JP5239238B2 - フルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法 - Google Patents
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Description
の製造方法に関する。
トリフルオロメタンスルホン酸無水物
トリフルオロメタンスルホン酸フルオリド
トリフルオロメタンスルホン酸クロリド
m−トリフルオロメチルフェニルスルホン酸クロリドをスルホン化剤として用い、これを塩基として20%水酸化ナトリウム溶液の存在下、エーテル溶媒中で、1−ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イルメタンアミンと反応させ、N−(m−トリフルオロメチルフェニルスルホニル)−5−アミノメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンを合成する例(非特許文献1)。
Zhurnal OrganicheskoiKhimii(ロシア国)、(1995), 31(3), p.357-64 Journal of Chemical Society, vol.6 (5), p.2574-2578 (1957年刊行)
式[1]で表されるフルオロアルカンスルホン酸無水物
(式中、Rfは炭素数1〜20のパーフルオロアルキレン基{−(CaF2a)−;aは1〜20の整数を意味する。}を表す。R1は、フッ素原子、水素原子または、二重結合を有していてもよい有機官能基を表す。RfとR1は1つになって、環状構造を形成してもよい。R2は少なくとも1箇所に重合性二重結合を有する有機官能基である。)
[発明2]
発明1において、R1がフッ素原子であり、かつR2が式[4]で表される官能基
(式中、Aは[4a]、[4b]、[4c]の何れかの官能基
[発明3]
発明1において、[Rf−R1]がトリフルオロメチル基であり、かつR2が式[5]で表される官能基が
(式中、Xは−CH2−、−O−、−S−の何れかを表す。nは0〜6の整数を表す。)
[発明4]
Xが−CH2−を表し、nが2〜6の整数である、請求項3に記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
フルオロアルカンスルホン酸無水物または水の何れか一方を、反応系内に逐次添加または連続添加することにより、反応を行うことを特徴とする、発明1〜発明4の何れかに記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
非水溶性有機溶媒をさらに共存させて、反応を行うことを特徴とする、発明1〜発明5の何れかに記載の方法。
塩基が水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、燐酸水素二ナトリウム、燐酸水素二カリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、発明1〜発明6の何れかに記載の方法。
塩基が炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、発明1〜発明7の何れかに記載の方法。
非水溶性有機溶媒がペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ジエチルエーテル、メチル-t-ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、発明6〜発明8の何れかに記載の方法。
水の量が、有機第1級アミン1gあたり、0.2g〜100gであることを特徴とする、発明1〜発明9の何れかに記載の方法。
非水溶性有機溶媒の量が、有機第1級アミン1gあたり、0.5g〜100gであることを特徴とする、発明6〜発明10の何れかに記載の方法。
反応を行う際の温度が、−10℃〜50℃であることを特徴とする、発明1〜発明11の何れかに記載の方法
[発明13]
式[1]で表されるフルオロアルカンスルホン酸無水物
フルオロアルカンスルホン酸無水物以外の反応試薬を予め反応器に投入し、そこにフルオロアルカンスルホン酸無水物を逐次または連続的に導入して反応を行い、反応の際、有機第1級アミン1gあたり0.2g〜100gの水と、0.5g〜100gの非水溶性有機溶媒を共存させ、かつ、−10℃〜50℃で反応させる、ことを特徴とする、式[3]で表されるフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
(式中、Rfは炭素数1〜20のパーフルオロアルキレン基{−(CaF2a)−;aは1〜20の整数を意味する。}を表す。R1は、フッ素原子、水素原子または、二重結合を有していてもよい有機官能基を表す。RfとR1は1つになって、環状構造を形成してもよい。R2は少なくとも1箇所に重合性二重結合を有する有機官能基である。)
[発明14]発明13に記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法であって、
塩基の種類が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群より選ばれ、
水の量が、有機第1級アミン1gあたり2g〜6gであり、なおかつ、
非水溶性有機溶媒の量が、有機第1級アミン1gあたり2g〜5gであることを特徴とする、発明13に記載の方法。
本発明の方法は、バッチ式反応装置によって実施するのが簡便で、有利である。
本発明で使用する出発原料の、式[1]で表されるフルオロアルカンスルホン酸無水物と、式[2]で表される有機第1級アミンの混合比に特別の制限はないが、1:1のモル比での反応であるため、通常、両者を等モル比率(1:1)前後で混合することが好ましい。具体的には、有機第1級アミン1モルに対して、フルオロアルカンスルホン酸無水物は、通常0.5モル〜2モルであり、0.9モル〜1.5モルが好ましく、1モル〜1.2モルがより好ましい。0.5モル未満では反応に関与しない有機第1級アミンが多くなって、経済的に不利であるばかりでなく、反応終了後に着色が生じることがあり、精製に負荷がかかる場合がある。また、2モルを超えると反応に関与しないフルオロアルカンスルホン酸無水物が増加し、廃棄の手間から経済的に好ましくない。
本発明に用いることができる塩基としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどの、水酸化アルカリ金属、水酸化アルカリ土類金属、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、燐酸水素二ナトリウム、燐酸水素二カリウムなど、「アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属含有の塩基性塩」が挙げられる。これらのうち経済性、その取り扱い易さ、塩基としての反応性の高さなどから炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが特に好ましい。
本発明においては、その反応性の増大を達成するために、水を反応系に共存させることが必要である。また、水を共存させることによって、反応に伴い析出するフルオロアルカンスルホン酸塩が水相に溶解するため、非特許文献1とは異なり「難溶解性塩の析出」を回避でき、操作性も著しく改善される。
本反応においては、収率の向上と、生成した目的物と副生したフルオロアルカンスルホン酸塩水溶液との分離を容易にする目的で、非水溶性有機溶媒をさらに系内に共存させることが好ましい。
本発明を実施する際の反応温度は通常、−20℃〜100℃であり、−15℃〜70℃が好ましく、−10℃〜50℃がより好ましい。−20℃未満では反応系中の水が固化する場合があるため操作性が低下し、100℃を超えると生成物の分解等が起こる場合があるため好ましくない。
本発明の反応を行う反応器に特に制限はなく、密閉系、開放系どちらでも用いることができる。材質としては、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスなどを内部にライニングしたもの、グラス容器、もしくはステンレスで製作したものが好ましい。
本発明の方法で製造された式[3]で表されるフルオロアルカンスルホンアミドは公知の方法を適用して精製できる。
フルオロアルカンスルホン酸無水物以外の反応試薬を予め反応器に投入し、そこにフルオロアルカンスルホン酸無水物を逐次または連続的に導入して反応を行い、
塩基の種類は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群より選ばれ、なおかつ、
反応の際、有機第1級アミン1gあたり2g〜6gの水と、2g〜5gの非水溶性有機溶媒を共存させ、かつ、反応温度が−10℃〜50℃である、
という態様は、特に優れたものとして挙げられる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するがこれらの実施態様に限られない。ここで、組成分析値の「%」とは、反応混合物の一部を採取してガスクロマトグラフィーによって測定して得られた、溶媒成分を除く有機成分の「面積%」を表す。
実施例1と同一の原料を用いて、水を加えず、無水条件下(窒素雰囲気)で反応を行った他は、実施例1と同一の条件で、反応および後処理を行った。その結果、目的とする含フルオロアルカンスルホンアミドの異性体混合物(純度99.9%)は得たものの、収率は40%であった。
実施例2と同一の原料を用いて、水を加えず、無水条件下(窒素雰囲気)で反応を行った他は、実施例2と同一の条件で、反応および後処理を行った。その結果、目的とするフルオロアルカンスルホンアミドの異性体混合物(純度99.8%)は得たものの、収率は41.5%であった。
[実施例3〜9、および、比較例3〜9]
実施例3〜9については実施例1と、比較例3〜9については比較例1と、それぞれ、同一の条件(試薬のモル量、操作、温度、時間を全て一致させた条件)で、反応を行った。得られた結果を表1にまとめる。
Claims (15)
- 式[ 1 ] で表されるフルオロアルカンスルホン酸無水物
( 式中、Rfは炭素数1〜20のパーフルオロアルキレン基{−(CaF2a)−;aは1〜20の整数を意味する。} を表す。R1は、フッ素原子を表す。R2は式[4]で表される官能基
- R f が炭素数1〜2のパーフルオロアルキレン基{−(C a F 2a )−;aは1〜2の整数を意味する。}であり、R 2a が、炭素数1〜3のアルキレン基、炭素数5〜20の脂環基、または炭素数5〜20の芳香環基の何れかであることを特徴とする請求項1に記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
- X が−CH2−を表し、nが2〜6の整数である、請求項3に記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
- フルオロアルカンスルホン酸無水物または水の何れか一方を、反応系内に逐次添加または連続添加することにより、反応を行うことを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れかに記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
- 非水溶性有機溶媒をさらに共存させて、反応を行うことを特徴とする、請求項1〜請求項5の何れかに記載の方法。
- 塩基が水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、燐酸水素二ナトリウム、燐酸水素二カリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1〜請求項6の何れかに記載の方法。
- 塩基が炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1 〜 請求項7の何れかに記載の方法。
- 非水溶性有機溶媒がペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ジエチルエーテル、メチル-t -ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項6〜請求項8の何れかに記載の方法。
- 水の量が、有機第1級アミン1gあたり、0.2g 〜100gであることを特徴とする、請求項1〜請求項9の何れかに記載の方法。
- 非水溶性有機溶媒の量が、有機第1級アミン1gあたり、0.5g〜100gであることを特徴とする、請求項6〜請求項10の何れかに記載の方法。
- 反応を行う際の温度が、−10℃〜50℃であることを特徴とする、請求項1〜請求項11の何れかに記載の方法
- 式[1]で表されるフルオロアルカンスルホン酸無水物
フルオロアルカンスルホン酸無水物以外の反応試薬を予め反応器に投入し、そこにフルオロアルカンスルホン酸無水物を逐次または連続的に導入して反応を行い、反応の際、有機第1級アミン1gあたり0.2g〜100gの水と、0. 5g〜100gの非水溶性有機溶媒を共存させ、かつ、−10℃〜50℃で反応させる、ことを特徴とする、式[3a]で表されるフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
( 式中、Rfは炭素数1〜20のパーフルオロアルキレン基{−(CaF2a)−;aは1〜20の整数を意味する。} を表す。R1は、フッ素原子を表す。R2は式[4]で表される官能基
- 式[1]で表されるフルオロアルカンスルホン酸無水物
フルオロアルカンスルホン酸無水物以外の反応試薬を予め反応器に投入し、そこにフルオロアルカンスルホン酸無水物を逐次または連続的に導入して反応を行い、反応の際、有機第1級アミン1gあたり0.2g〜100gの水と、0. 5g〜100gの非水溶性有機溶媒を共存させ、かつ、−10℃〜50℃で反応させる、ことを特徴とする、式[3]で表されるフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法。
(式中、[R f −R 1 ]がトリフルオロメチル基であり、かつR 2 が式[5]で表される官能基
- 請求項13又は請求項14に記載のフルオロアルカンスルホンアミド誘導体の製造方法であって、塩基の種類が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群より選ばれ、水の量が、有機第1 級アミン1gあたり2g〜6gであり、なおかつ、非水溶性有機溶媒の量が、有機第1級アミン1g あたり2g〜5gであることを特徴とする、請求項13又は請求項14に記載の方法。
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