JP2003055385A - ポリフルオロアルキルリチウム化合物の製造法 - Google Patents

ポリフルオロアルキルリチウム化合物の製造法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境にやさしく、比較的低価格でポリフルオ
ロアルキルリチウム化合物を製造する方法の提供。 【解決手段】 本発明はリチウム塩基によりポリフルオ
ロアルキル化合物を脱プロトン化することによりポリフ
ルオロアルキルリチウム化合物を製造する方法に関す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はリチウム塩基でポリフルオロアル
キル化合物を脱プロトン化することによってポリフルオ
ロアルキルリチウム化合物を製造する方法に関する。
【0002】ポリフルオロアルキル基が置換した有機化
合物は、例えば新規活性化合物の開発において次第に重
要になってきている。何故ならこのような置換基は生理
的な条件下において不活性であり、例えば基本的な有機
性の骨格の親油性および反応性を細かく制御することが
できるからである。
【0003】有機分子の中にポリフルオロアルキル置換
基を導入するには、求核試薬の典型的な付加反応および
置換反応を受け得るポリフルオロアルキル−金属化合物
がしばしば使用される。
【0004】即ち例えばペンタフルオロエチル化された
生成物を製造する試薬であるペンタフルオロエチルトリ
メチルシランの合成は、下記式(a)に従ってペンタフ
ルオロエチルリチウム(その合成法は例えばP.G.G
assmann,N.J.O’Reilly,Tetr
ahedron誌,1985年,26巻,5243頁を
参照のこと)をトリメチルクロロソランと反応させるこ
とによって行うことができる。
【0005】 CF3CF2Li + (CH33SiCl → (CH33SiCF2CF3 + LiCl (a) さらに、このような有機金属化合物はアルデヒドと反応
し、下記式(b)に示すようにポリフルオロアルキル置
換アルコールを生成するが、これは液晶ディスプレー
(LCD)用の材料の貴重な原料であり、従って工業的
に興味をもたれている。
【0006】
【化1】
【0007】金属マグネシウムおよび金属亜鉛のポリフ
ルオロアルキル化合物も試験されている(R.D.Ch
ambers,W.K.R.Musgrave,J.S
avory,J.Chem.Soc.誌,1962年,
1993〜1999頁)。しかしリチウムの同族列と比
べればこれらの化合物は不満足な反応性しか示さず、従
ってこれらの化合物の工業的な使用は問題になっていな
い。
【0008】従来ポリフルオロアルキルリチウム化合物
(RF−Li)は、下記式(c)に従って金属とハロゲ
ンの交換反応によってのみ得られてきた。この場合原料
の交換可能なハロゲンは塩素、臭素またはヨードである
ことができる。
【0009】 R−Li + RF−Hal → R−Hal + RF−Li (c) しかし最近では、特にクロロフルオロ炭素(CFC)は
オゾン層を破壊するので代替処置の対象になってきた。
同様にオゾンを消失させる臭素およびヨードの同族体
は、非常に高価であるばかりでなく、分子量が大きいた
めに大量の排出生成物を生じ、それを適正に廃棄するこ
とがまた別の問題となるという欠点をさらに有してい
る。
【0010】従って混合ハロフルオロ炭素を使用せずに
合成的に有用なポリフルオロアルキルリチウム化合物を
製造することが求められている。
【0011】本発明においては、ポリフルオロアルキル
化合物はリチウム塩基によって脱プロトン化され得るこ
とが見出だされた。
【0012】従って本発明によれば、リチウム塩基によ
ってポリフルオロアルキル化合物を脱プロトン化するこ
とを特徴とするポリフルオロアルキルリチウム化合物の
製造法が提供される。
【0013】本発明方法において原料として使用される
ポリフルオロアルキル化合物は、例えばポリフルオロア
ルキル基を含み、一般式(I) HCF21 (I) を有する化合物である。式中R1はフッ素、(CF2n
CF3、(CF2n2であり、nは0〜17の整数であ
り、そしてR2はトリ−(C1〜C6)−アルキルシリ
ル、トルフェニルシリル、炭素数3〜8の環式アルキ
ル、直鎖または分岐した炭素数1〜24のアルキル、炭
素数6〜10のアリール、炭素数7〜18のアリールア
ルキル、直鎖または分岐した炭素数2〜12のアルケニ
ル、直鎖または分岐した炭素数1〜12のアルコキシ、
炭素数6〜10のアリールオキシ、炭素数4〜9のヘテ
ロアリール、炭素数5〜17のヘテロアリールアルキ
ル、炭素数4〜9のヘテロアリールオキシであり、ここ
で該ヘテロアリール基はそれぞれ酸素、硫黄および窒素
から成る群から選ばれるヘテロ原子を最高2個含むこと
ができる。
【0014】上記のアルキル化合物において、アルキル
基は必要に応じさらにフッ素、およびそれぞれ炭素数1
〜12のジ(C1〜C6)−アルキルアミノ、アルキルチ
オ、またはアルキルオキシ基によって置換されているこ
とができる。
【0015】また上記の芳香族の置換基は、必要に応じ
最高3個の他の置換基をもつことができ、これらの置換
基は独立にフッ素、炭素数3〜6の環式アルキル、直鎖
または分岐した炭素数1〜12のアルキル、直鎖または
分岐したそれぞれ炭素数1〜12のアルコキシおよびア
ルキルチオ、直鎖または分岐した炭素数2〜12のアル
ケニル、およびジ(C1〜C6)−アルキルアミノから成
る群から選択することができ、ここでアルキル基は環を
形成することもできる。
【0016】本発明方法においては一般式(I)の化合
物において、R1がフッ素、(CF2nCF3,(C
2n2、nが0〜17の整数、R2がはトリ−(C1
〜C6)−アルキルシリル、直鎖または環式の、分岐し
ていないかまたは分岐した炭素数1〜12のアルキル、
フェニル、炭素数7〜18のフェニルアルキル、炭素数
1〜12の直鎖のアルコキシ、フェニルオキシ、炭素数
4または5のヘテロアリール、炭素数5〜17のヘテロ
アリールアルキル、炭素数4〜9のヘテロアリールオキ
シであり、ここで該ヘテロアリール基はそれぞれ酸素、
硫黄および窒素から成る群から選ばれるヘテロ原子を含
むことができる、化合物が好適である。
【0017】上記のアルキル化合物において、アルキル
基は必要に応じさらにフッ素、およびそれぞれ炭素数1
〜6のジ(C1〜C6)−アルキルアミノ、アルキルチ
オ、またはアルキルオキシ基によって置換されているこ
とができる。
【0018】また上記の芳香族置換基は、必要に応じ更
に最高3個の他の置換基をもつことができ、これらの置
換基は独立にフッ素、直鎖の炭素数1〜6のアルキル、
それぞれ炭素数1〜6の直鎖のアルコキシ又はアルキル
チオ、およびジ(C1〜C6)−アルキルアミノから成る
群から選択することができ、ここでアルキル基は環を形
成することもできる。
【0019】本発明方法においては一般式(I)の化合
物において、R1がフッ素、(CF2nCF3,(C
2n2、nが0〜11の整数、R2がさらに必要に応
じ炭素数1〜6のアルコキシで置換されているフェニル
オキシである、化合物が特に好適である。
【0020】これらのポリフルオロアルキル化合物はそ
れぞれ例えば有機リチウム化合物に対して不活性な溶媒
の中に最初に装入することができる。
【0021】このような溶媒は例えば次のようなもので
あることができる:環式または非環式のエーテル、例え
ば1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒ
ドロピラン、ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエー
テル、ジ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールジ
メチルエーテル(グライム)、ジエチレングリコールジ
メチルエーテル(ジグライム)、分岐したまたは直鎖の
アルカンまたはシクロアルカン、例えばn−ペンタン、
n−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、n−ヘプタン、n−オクタン、石油溜分(石油エー
テル)。これらの溶媒は例えば個別にまたは混合物とし
て使用することができる。
【0022】ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、
n−ペンタンおよびn−ヘキサン、またはこれらの溶媒
の混合物が好適である。
【0023】室温で気体のポリフルオロアルキル化合物
の場合には、凝縮させるか、或いは前以て冷却して液化
させた後に溶媒に加えることができる。冷却した溶媒ま
たは溶媒混合物の中に凝縮させることが好ましい。
【0024】脱プロトン化は、有機リチウム化合物を含
む試薬、および必要に応じ錯化化合物、また必要に応じ
活性化添加剤を用いて行うことができる。
【0025】使用できるリチウム塩基は例えばフェニル
リチウムのような有機リチウム化合物、或いは一般式
(II) LiCR345 (II) の化合物である。ここで互いに独立に、R3は水素、メ
チル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチ
ル、イソブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキ
シルまたはn−ヘプチルであり、R4は水素またはメチ
ルであり、R5は水素またはメチルであるか、或いはC
345はシクロペンチルまたはシクロヘキシルであ
る。
【0026】また或いは該使用可能なリチウム塩基はリ
チウムアミド、例えばリチウムビス(トリメチルシリ
ル)アミドまたはリチウムジイソプロピルアミド(LD
A)であることができる。
【0027】好適なものはn−ブチルリチウム、sec
−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、およびフェニ
ルリチウム、リチウム−ビス(トリメチルシリル)アミ
ド、およびリチウムジイソプロピルアミドである。
【0028】リチウム塩基は例えば上記溶媒の溶液とし
て使用することが好ましい。
【0029】市販されているn−ブチルリチウムのn−
ヘキサン溶液、sec−ブチルリチウムのシクロヘキサ
ン溶液、t−ブチルリチウムのペンタン溶液およびフェ
ニルリチウムのシクロヘキサン/ジエチルエーテル溶液
が特に好適である。
【0030】適当な錯化化合物はリチウム塩基に対して
不活性な錯化剤であって、例えば次のものがある:クラ
ウンエーテル、例えば12−クラウン−4またはジベン
ゾ−12−クラウン−4、クリプタンド、例えばクリプ
タンド[2.2.2]、ポダンド(Podands)、例えばポ
リグリコールエーテル、アミン、例えばN,N,N,N
−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)。
【0031】使用可能な活性化剤は例えばリチウム塩基
と超塩基性の混合物を形成する化合物、例えばナトリウ
ムt−ブトキシドまたはカリウムt−ブトキシドであ
る。
【0032】脱プロトン化工程の反応温度は例えば−1
10〜−50℃であることができ、好ましくは−80〜
−60℃である。
【0033】脱プロトン化は、例えばリチウム塩基また
は好ましくはその溶液をポリフルオロアルキル化合物ま
たは好ましくはその溶液に加えることによって行うこと
ができる。添加の順序を逆にすることも、また予め反応
温度に冷却した溶媒に同時に加えることも可能である。
リチウム塩基およびポリフルオロアルキル化合物を互い
に連続的に加えることもでき、或いは流通式マイクロ反
応器中で反応を行うこともできる。
【0034】リチウム塩基の溶液ををポリフルオロアル
キル化合物の溶液に加えることが特に好ましい。
【0035】リチウム塩基対ポリフルオロアルキル化合
物の比は例えば0.05〜1.3、好ましくは0.5〜
1.0であることができる。
【0036】錯化化合物は例えば使用するリチウム塩基
に関し0.1〜1.2、好ましくは0.8〜1.1の割
合で用いることができる。
【0037】活性化剤は例えば使用するリチウム塩基に
関し0.1〜2.0、好ましくは0.9〜1.1の割合
で用いることができる。
【0038】添加時間とその後の撹拌時間との和は例え
ば5分〜24時間、好ましくは30分〜4時間であるこ
とができる。
【0039】本発明により製造されるポリフルオロアル
キルリチウム化合物は例えば溶液中で貯蔵するか、或い
は直ちに溶液中においてさらに反応させることができ
る。
【0040】この化合物は−50℃より高い温度では徐
々に分解するから、反応溶液中でさらに直接反応させる
ことが好ましい。
【0041】ポリフルオロアルキルリチウム化合物を製
造する本発明方法は更に置換されたポリフルオロアルキ
ル化合物を製造する方法の中に組み込むことが特に適し
ている。この方法は下記のような工程を含んでいる: a)本発明方法によるポリフルオロアルキルリチウム化
合物の製造。
【0042】b)該ポリフルオロアルキルリチウム化合
物と求電子剤との反応。
【0043】工程(b)は例えば下記のような求電子剤
を用い慣用の方法によって行なうことができる。
【0044】− 一般式(III)のシラン、 HalSiR678 (Ill) ここでHalは塩素、臭素またはヨードであることがで
き、R6、R7およびR 8はそれぞれおよび互いに独立に
水素、フッ素、メチル、n−エチル、n−プロピル、n
−ブチル、n−ヘキシル、フェニル、p−トリル、ベン
ジル、トリフルオロメチルまたは炭素数2〜12のパー
フルオロアルキルであることができる、又は − ハロフォスフィン、例えばジフェニルクロロフォス
フィン、ジクロロフェニルフォスフィン、ビス(ジクロ
ロフォスフィノ)エタン、又は − 芳香族または脂肪族のアルデヒド、例えばアセトア
ルデヒド、ベンズアルデヒド、p−メチルベンズアルデ
ヒド、もしくはp−アニスアルデヒド、 − ハロゲン、例えば塩素、臭素またはヨード、又は − ハロゲン間化合物、例えばICl、 − ケトン、例えばアセトン、エチルメチルケトン、ア
セトフェノン、 − アルキルもしくはアリールアルキルの臭化物、ヨウ
化物、メシレート、p−トシレートもしくはトリフルオ
ロメタンスルフォネート、又は − 更なる求電子剤、例えば二酸化炭素、二硫化炭素
(CS2)、塩化チオニル、もしくはカーボジイミド。
【0045】工程(b)に対する好適な求電子剤はトリ
メチルクロロシランおよび芳香族アルデヒドである。
【0046】本発明方法の特に有利な点は置換ポリフル
オロアルキル化合物の全収率が高いこと、環境に比較的
優しい方法であること、原料が廉価なこと、および従来
公知の方法に比べ生成排出物を最低限度に抑制できるこ
とである。
【0047】
【実施例】実施例1 ペンタフルオロエタンおよびトリメチルクロロシランか
らペンタフルオロエチルトリメチルシランの製造。
【0048】錨形の撹拌機、滴下濾斗および内部温度計
を備えた4ッ口フラスコの中に50mlのジエチルエー
テルを入れ、−80℃において3.6g(30ミリモ
ル)のペンタフルオロエタンをガス入口管を介して凝縮
させ、その後9.1g(20ミリモル)のn−ブチルリ
チウムをn−ヘキサンの15%濃度の溶液として徐々に
滴下して加える。この添加を行う間の温度は−70℃を
越えるべきではない。混合物をさらに30分間内部温度
計の温度で−60〜−65℃において撹拌し、2.2g
(20ミリモル)のトリメチルクロロシランを10ml
のジエチルエーテルに溶解した溶液を徐々に滴下して加
える。冷却を止め、この混合物を室温に戻し、所望の生
成物であるペンタフルオロエチルトリメチルシランを蒸
溜により精製する。収率は理論値の93%であった。
【0049】実施例2 2−(3−メトキシフェノキシ)−1,1,2,2−テ
トラフルオロエタンおよびトリメチルクロロシランから
(2−[3−メトキシフェノキシ]−1,1,2,2−
テトラフルオロエチル)トリメチルシランの製造 錨形の撹拌機、滴下濾斗および内部温度計を備えた4ッ
口フラスコの中に6.7g(30ミリモル)の2−(3
−メトキシフェノキシ)−1,1,2,2−テトラフル
オロエタンを−78℃において入れ、9.1g(20ミ
リモル)のn−ブチルリチウムをn−ヘキサンの15%
濃度の溶液として徐々に滴下して加える。内部温度計の
温度で−60℃を越えないようにしてこの混合物をさら
に30分間撹拌し、2.2g(20ミリモル)のトリメ
チルクロロシランを10mlのジエチルエーテルの中に
溶解して徐々に滴下して加える。−70〜−80℃にお
いてさらに3時間反応混合物を撹拌した後、温めて室温
にする。溶媒を除去し、残渣をペンタン中に採り、Li
Clを濾別する。所望の生成物である(2−[3−メト
キシフェノキシ]−1,1,2,2−テトラフルオロエ
チル)トリメチルシランを蒸溜によって精製する。収率
は理論値の75%であった。
【0050】実施例3 1H−ヘプタフルオロプロパンおよびベンズアルデヒド
からヘプタフルオロプロピルフェニルアルコールの製造 錨形の撹拌機、滴下濾斗および内部温度計を備えた4ッ
口フラスコの中に60mlのエーテルおよび3.6g
(30ミリモル)の1H−ヘプタフルオロプロパンを入
れ、この混合物を−80℃に冷却する。9g(20ミリ
モル)のt−BuLiをペンタン中15%濃度の溶液と
して滴下して加え、この混合物をこの温度でさらに30
分間撹拌する。次に2.1g(20ミリモル)のベンズ
アルデヒドを10mlのエーテルに溶解した溶液を滴下
して加える。−80℃で2時間撹拌した後、黄色の溶液
を室温にし、希塩酸を加える。この混合物をエーテルで
3回抽出し、有機相を合わせ、乾燥して濾過する。蒸溜
によって精製し、収率70%でヘプタフルオロプロピル
フェニルアルコールを得た。
【0051】本発明の主な特徴および態様は次の通りで
ある。
【0052】1.ポリフルオロアルキル化合物をリチウ
ム塩基で脱プロトン化するポリフルオロアルキルリチウ
ム化合物の製造法。
【0053】2.使用されるポリフルオロアルキル化合
物が一般式(I) HCF21 (I)、 但し式中R1はフッ素、(CF2nCF3、(CF2n
2であり、nは0〜17の整数であり、R2はトリ−(C
1〜C6)−アルキルシリル、トルフェニルシリル、炭素
数3〜8の環式アルキル、直鎖または分岐した炭素数1
〜24のアルキル、炭素数6〜10のアリール、炭素数
7〜18のアリールアルキル、直鎖または分岐した炭素
数2〜12のアルケニル、直鎖または分岐した炭素数1
〜12のアルコキシ、炭素数6〜10のアリールオキ
シ、炭素数4〜9のヘテロアリール、炭素数5〜17の
ヘテロアリールアルキル、炭素数4〜9のヘテロアリー
ルオキシであり、ここで該ヘテロアリール基はそれぞれ
酸素、硫黄および窒素から成る群から選ばれるヘテロ原
子を最高2個含むことができ、これらのアルキル化合物
のアルキル基は必要に応じさらにフッ素、およびそれぞ
れ炭素数1〜12のジ(C1〜C6)−アルキルアミノ、
アルキルチオ、またはアルキルオキシ基によって置換さ
れていることができ、また上記芳香族の置換基は置換基
を全くもたないか或いは1、2または3個の他の置換基
をもつことができ、これらの置換基は独立にフッ素、炭
素数3〜6の環式アルキル、直鎖または分岐した炭素数
1〜12のアルキル、直鎖または分岐したそれぞれ炭素
数1〜12のアルコキシおよびアルキルチオ、直鎖また
は分岐した炭素数2〜12のアルケニル、およびジ(C
1〜C6)−アルキルアミノおよびN−(C5〜C12)
−アザシクロアルキルから成る群から選ぶことができ
る、の化合物である上記第1項記載の方法。
【0054】3.使用されるポリフルオロアルキル化合
物が一般式(I) HCF21 (I)、 但し式中R1はフッ素、(CF2nCF3、(CF2n
2であり、nは0〜17の整数であり、R2は炭素数1〜
6のアルキルオキシ基が1、2または3個置換されてい
るか或いは全く置換されていないフェニルオキシであ
る、の化合物である上記第1項記載の方法。
【0055】4.使用されるリチウム塩基がリチウムビ
ス(トリメチルシリル)アミド、リチウムジイソプロピ
ルアミド、フェニルリチウム、或いは一般式(II) LiCR345 (II) 但し式中、互いに独立にR3は水素、メチル、エチル、
n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチ
ル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシルまたはn
−ヘプチルであり、R4は水素またはメチルであり、R5
は水素またはメチルであるか、或いはCR345はシ
クロペンチルまたはシクロヘキシルである、の化合物で
ある上記第1〜3項のいずれか1項に記載の方法。
【0056】5.使用されるリチウム塩基がn−ブチル
リチウム、sec−ブチルリチウム、t−ブチルリチウ
ムまたはフェニルリチウムである上記第1〜4項のいず
れか1項に記載の方法。
【0057】6.リチウム塩基が溶液として使用される
上記第1〜5項のいずれか1項に記載の方法。
【0058】7.脱プロトン化が−110〜−50℃に
おいて行われる上記第1〜6項のいずれか1項に記載の
方法。
【0059】8.脱プロトン化が錯化化合物の存在下に
おいて行われる上記第1〜7項のいずれか1項に記載の
方法。
【0060】9.脱プロトン化がクラウンエーテル、ク
リプタンド、ポダンド、ポリエーテルまたはアミンの存
在下において行われる上記第8項記載の方法。
【0061】10.脱プロトン化がカリウムt−ブトキ
シドまたはナトリウムt−ブトキシドの存在下において
行われる上記第1〜9項のいずれか1項に記載の方法。
【0062】11. − 上記第1〜10項のいずれか
1項に記載の方法に従ってポリフルオロアルキル化合物
を脱プロトン化し、− 次いで求電子剤と反応させる工
程から成るポリフルオロアルキル化合物の製造法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルブレヒト・マルホルト ドイツ51373レーフエルクーゼン・カール −ドウイスベルク−シユトラーセ329 (72)発明者 アレクサンダー・コロメイツセブ ウクライナ・キーウ01133エイピーピー 28・レシウクライニキシユトラーセ28 (72)発明者 アレクサンダー・カデイロブ ロシア・123481モスクワ・エイピーピー 116・フオルミシエボイシユトラーセ1412 (72)発明者 ゲルト・フオルカー・レシエンタラー ドイツ28357ブレメン・メルデンベーク19 (72)発明者 ヤン・バルテン ドイツ28357ブレメン・アムレヘスター・ デイヒ34アー Fターム(参考) 4H006 AA02 AC21 BB15 BC10 FC52 FE11 FE71 FE74 4H048 AA02 AC13 BE90 VA51 4H049 VN01 VP01 VQ11 VR24 VS02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリフルオロアルキル化合物をリチウム
    塩基で脱プロトン化することを特徴とするポリフルオロ
    アルキルリチウム化合物の製造法。
  2. 【請求項2】 − 請求項1記載の方法に従ってポリフ
    ルオロアルキル化合物を脱プロトン化し、 − 次いで求電子剤と反応させる工程から成ることを特
    徴とするポリフルオロアルキル化合物の製造法。
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