydrogen fluoride, hydrogen chloride and the like, and stainless steel, Hastelloy TM , Monel TM , platinum, and the like are preferable. It can also be made from materials lined with these metals.
  • the reaction time may be within 72 hours, and varies depending on the raw material substrate and reaction conditions (reaction temperature, type of catalyst, amount). It is preferable to observe the consumption state of H 2 as needed from the pressure in the reactor, etc., and terminate the reaction when hydrogen (H 2 ) consumption is practically completed. Alternatively, it is preferable that the progress of the reaction is traced by an analytical means such as gas chromatography, liquid chromatography, nuclear magnetic resonance, or the like, and the point in time when the decrease in the raw material substrate is hardly recognized is taken as the end point of the reaction.
  • an analytical means such as gas chromatography, liquid chromatography, nuclear magnetic resonance, or the like
  • ⁇ -fluoroaldehyde represented by the general formula [2] is an aldehyde directly linked with a strong electron-attracting group, a stable equivalent such as a self-polymer, hydrate or hemiacetal of the aldehyde (Of course, in some cases, it can be obtained in the form of an aldehyde).
  • a stable equivalent such as a self-polymer, hydrate or hemiacetal of the aldehyde (Of course, in some cases, it can be obtained in the form of an aldehyde).
  • hemiacetal body a compound represented by the following formula is obtained as an ⁇ -fluoroaldehyde equivalent.
  • R 1 is the same as R 1 in the general formula [1].
  • R 3 represents an alkyl group or a substituted alkyl group.
  • the alcohol constituting the hemiacetal body includes an alkali metal alkoxide used as a base, an alcohol used as a reaction solvent, an ester moiety of a raw material substrate (OR 2 of an ⁇ -fluoroester represented by the general formula [1]), etc. Derived from. Note that the definition of R 3 (alkyl group or substituted alkyl group) in this ⁇ -fluoroaldehyde equivalent is the same as R 2 in the general formula [2], and the description is omitted here.
  • reaction conditions for producing ⁇ -fluoroaldehydes are described below.
  • ⁇ -fluoroesters represented by the formula [1] are ⁇ , ⁇ -difluoroacetic acid esters
  • the catalyst is a catalyst in which a ruthenium compound, a rhodium compound or a platinum compound is supported on activated carbon, and the amount of the catalyst is 5 to 30% by mass with respect to ⁇ , ⁇ -difluoroacetic acid esters
  • the base used is an alkali metal alkoxide, and the amount of the alkoxide is 0.01 to 3 mol with respect to 1 mol of ⁇ , ⁇ -difluoroacetic acid esters
  • the reaction solvent is an alcohol, and the amount of the alcohol is 0.05 to 7 L with respect to 1 mol of ⁇ , ⁇ -difluoroacetate,
  • an arbitrary alcohol is a straight chain having 1 to 18 carbon atoms.
  • a hydrate can be obtained by adding water in the same manner.
  • an ⁇ -fluoroaldehyde represented by the formula [2] can be obtained by employing a general operation in organic synthesis.
  • the crude product ⁇ -fluoroaldehydes or ⁇ -fluoroaldehyde equivalents
  • the crude product should be purified to high purity by activated carbon treatment, fractional distillation, recrystallization, column chromatography, etc., if necessary. Can do.
  • the operation of directly collecting and distilling the reaction end solution is simple.
  • the target product having a relatively high acidity (such as a self-polymer, hydrate or hemiacetal) will be converted to a salt or complex with the base used. It tends to form and remain in the pot residue.
  • the reaction completion solution is preliminarily prepared with organic acids such as formic acid, acetic acid, citric acid, oxalic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, or hydrogen chloride, hydrogen bromide, nitric acid, sulfuric acid, etc.
  • the target product can be obtained in good yield by neutralizing with an inorganic acid and then recovering and distilling (including recovery and washing of the residue with an organic solvent such as diisopropyl ether).
  • a stable equivalent of the ⁇ -fluoroaldehyde represented by the general formula [2], particularly a dimer derived from the ⁇ -fluoroaldehyde hemiacetal represented by the general formula [3] Can be purified by bringing it into contact with an alcohol such as methanol or ethanol to converge to a hemiacetal form of ⁇ -fluoroaldehyde.
  • R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a haloalkyl group
  • R 4 represents a methyl group or an ethyl group.
  • the catalyst used in the present invention is obtained by separating the reaction solution containing the ⁇ -fluoroaldehyde represented by the formula [2], which is the target product after the reaction, and separating the reaction solution and the catalyst,
  • the reaction residue containing can be reused in the reaction of the present invention by washing with an alcohol such as ethanol and then collecting it.
  • Example 13 In a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS), the following formula: ⁇ , ⁇ -difluoroacetic acid esters represented by the formula: 50 g (0.403 mol, 1 eq), Ru / C 5 wt% (0.62 mmol, 0.002 eq), dry product (moisture content 2 mass% or less), N. Echemcat), 36.58 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.101 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and 202 mL of ethanol (2.0 mol / L) were added, and the reaction vessel was added.
  • SUS stainless steel
  • reaction reagent A base and a catalyst were added simultaneously.
  • a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS)
  • the following formula 10 g (0.081 mol, 1 eq), Ru / C 5 wt% (0.12 mmol, 0.002 eq), dry product (moisture content of 2% by mass or less), N ⁇ Echemcat), 6.89 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.020 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and 13.3 mL (6.0 mol / L) of ethanol were added to react.
  • SUS stainless steel
  • the inside of the container was replaced with hydrogen gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 1 hour. Thereafter, the hydrogen gas was replaced with nitrogen gas, Ru / C 5 wt% (0.12 mmol, 0.002 eq), 6.89 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.020 mol as sodium ethoxide, 0.25 eq) was added, the inside of the reaction vessel was replaced with hydrogen gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 1 hour.
  • reaction reagent catalyst addition
  • a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS)
  • the following formula 10 g (0.081 mol, 1 eq), Ru / C 5 wt% (0.12 mmol, 0.002 eq), dry product (moisture content of 2% by mass or less), N -Echemcat), 27.56 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.080 mol, 1.00 eq as sodium ethoxide) and 6.3 mL (2.4 mol / L) of ethanol were added to the reaction.
  • the inside of the container was replaced with hydrogen gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C.
  • reaction reagent addition of base
  • a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS)
  • the following formula 10 g (0.081 mol, 1 eq), Ru / C 20 wt% (0.48 mmol, 0.008 eq), dry product (moisture content of 2% by mass or less), N -Echemcat), 6.89 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.020 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and 6.3 mL (2.4 mol / L) of ethanol were added to the reaction.
  • the inside of the container was replaced with hydrogen gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C.
  • Example 17 Examination of catalyst reuse: In a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS), the following formula: 100 g (0.806 mol, 1 eq), Ru / C 10 wt% (5.0 mmol, 0.006 eq, dry product (water content 2% by mass or less), N. Echemcat), 73.16 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.202 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and 202 mL of ethanol (2.0 mol / L) were added to the reaction vessel. The inside was replaced with hydrogen gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 4 hours.
  • SUS stainless steel
  • Example 18 Examination of catalyst reuse In a pressure-resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS), the following formula: 100 g (0.806 mol, 1 eq), Ru / C 10 wt% (5.0 mmol, 0.006 eq) recovered in Example 15, 20 sodium ethoxide % Ethanol solution 73.16 g (0.202 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and ethanol 202 mL (2.0 mol / L) were added, and the inside of the reaction vessel was replaced with hydrogen gas three times. Was set to 0.9 MPa and stirred at 30 ° C. for 4 hours.
  • SUS stainless steel
  • Ethanol 300 mL is added to the kettle residue (solid containing sodium acetate and unrecovered target product), washed with stirring, filtered, the solid is washed with 300 mL of ethanol, and the filtrate is recovered and distilled again (from oil bath temperature to (77 ° C., reduced pressure to 4.5 kPa) to obtain an ethanol solution containing the target product.
  • purified product-1 fraction
  • the dimer derived from the ethyl hemiacetal compound represented by the formula (1) is contained, and the respective composition ratios (mol%) are ⁇ 5.4%, 0.3%, 81.8%, 0.2 %, 12.3%. The yield considering the purity was about 59%.
  • the content of ⁇ , ⁇ -difluoroethyl hemiacetal and dimer derived from ethyl hemiacetal can be reduced, and the content of the desired ⁇ , ⁇ -difluoroacetaldehyde ethyl hemiacetal can be improved. It was.
  • the removal of low-boiling components is carried out until the relative coexistence amount of ethanol is small (particularly less than 4.0% by mass), the content of the dimer derived from the ethyl hemiacetal body is remarkably increased. May increase.
  • the purity of ⁇ , ⁇ -difluoroethanol, ethyl hemiacetal of ⁇ , ⁇ -difluoroacetaldehyde, and the purity of the dimer derived from ⁇ , ⁇ -difluoroethyl hemiacetal and ethyl hemiacetal are 0.6%, 76.2%, 1.4% and 18.1% (ethanol content was 3.8%). Even in such a case, 1.8 eq. Of ethanol was added to the total of the ⁇ , ⁇ -difluoroethyl hemiacetal and the dimer derived from the ethyl hemiacetal as in the above, and at 30 ° C. for 2 hours.
  • Example 20 Substrate change of starting material In a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS), the following formula: 50 g (0.352 mol, 1 eq), Ru / C 5 wt% (0.62 mmol, 0.002 eq), dry product (moisture content of 2% by mass or less), N.E. Chemcat), 29.77 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.088 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and 190 mL of ethanol (1.8 mol / L) were added, and the reaction vessel was filled with hydrogen. The gas was replaced three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C.
  • SUS stainless steel
  • Example 21 Substrate change of starting material In a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS), the following formula: 50 g (0.390 mol, 1 eq), Ru / C 5 wt% (0.62 mmol, 0.002 eq), dry product (moisture content of 2% by mass or less), N.E. Chemcat), 18.81 g of 28% methanol solution of sodium methoxide (0.096 mol, 0.25 eq as sodium methoxide) and 190 mL (2.1 mol / L) of methanol were added, and the reaction vessel was filled with hydrogen. The gas was replaced with gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C.
  • SUS stainless steel
  • Example 22 In a pressure resistant reaction vessel made of stainless steel (SUS), the following formula: 100 g (0.806 mol, 1 eq), Ru / C 10 wt% (5.0 mmol, 0.006 eq, dry product (water content 2% by mass or less), N. Echemcat), 73.16 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (0.202 mol, 0.25 eq as sodium ethoxide) and 202 mL (2.0 mol / L) of ethanol were added to the system.
  • SUS stainless steel
  • the water content in the reaction vessel was measured by Karl Fischer and confirmed to be 0.18%, and then the reaction vessel was replaced with hydrogen gas three times, the hydrogen pressure was set to 0.9 MPa, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 4 hours. .
  • the selectivity of ⁇ , ⁇ -difluoroethanol represented by the formulas was 69% and 98: 2, respectively.
  • the obtained stable equivalent of ⁇ , ⁇ -difluoroacetaldehyde was consistent with the standard in 1 H and 19 F-NMR analysis and gas chromatography analysis.
  • the ⁇ -fluoroaldehydes obtained by the production method of the present invention can be used as an intermediate for medical and agricultural chemicals.

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Abstract

本発明のα－フルオロアルデヒド類の製造方法は、α－フルオロエステル類に、塩基および触媒の存在下、水素（Ｈ2）を反応させる工程を含む。本発明の方法を採用することにより、α－フルオロエステル類における水素化反応を高い変換率で進行させ、高い選択率でもって目的物であるα－フルオロアルデヒド類の製造が可能である。従来の方法と比べ、非常に優れた方法である。

Description

α－フルオロアルデヒド類の製造方法
　本発明は、α－フルオロアルデヒド類の製造方法に関する。
　従来のパーフルオロアルデヒド類の製造方法としては、パーフルオロエステル類を水素化リチウムアルミニウムで還元することにより製造する方法が知られている（非特許文献１）。
　α,α－ジフルオロアセトアルデヒドの製造方法としては、α、α－ジフルオロ酢酸エステル類を、水素化リチウムアルミニウム等のヒドリド還元剤により還元することにより製造する方法が知られている（非特許文献２）。
　一方、ルテニウム／スズ型バイメタル触媒（電子価が－４、配位数が６のルテニウム錯体を還元して、ルテニウム／スズ型メタル触媒を製造）の存在下、蒸気相でカルボン酸、カルボン酸エステル又はカルボン酸無水物を還元することにより、対応するアルデヒド及びその誘導体を製造する方法が開示されている（特許文献１）。
　さらに、α－フルオロ酢酸エステル類を、ルテニウム触媒（均一系触媒）の存在下、液相中、水素ガスと反応させることにより、α－フルオロアルデヒドを製造する方法（特許文献２）が、また、α，α－ジフルオロ酢酸エステル類を、ルテニウム触媒（均一系触媒）の存在下、液相中、水素ガスと反応させることにより、α，α－ジフルオロアセトアルデヒドを製造する方法（特許文献３）が知られている。
米国特許第５４７６８２７号明細書 国際公開第２０１３／０１８５７３号公報 国際公開第２０１４／１１５８０１号公報
Journal of American Chemical Society, 1954, 76(1),p.300-301. Journal of Organic Chemistry, 1993, 58, p.2302-2312.
　非特許文献１や非特許文献２に記載の方法は、ヒドリド還元剤を用いており、後処理が煩雑で廃棄物が多いこと、また、過剰還元によるエタノール類の副生もあり、工業的規模で製造するには難があった。特許文献１に記載の方法は、ルテニウム／スズのバイメタル系を用いており、かつ蒸気相での反応であるため２００℃以上の加熱が必要であり、エネルギー効率的に改善が望まれるものであった。一方、特許文献２や特許文献３に記載の方法は、用いるルテニウム触媒が高価であり経済的に不利であること、および目的物のアルデヒドと該アルデヒドと逐次的に生成する過剰還元によるエタノール類とが、変換率によって大きく左右される傾向があった。
　本発明は、フッ素原子を持つエステル類を用いて、工業的に採用し得る安価な条件で、選択性よくフッ素原子を持つアルデヒド類を製造する方法を提供することを課題とする。
　本発明は、上記状況を考慮してなされたものであり、本発明者らが鋭意検討したところ、α－フルオロエステル類を、塩基および特定の触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させることにより、高い選択率で対応するα－フルオロアルデヒド類を製造できる知見を得、本発明を完成した。
　すなわち本発明は、［発明１］－［発明１７］に記載する、α－フルオロアルデヒド類の製造方法を提供する。
　［発明１］
　一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類に、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、または白金化合物を金属酸化物もしくは活性炭に担持した触媒、および、塩基の存在下、水素（Ｈ2）を反応させることにより、一般式［２］で表されるα－フルオロアルデヒド類を製造する方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 ［式中、Ｒ1は水素原子、ハロゲン原子またはハロアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基または置換アルキル基を表す。］
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ［式中、Ｒ1は式［１］と同じ。］
　［発明２］
　塩基が、イミン系塩基または無機塩基である、発明１に記載の方法。
　［発明３］
　塩基が、アルカリ金属のアルコキシドである、発明１または２に記載の方法。
　［発明４］
　反応を、塩基または触媒を逐次添加することにより行う、発明１乃至３の何れかに記載の方法。
　［発明５］
　塩基の使用量が、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類１モルに対して０．０１モル以上、３モル以下である、発明１乃至４の何れかに記載の方法。
　［発明６］
　逐次添加が、塩基を少なくとも２回以上に分割して行う、発明４に記載の方法。
　［発明７］
　逐次添加が、触媒を少なくとも２回以上に分割して行う、発明４に記載の方法。
　［発明８］
　ルテニウム化合物が、ルテニウムのフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、発明１乃至７の何れかに記載の方法。
　［発明９］
　ロジウム化合物が、ロジウムのフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、発明１乃至７の何れかに記載の方法。
　［発明１０］
　白金化合物が、白金のフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、発明１乃至７の何れかに記載の方法。
　［発明１１］
　金属酸化物が、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、またはマグネシアである、発明１乃至７の何れかに記載の方法。
　［発明１２］
　水素圧が０．００１～４ＭＰａの範囲で、かつ、反応温度として０～４０℃の範囲で行うことを特徴とする、発明１乃至１１の何れかに記載の方法。
　［発明１３］
　アルコール類の存在下で反応を行う、発明１乃至１２の何れかに記載の方法。
　［発明１４］
　反応終了後、使用した触媒を回収し、再利用することにより行う、発明１乃至１３の何れかに記載の方法。
　［発明１５］
　触媒の回収が、触媒をろ別し、水次いでアルコール類で洗浄することにより行う、発明１４に記載の方法。
　［発明１６］
　反応系中の水分が０．００１～０．５質量％の範囲で行うことを特徴とする、発明１乃至１５の何れかに記載の方法。
　［発明１７］
　一般式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類が、下記式で表されるα－フルオロアルデヒド類等価体として得ることを含む、発明１乃至１６の何れかに記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 ［式中、Ｒ1は前記一般式［１］のＲ1と同じである。Ｒ3はアルキル基または置換アルキル基を表す。］
　特定の金属触媒を用いて、フッ素原子を持たないケトン体もしくはアルデヒド体における水素化（還元）反応は以前から知られており、また、エステル部位に対する水素化反応も公知である。一方、フッ素原子を持つエステル化合物に対する還元反応は、フッ素原子の持つ特異的な反応性の影響により、目的物のアルデヒド体の他、同時に過剰還元されたアルコール体等の副生成物が多く生じることが多い。例えば、国際公開第２０１２／１０５４３１号公報には、フッ素原子を持つエステル類を、特定のルテニウム触媒存在下、水素ガスで還元反応を行った例が開示されているが、ここでは目的物のアルデヒド体ではなく、過剰に還元反応が進行したβ－フルオロアルコールが高い変換率かつ高い選択率で生成している旨、開示されている。このことは、フッ素原子の持つ特異的な反応性が、当該エステル体を（高い選択率で）アルコール体に変換させたものと推測される。
　以上のことから、フッ素原子を持つエステル類に対する還元反応は、触媒の種類によって反応性に違いは出るものの、本願発明における目的化合物であるアルデヒド体を工業的に採用し得る条件で、且つ効率よく得ることは非常に困難であると予想された。
　しかしながら本発明者らは、フッ素原子を持つエステル類について、塩基及び特定の触媒存在下、水素を用いて還元反応を試みることで、意外にも高い選択率でもって目的物であるアルデヒド類の製造が可能である知見を得た。更に、塩基や触媒の種類や量、反応試剤の導入方法といった、特定の反応条件に付すことで、極めて高い選択性でもってアルデヒド類を得る知見を得、さらに、反応後に触媒を回収し、本発明に再利用できる知見も得た。これらの知見により、本発明では、従来の方法と比べ、高い選択率で目的物を製造することと、触媒の再利用が可能である事からコスト低減できることとなった。生産性にも負荷がかからず、非常に優れた方法である。なお、本発明のように、α－フルオロエステル類を、本発明で用いる触媒および塩基の存在下、水素と反応させることにより、α－フルオロアルデヒド類を製造する方法は知られていなかった。
　本発明によれば、従来技術と比べて入手が容易な原料を用い、変換率や選択率良く、α－フルオロアルデヒド類を製造する方法を提供することができるという効果を奏する。
　以下、本発明を詳細に説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。なお、本明細書において引用された全ての刊行物、例えば先行技術文献、及び公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み込まれる。
　本発明に係るα－フルオロアルデヒド類の製造方法（以下、本発明の製造方法ということがある。）は、前述した通り、α－フルオロエステル類を、塩基および触媒の存在下、水素（Ｈ2）と反応させることにより、α－フルオロアルデヒド類を製造する方法である。
　一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類のＲ1は、水素原子、ハロゲン原子、またはハロアルキル基を表す。当該ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子である。当該ハロアルキル基は、炭素数１～１８の、直鎖状もしくは分枝状の鎖式または環式（炭素数３以上の場合）のアルキル基の、任意の炭素原子上に、任意の数および任意の組み合わせで、前記のハロゲン原子を有する。ハロゲン原子の中でもフッ素原子が好ましい。
　一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類のＲ2は、置換もしくは非置換のアルキル基を表す。非置換のアルキル基は、炭素数１～１８の、直鎖状もしくは分枝状または環式（炭素数３以上の場合）のものである。これらのうち、直鎖状または分岐状のアルキル基としては、炭素数１～１０のアルキル基が好ましく、環状のアルキル基としては、炭素数３～１２が好ましい。
　具体的には、非置換アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｉ－ブチル基、ｓ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などが挙げられる。
　置換アルキル基は、前記非置換のアルキル基の任意の炭素原子上に、任意の数および任意の組み合わせで、置換基を有するアルキル基を示す。係る置換基は、フッ素、塩素および臭素等のハロゲン原子、メチル基、エチル基およびプロピル基等の低級アルキル基、フルオロメチル基、クロロメチル基およびブロモメチル基等の低級ハロアルキル基、メトキシ基、エトキシ基およびプロポキシ基等の低級アルコキシ基、フルオロメトキシ基、クロロメトキシ基およびブロモメトキシ基等の低級ハロアルコキシ基、シアノ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基およびプロポキシカルボニル基等の低級アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、カルボキシル基の保護体、アミノ基、アミノ基の保護体、ヒドロキシル基、ならびにヒドロキシル基の保護体等である。置換基の種類に依っては置換基自体が副反応に関与する場合もあるが、好適な反応条件を採用することにより最小限に抑えることができる。
　なお、本明細書において、"低級"とは、炭素数１～６の、直鎖状もしくは分枝状の鎖式または環式（炭素数３以上の場合）であるものを意味する。さらに、カルボキシル基、アミノ基およびヒドロキシル基の保護基は、Protective Groups in Organic Synthesis, Third Edition, 1999, John Wiley & Sons,Inc.等に記載された保護基であるが、具体的には、アルキル基、メチル基が好ましい。
　一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類のうち、下記式で表されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類が好ましく、大量規模での入手が容易である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 ［式中、Ｒ2は一般式［１］のＲ2と同じである。］
　本発明の製造方法で用いる触媒は、固体触媒作用を持つものであれば特に限定はされないが、当該触媒は、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、または白金化合物を金属酸化物あるいは活性炭に担持した触媒を用いる。
　このうち、ルテニウム化合物担持触媒の調製時に用いるルテニウム化合物は、ルテニウムのフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。
　一方、ロジウム化合物担持触媒または白金化合物担持触媒の調製時に用いられる、ロジウム化合物または白金化合物の具体的な例としては、ロジウム化合物または白金化合物のフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である。
　前記金属酸化物または活性炭は、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、または白金化合物を担持する「担体」として機能する。前記金属酸化物の種類としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、及びマグネシアからなる群より選ばれる少なくとも一種である。
　一方、前記活性炭は、各種のものが市販されているのでそれらのうちから選んで使用すればよい。例えば、瀝青炭から製造された活性炭（例えば、カルゴン粒状活性炭ＣＡＬ（東洋カルゴン（株）製）、椰子殻炭（例えば、日本エンバイロケミカルズ（株）製）などを挙げることができるが、当然これらの種類に限られることはない。
　本発明で用いる触媒を調製する方法は限定されないが、例えばルテニウム化合物、ロジウム化合物、または白金化合物を溶液に溶かし、この溶液を担体に含浸させた後、加熱しながら水素（Ｈ2）で還元処理することで調整できる。または、担体を予めフッ化水素、塩化水素、塩素化フッ素化炭化水素などによりハロゲンで修飾処理した化合物に、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、または白金化合物の可溶性化合物を溶解した溶液を含浸するか、スプレーすることで調製できる。
　ここで言う可溶性化合物としては、水、塩酸、アンモニア水、エタノール、アセトンなどの溶媒に溶解する該当金属の硝酸塩、リン酸塩、塩化物、酸化物、オキシ塩化物、オキシフッ化物、などが挙げられる。
　ルテニウム化合物、ロジウム化合物または白金化合物の、担体に対する担持量は、担体との合計量に占める割合が、０．１～８０質量％、好ましくは１～４０質量％が適当である。
　前記の方法で調製した触媒のうち、金属酸化物を担体とした触媒については、用いる前に所定の反応温度以上の温度で予めフッ化水素、フッ素化炭化水素などのフッ素化剤で処理し、触媒の活性化を行うことが有効である。触媒の活性化においては、あらかじめ塩素化炭化水素で処理後、フッ素化する方法を用いることもできる。また、反応中に酸素、塩素、フッ素化または塩素化炭化水素などを反応器中に供給することは触媒寿命の延長、反応率、反応収率の向上のため有効な手段である。
　また、本発明において、含水率の高い触媒を用いると、反応系内に別途存在している塩基の影響を受け、原料であるα－フルオロエステル類の加水分解が優先的に進行し、α－フルオロカルボン酸が生じることがある。本反応条件ではα－フルオロカルボン酸に対する還元反応は進行しないため、含水率が高い触媒を使用する事は、収率の低下となり好ましくない。触媒の含水率は５０質量％以下のものを用いるのがよく、好ましくは２０質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下である。また、溶媒や塩基由来の水分も当然、原料の加水分解に影響を及ぼすため、少ない方が好ましい。触媒、溶媒、塩基、原料を混合した反応系中の水分は１０～０．００１質量％の範囲で行えば良く、好ましくは５～０．００１質量％、より好ましくは０．５～０．００１質量％である。
　触媒の使用量は、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類に対し、０．０１質量％以上であれば良く、１～１００質量％が好ましく、５～３０質量％がより好ましい。
　本発明で使用する塩基は、
（ａ）３級アミン、（ｂ）含窒素芳香族複素環式化合物、（ｃ）次のイミン骨格：－Ｃ＝Ｎ－Ｃ－を有する化合物（なお、本明細書で、この化合物を「イミン系塩基」と言うことがある）、から選ばれる有機塩基、
（ｄ）無機塩基、
または
（ｅ）水酸化テトラアルキルアンモニウム、である。
　それぞれの化合物の具体的な例を、以下、明示する。
　（ａ）三級アミン：トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ－エチルジイソプロピルアミン、トリ－ｎ－プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ－ｎ－ブチルアミン、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、トリス（２－エチルへキシル）アミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルデシルアミン、Ｎ－ベンジルジメチルアミン、Ｎ－ブチルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ－ジエチルアニリン、１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、Ｎ－メチルピロリジン、Ｎ－メチルピペリジン、Ｎ－メチルモルホリン、Ｎ－エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ′－ジメチルピペラジン、Ｎ－メチルピペコリン、Ｎ－メチルピロリドン、Ｎ－ビニル－ピロリドン、ビス（２－ジメチルアミノ－エチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ''－ペンタメチル－ジエチレントリアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'，Ｎ''－ペンタメチルジプロピレントリアミン、トリス（３－ジメチルアミノプロピル）アミン、テトラメチルイミノ－ビス（プロピルアミン）、Ｎ－ジエチル－エタノールアミンなど。
　（ｂ）含窒素芳香族複素環式化合物：ピリジン、２，４，６－トリメチルピリジン、４－ジメチルアミノピリジン、ルチジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、３－（ジメチルアミノ）プロピルイミダゾール、ピラゾール，フラザン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、プリン、１Ｈ－インダゾール、キナゾリン、シンノリン、キノキサリン、フタラジン、プテリジン、フェナントリジン、２，６－ジ－ｔ－ブチルピリジン、２，２'－ビピリジン、４，４'－ジメチル－２，２'－ビピリジル、４，４'－ジメチル－２，２'－ビピリジル、５，５'－ジメチル－２，２'－ビピリジル、６，６'－ｔ－ブチル－２，２'－ジピリジル、４，４'－ジフェニル－２，２'－ビピリジル、１，１０－フェナントロリン、２，７－ジメチル－１，１０－フェナントロリン、５，６－ジメチル－１，１０－フェナントロリン、４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリンなど。
　（ｃ）イミン系塩基：１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ－７－エン、１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］ノン－５－エンなど。
　（ｄ）無機塩基：アルカリ金属、アルカリ土類金属の水素化物（水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウム、水素化カルシウム等）、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム等）、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸カルシウム等）、アルカリ金属の炭酸水素塩（炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム等）、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物（酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム）、アルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物（フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、塩化セシウム等）、アルカリ金属のアルコキシド（リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、リチウムｔｅｒｔ－ブトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシドおよびカリウムｔｅｒｔ－ブトキシド）など。
　（ｅ）水酸化テトラアルキルアンモニウム：水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラｎ－プロピルアンモニウム、水酸化テトラｎ－ブチルアンモニウムなど。
　これらの中でも、有機塩基としてイミン系塩基、または無機塩基が好ましい。イミン系塩基の中でも１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ－７－エンがより好ましい。一方、無機塩基としてはアルカリ金属のアルコキシドがより好ましく、中でも、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、リチウムエトキシドまたはカリウムｔｅｒｔ－ブトキシドが極めて好ましい。
　塩基の使用量は、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類１モルに対して０．００１モル以上を用いれば良く、０．００５～５モルが好ましく、０．０１～３モルが特に好ましい。
　本発明では上記の塩基に加えて、触媒の失活を防ぐ目的でフッ化物イオン（Ｆ-）捕捉剤として、１３族、１４族に属する金属から選ばれる少なくとも１種の水酸化物（水酸化アルミニウム、水酸化ガリウム、水酸化インジウム）もしくは酸化物（酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム、酸化スズ）を添加することができる。
　これらの中でも水酸化アルミニウム、水酸化ガリウム、水酸化インジウム、二酸化ケイ素が好ましく、水酸化アルミニウムが特に好ましい。なお、これらは単独もしくは一種以上用いて混合してもよい。
　フッ化物イオン捕捉剤の使用量は、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類１モルに対して０．００１モル以上を用いれば良く、０．００５～５モルが好ましく、０．０３～１モルが特に好ましい。
　本発明の製造方法において反応溶媒を用いることができる。反応溶媒は、本反応の条件下で不活性なものであればよく、特に限定はされないが、例えば、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ニトリル類、酸アミド類、低級エーテル類、アルコール類が挙げられる。
　中でも、低級エーテル類およびアルコール類が好ましく、アルコール類が特に好ましい。
　具体的な化合物としては、ｎ－ペンタン、ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトニトリル、プロピオニトリル、フェニルアセトニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、ホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、Ｎ－メチルピロリドン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，２－ジメトキシエタン、１，４－ジオキサン、１，２－エポキシエタン、１、４－ジオキサン、ジブチルエーテル、ｔ－ブチルメチルエーテル、置換テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、ｎ－ペンタノール、ｎ－ヘキサノールおよびシクロヘキサノールが挙げられる。中でも、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，２－ジメトキシエタン、１，４－ジオキサン、および２－エポキシエタン、および、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、ｎ－ペンタノール、ｎ－ヘキサノールおよびシクロヘキサノールが好ましく、メタノール、エタノールおよびｎ－プロパノールが極めて好ましい。
　これらの反応溶媒は、単独でまたは組み合わせて用いることができる。目的物であるα－フルオロアルデヒド類の製造においては、分別蒸留での分離が容易なメタノール、エタノールおよびｎ－プロパノールが極めて好ましい。
　反応溶媒の使用量は、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類１モルに対して０．０１Ｌ（リットル）以上を用いれば良く、０．０３～１０Ｌが好ましく、０．０５～７Ｌが特に好ましい。本反応は、反応溶媒を用いずにニートの状態で行うこともできる。
　水素（Ｈ2）の使用量は、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類１モルに対して１モル以上を用いれば良く、好ましくは１～１０モル程度であり、より好ましくは１～５モル程度である。
　水素圧は、特に制限はないが、通常、０．００１～１０ＭＰａ（絶対圧基準。以下、本明細書で同じ）の圧力範囲で行えばよく、０．００１～５ＭＰａが好ましい。本発明の効果を最大限に発揮させるには、０．００１～４ＭＰａが極めて好ましい。
　反応温度は、－３０℃～１００℃で良く、好ましくは０℃～７０℃であり、より好ましくは０℃～４０℃が好ましい。反応温度－３０℃よりも低ければ反応は遅いことがある。一方、反応温度が１００℃を超えると触媒寿命が短くなり、その一方、反応は速く進行するが、分解生成物等が生成し、本発明における選択率が低下することがある。
　なお、本発明において、α－フルオロエステル類に対し水素を反応させる際、水素圧が０．００１～４ＭＰａの範囲で、かつ反応温度として０～４０℃の範囲で行うことは、α－フルオロアルデヒド類を効率的に製造できることからも、好ましい態様の一つである。
　本発明における触媒と塩基の反応系への仕込み方法については、前記触媒及び塩基を反応系内に同時に仕込んでも良いが、一方、触媒及び塩基を別々に反応系に仕込んでも良い。さらに、触媒及び塩基を同時に逐次添加してもよく、触媒または塩基のどちらか一方を反応系に必要量を仕込んだ後、もう一方の試剤を逐次添加しても良い。なお、ここで言う「逐次添加」とは、触媒及び／または塩基を、反応系に順を追って次々と間欠的（一定の時間を隔てることを指す）に反応系に試剤を加えることを意味する。本発明のように、反応系中にα－フルオロ酢酸エステル類１モルに対し、塩基がモル当量で1モル～０．２５モルになるよう、触媒がモル当量で０．０００１モル～０．０３モルになるよう、触媒及び／または塩基を、少なくとも２回以上に分割して添加することも可能であり、この添加方法は本発明の好ましい態様の一つである。
　触媒の賦活法は触媒の再生に用いられる、一般的な方法を採用することができる。例えば、乾燥空気、塩素、フッ化水素等を活性低下した触媒と適宜接触させることにより再活性化することができる。なお、これらのガスと接触させずに触媒を賦活化させる方法としては、反応に使用した後に分別した触媒を、水および/又はアルコール（エタノール等）で洗浄することにより、繰返し使うこともでき、このことは好ましい態様の一つである（実施例１７および実施例１８）。
　本発明の製造方法は、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことができる。反応器は、耐熱性とフッ化水素、塩化水素等に対する耐食性を有する材質で作られれば良く、ステンレス鋼、ハステロイTM、モネルTM、白金などが好ましい。また、これらの金属でライニングされた材料で作ることもできる。
　反応時間は、７２時間以内で行えば良く、原料基質および反応条件（反応温度、触媒の種類、量）により異なる。反応器内の圧力等からＨ2の消費状況を随時観察し、水素（Ｈ2）の消費が事実上完了した段階で反応を終了することが好ましい。或いは、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、核磁気共鳴等の分析手段により反応の進行状況を追跡し、原料基質の減少が殆ど認められなくなった時点を反応の終点とすることが好ましい。
　一般式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類は、強力な電子求引基が直結したアルデヒドであるため、該アルデヒド類の自己重合体、水和体またはヘミアセタール体等の安定な等価体として得られる場合が多い（当然、場合によってはアルデヒドの形で得ることもできる）。例えば、本発明では、ここで言う「ヘミアセタール体」として、下記式で表される化合物が、α－フルオロアルデヒド類等価体として得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 ［式中、Ｒ1は一般式［１］のＲ1と同じである。Ｒ3はアルキル基または置換アルキル基を表す。］
　よって、請求項における一般式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類には、これらの安定な等価体も含まれるものとして扱う。ヘミアセタール体を構成するアルコールは、塩基として用いたアルカリ金属のアルコキシドや反応溶媒として用いたアルコール、および原料基質のエステル部位（一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類のＯＲ2）等に由来する。なお、このα－フルオロアルデヒド類等価体におけるＲ3の定義（アルキル基または置換アルキル基）は、前記一般式［２］におけるＲ2と同じである為、ここでは記載を省略する。
　本発明において、α－フルオロアルデヒド類を製造する際の「好ましい反応条件」を以下、述べる。
　式［１］で表されるα－フルオロエステル類がα，α－ジフルオロ酢酸エステル類であり、
触媒がルテニウム化合物、ロジウム化合物または白金化合物を活性炭に担持した触媒であって、かつ、該触媒の量が、α，α－ジフルオロ酢酸エステル類に対し５～３０質量％であり、
用いる塩基がアルカリ金属のアルコキシドであって、かつ該アルコキシドの量がα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１モルに対し、０．０１～３モルであり、
反応溶媒としてアルコール類であって、該アルコール類の量がα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１モルに対し、０．０５～７Ｌとし、
前述した水素圧及び反応温度を採用することにより、後述の実施例で示すように、該目的物を高選択率で得ることができる。
　また、後処理過程で任意のアルコールを加えて平衡を傾けることにより、ヘミアセタール体を構成するアルコールを任意のものに置き換えることができる（“任意のアルコール”は、炭素数１～１８の、直鎖状もしくは分枝状の鎖式または環式（炭素数３以上の場合）のものである）。当然、同様に水を加えることにより水和体を得ることができる。
　後処理は、有機合成における一般的な操作を採用することにより、式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類を得ることができる。反応後の後処理について、粗生成物（α－フルオロアルデヒド類またはα－フルオロアルデヒド類等価体）は必要に応じて活性炭処理、分別蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等により高い純度に精製することができる。目的物の沸点が低い場合は、反応終了液を直接、回収蒸留する操作が簡便である。塩基の存在下での反応においては、上記の回収蒸留を行うと比較的酸性度の高い目的物（自己重合体、水和体またはヘミアセタール体等）は用いた塩基との塩または錯体等を形成して釜残に残留する傾向がある。この様な場合には、反応終了液を予めギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、安息香酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸または塩化水素、臭化水素、硝酸、硫酸等の無機酸で中和してから回収蒸留（ジイソプロピルエーテル等の有機溶媒による釜残の回収洗浄も含まれる）することにより目的物を収率良く得ることができる。
　後処理過程にて、一般式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類の、該アルデヒド類の安定等価体、特に一般式［３］で示されるα－フルオロアルデヒドヘミアセタール体由来の二量体を、メタノールまたはエタノール等のアルコール類と接触させることにより、α－フルオロアルデヒド類のヘミアセタール体に収束させる精製操作も可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 ［式中、Ｒ1は水素原子、ハロゲン原子またはハロアルキル基を表し、Ｒ4はメチル基またはエチル基を表す。］
　なお、本発明で用いた触媒は、反応後に目的物である式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類を含む反応液をろ別し、該反応液と触媒とを分離させた後、触媒を含む反応残渣に対し、エタノール等のアルコール類で洗浄し、その後回収することで、本発明の反応に再利用することができる。
　以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　実施例および比較例の一般的製造方法を以下に示し、また、結果の一部を表１に纏めた。
　［実施例１～１２］および［比較例１～３］
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類の所定の量（１ｅｑ）、触媒（ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）を所定の量（０．００２ｅｑ）、塩基の所定の量（０．２５ｅｑ）と反応溶媒の所定の量を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、所定の反応温度および所定の反応時間で攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、当該エステル類の変換率、並びに下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率を算出した。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　［比較例４］
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１０ g（０．０８１ mol、１ ｅｑ）、Ru/C ５ wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、硫酸０．５ g（０.００５ mol、０．０６ｅｑ）とエタノール３８ mL（２．１ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で６時間攪拌した。反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、反応が進行していないことがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
　［実施例１３］
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類５０ g（０．４０３　mol、１ｅｑ）、Ru/C ５ wt%（０．６２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液３６．５８ g（ナトリウムエトキシドとして０.１０１ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール２０２ mL（２．０ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を３．０ ＭＰａに設定し、３０℃で４時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ５０%、８４:１６であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
　［実施例１４］反応試剤の追加：塩基と触媒を同時に追加
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１０ g（０．０８１mol、１ｅｑ）、Ru/C ５ wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液６．８９ g（ナトリウムエトキシドとして０．０２０ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール１３．３ mL（６．０ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、30℃で1時間攪拌した。その後、水素ガスを窒素ガスに置換し、Ru/C 5 wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ）、ナトリウムエトキシドの20%エタノール溶液６．８９ g（ナトリウムエトキシドとして０．０２０ mol、０．２５ｅｑ）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、30℃で1時間攪拌した。同様の添加操作（Ru/C ５ wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）と、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液６．８９ g（ナトリウムエトキシドとして０．０２０ mol、０．２５ｅｑ）を加える操作）を２回繰り返した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ７９%、９５:５であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
　［実施例１５］反応試剤の追加：触媒追加
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１０ g（０．０８１mol、１ｅｑ）、Ru/C ５ wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液２７．５６ g（ナトリウムエトキシドとして０．０８０ mol、１．００ｅｑ）とエタノール６．３ mL（２．４ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で1時間攪拌した。その後、水素ガスを窒素ガスに置換し、Ru/C ５ wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で1時間攪拌した。同様の添加操作（Ru/C ５ wt%（０．１２ mmol、０．００２ｅｑ）を加える操作）を２回繰り返した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ８２%、８８:１２であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
　［実施例１６］反応試剤の追加：塩基追加
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１０ g（０．０８１mol、１ｅｑ）、Ru/C ２０ wt%（０．４８ mmol、０．００８ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液６．８９ g（ナトリウムエトキシドとして０．０２０ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール６．３ mL（２．４ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で1時間攪拌した。その後、水素ガスを窒素ガスに置換し、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液６．８９ g（ナトリウムエトキシドとして０．０２０ mol、０．２５ｅｑ）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、30℃で1時間攪拌した。同様の添加操作（ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液６．８９ g（ナトリウムエトキシドとして０．０２０ mol、０．２５ｅｑ）を加える操作）を２回繰り返した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ７７%、８７:１３であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 　反応終了液をろ過、中和後、蒸留することで目的生成物を含むエタノール溶液を得た。該エタノール溶液の19Ｆ－ＮＭＲ分析により内部標準法（内部標準物質ヘキサフルオロベンゼン）で定量したところ、目的生成物全体の収率は約７４%であった。さらに分別蒸留を行うことにより、高純度品に精製することができた（ガスクロマトグラフィー純度９０％以上）。
　［実施例１７］触媒の再利用の検討：
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１００ g（０．８０６ mol、１ｅｑ）、Ru/C １０ wt%（５．０ mmol、０．００６ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液７３．１６ g（ナトリウムエトキシドとして０．２０２ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール２０２ mL（２．０ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で４時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ４７%、８１:１９であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
　用いたRu/Cをろ過し、エタノール２００ｇで掛け洗浄した。その後Ru/Cを回収して水２００ｇで３０分間攪拌した後にろ過し、再度Ru/Cを回収してエタノール２００ｇで３０分間攪拌した後にろ過し、回収した触媒を次の反応（実施例１６）へ用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
　［実施例１８］触媒の再利用の検討
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１００ g（０．８０６ mol、１ｅｑ）、実施例１５で回収したRu/C １０ wt%（５．０ mmol、０．００６ｅｑ）、ナトリウムエトキシドの２０%エタノール溶液７３．１６ g（ナトリウムエトキシドとして０．２０２ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール２０２ mL（２．０ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で4時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ４８%、８０:２０であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
　上記に記載の反応後に、実施例１５に記載と同様の操作でRu/Cを回収した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 　その後、回収したRu/Cを使用して上記のスキームに記載の反応を行い、更に回収したRu/Cを使用して再度反応を行った。合計３回Ru/Cを回収と再利用を繰り返して行うことにより、α，α－ジフルオロ酢酸エステル類３００ ｇ（２．４ ｍｏｌ）を反応に供したことに相当する反応終了液を得た。反応終了液に酢酸１３７ｇ（２．３ ｍｏｌ、０．９５ｅｑ）を加え、直接、回収蒸留（油浴温度～７７℃、減圧度～２．１ｋＰａ）することにより、目的生成物（α，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体（エチルヘミアセタール体））を含むエタノール溶液を得た。釜残（酢酸ナトリウムと未回収の目的生成物が含まれる固形物）にエタノール３００ｍＬを加え、攪拌洗浄し、濾過し、固形物をエタノール３００ｍＬで洗浄し、濾液を再び回収蒸留（油浴温度～７７℃、減圧度～４．５ｋＰａ）することにより、目的生成物を含むエタノール溶液を得た。これらの溶液を合わせて分別蒸留（理論段数１０段、留出温度６５℃、減圧度～４５ｋＰａ）することにより、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体（エチルヘミアセタール体）を留分として１８０ｇ得た。
　1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析より、精製品－１（留分）にはエタノール、β，β－ジフルオロエタノール、α，α－ジフルオロアセトアルデヒドのエチルヘミアセタール体、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 で示されるβ，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体および、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 で示されるエチルヘミアセタール体由来の二量体が含まれていることが分かり、それぞれの組成比（モル％）は、＜５．４％、０．３％、８１．８％、０．２％、１２．３％であった。純度を考慮した収率は約５９％であった。得られた当該エチルヘミアセタール体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
　精製品－１に含まれるβ，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体と前記エチルヘミアセタール体由来の二量体の合計に対して、エタノールを１．８ｅｑ加え、３０℃で２時間攪拌し、精製品－２を得た。精製品－２の1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析より、β，β－ジフルオロエタノール、α，α－ジフルオロアセトアルデヒドのエチルヘミアセタール体、β，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体とエチルヘミアセタール体由来の二量体の純度は、それぞれ０．２％、８３．２％、０．１％、８．２％であった。また、エタノールの含量は８．７％であった。この操作により、β，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体とエチルヘミアセタール体由来の二量体の含量を低減でき、所望のα，α－ジフルオロアセトアルデヒドのエチルヘミアセタール体の含量を向上することができた。
　また、上記とは別に、低沸分の除去をエタノールの相対的な共存量が少なく（特に４．０質量％未満）なるまで行うと、エチルヘミアセタール体由来の二量体の含量が格段に増加する場合がある。例えば、β，β－ジフルオロエタノール、α，α－ジフルオロアセトアルデヒドのエチルヘミアセタール体、β，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体とエチルヘミアセタール体由来の二量体の純度が、それぞれ０．６％、７６．２％、１．４％、１８．１％となった（エタノールの含量は３．８％であった）。この様な場合であっても、上記と同様、β，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体とエチルヘミアセタール体由来の二量体の合計に対してエタノールを１．８eq.加え、３０℃で２時間攪拌する精製操作を採用することにより、それぞれ０．８％、７９．３９％、０．４％、１０．９％に収束させることができた（エタノールの含量は８．９％）。
　α，α－ジフルオロアセトアルデヒドのエチルヘミアセタール体、β，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体およびエチルヘミアセタール体由来の二量体の、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析の帰属を以下に示す。
［α，α－ジフルオロアセトアルデヒドのエチルヘミアセタール体］
1Ｈ－ＮＭＲ（基準物質；Ｍｅ4Ｓｉ、重溶媒；ＣＤＣｌ3）、δ ｐｐｍ；１．２６（ｔ、３Ｈ）、３．６３（ｍ、１Ｈ）、３．９２（ｍ、１Ｈ）、４．７０（ｍ、１Ｈ）、５．６０（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；Ｃ6Ｆ6、重溶媒；ＣＤＣｌ3）、δ ｐｐｍ；２７．９（ｄｄｄ、２Ｆ）。
［β，β－ジフルオロエチルヘミアセタール体］
1Ｈ－ＮＭＲ（基準物質；Ｍｅ4Ｓｉ、重溶媒；ＣＤＣｌ3）、δ ｐｐｍ；３．９２（ｍ、２Ｈ）、４．７９（ｍ、１Ｈ）、５．６８（ｄｔ、１Ｈ）、５．９１（ｄｄｔ、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；Ｃ6Ｆ6、重溶媒；ＣＤＣｌ3）、δ ｐｐｍ；２７．０（ｄｄｄ、２Ｆ）、３６．１（ｄｔ、２Ｆ）。
［エチルヘミアセタール体由来の二量体］
1Ｈ－ＮＭＲ（基準物質；Ｍｅ4Ｓｉ、重溶媒；ＣＤＣｌ3）、δ ｐｐｍ；１．２８（ｔ、３Ｈ）、３．６７（ｍ、１Ｈ）、３．８８（ｍ、１Ｈ）、４．７８（ｍ、０．５Ｈ）、４．９０（ｍ、０．５Ｈ）、５．０４（ｍ、１Ｈ）、５．６４（ｍ、２Ｈ）、ヒドロキシル基のプロトンは帰属できず。
19Ｆ－ＮＭＲ（基準物質；Ｃ6Ｆ6、重溶媒；ＣＤＣｌ3）、δ ｐｐｍ；２７．９（ｍ、４Ｆ）。
　［実施例１９］出発原料の基質変更
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類５０ g（０．４５４ mol、１ｅｑ）、Ru/C 5 wt%（０．６２ mmol、０．００1ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液２１．９０ g（ナトリウムメトキシドとして０．１１４ mol、０．２５ｅｑ）とメタノール１９０ mL（２．４ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で６時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ２２%、１００:０であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
　［実施例２０］出発原料の基質変更
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 で示されるトリフルオロ酢酸エステル類５０ g（０．３５２ mol、１ｅｑ）、Ru/C ５ wt%（０．６２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの20%エタノール溶液２９．７７ g（ナトリウムエトキシドとして０.０８８ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール１９０ mL（１．８ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で６時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 で示されるトリフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 で示されるトリフルオロエタノールの選択率は、それぞれ３８%、９９:１であった。得られたトリフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
　［実施例２１］出発原料の基質変更
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 で示されるトリフルオロ酢酸エステル類５０ g（０．３９０ mol、１ｅｑ）、Ru／C 5 wt%（０．６２ mmol、０．００２ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液１８．８１ g（ナトリウムメトキシドとして0.０９６ mol、０．２５ｅｑ）とメタノール １９０ mL（２．１ mol/L）を加え、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を0.9 ＭＰａに設定し、３０℃で６時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 で示されるトリフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 で示されるトリフルオロエタノールの選択率は、それぞれ２７％、９９:１であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
　［実施例２２］
　ステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 で示されるα，α－ジフルオロ酢酸エステル類１００ g（０．８０６ mol、１ｅｑ）、Ru/C １０ wt%（５．０ mmol、０．００６ｅｑ、ドライ品（水分含有率２質量％以下）、エヌ・イーケムキャット製）、ナトリウムエトキシドの20%エタノール溶液７３．１６ g（ナトリウムエトキシドとして０．２０２ mol、０．２５ｅｑ）とエタノール２０２ mL（２．０ mol/L）を加え、系内の水分をカールフィッシャーで測定し０．１８％である事を確認した後、反応容器内を水素ガスで３回置換し、水素圧を０．９ ＭＰａに設定し、３０℃で４時間攪拌した。
　反応終了液の19Ｆ－ＮＭＲ分析より、変換率と、下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 で示されるα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体と、過剰に還元された下記式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 で示されるβ，β－ジフルオロエタノールの選択率は、それぞれ６９%、９８:２であった。得られたα，α－ジフルオロアセトアルデヒドの安定等価体は、1Ｈと19Ｆ－ＮＭＲ分析およびガスクロマトグラフィー分析において標品と一致した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
　本発明の製造方法により得られるα－フルオロアルデヒド類は、医農薬中間体として利用できる。

Claims (17)

  1. 一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類に、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、または白金化合物を金属酸化物もしくは活性炭に担持した触媒、および、塩基の存在下、水素（Ｈ2）を反応させることにより、一般式［２］で表されるα－フルオロアルデヒド類を製造する方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     ［式中、Ｒ1は水素原子、ハロゲン原子またはハロアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基または置換アルキル基を表す。］
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     ［式中、Ｒ1は式［１］と同じ。］
  2. 塩基が、イミン系塩基または無機塩基である、請求項１に記載の方法。
  3. 塩基が、アルカリ金属のアルコキシドである、請求項１または２に記載の方法。
  4. 反応を、塩基または触媒を逐次添加することにより行う、請求項１乃至３の何れかに記載の方法。
  5. 塩基の使用量が、一般式［１］で示されるα－フルオロエステル類１モルに対して０．０１モル以上、３モル以下である、請求項１乃至４の何れかに記載の方法。
  6. 逐次添加が、塩基を少なくとも２回以上に分割して行う、請求項４に記載の方法。
  7. 逐次添加が、触媒を少なくとも２回以上に分割して行う、請求項４に記載の方法。
  8. ルテニウム化合物が、ルテニウムのフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１乃至７の何れかに記載の方法。
  9. ロジウム化合物が、ロジウムのフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１乃至７の何れかに記載の方法。
  10. 白金化合物が、白金のフッ化物、塩化物、フッ化塩化物、オキシフッ化物、オキシ塩化物、及びオキシフッ化塩化物からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１乃至７の何れかに記載の方法。
  11. 金属酸化物が、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、またはマグネシアである、請求項１乃至７の何れかに記載の方法。
  12. 水素圧が０．００１～４ＭＰａの範囲で、かつ、反応温度として０～４０℃の範囲で行う、請求項１乃至１１の何れかに記載の方法。
  13. アルコール類の存在下で反応を行う、請求項１乃至１２の何れかに記載の方法。
  14. 反応終了後、使用した触媒を回収し、再利用することにより行う、請求項１乃至１３の何れかに記載の方法。
  15. 触媒の回収が、触媒をろ別し、水次いでアルコール類で洗浄することにより行う、請求項１４に記載の方法。
  16. 反応系中の水分が０．５～０．００１質量％の範囲で行うことを特徴とする、請求項１乃至１５の何れかに記載の方法。
  17. 一般式［２］で示されるα－フルオロアルデヒド類が、下記式で表されるα－フルオロアルデヒド類等価体として得ることを含む、請求項１乃至１６の何れかに記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     ［式中、Ｒ1は前記一般式［１］のＲ1と同じである。Ｒ3はアルキル基または置換アルキル基を表す。］
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