JP5941338B2 - トリフルオロメチル化剤、その製造方法並びにそれを用いたトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トリフルオロメチルアイオダイド、亜鉛及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドより調製される固体粉末として取り扱いが容易なトリフルオロメチル化剤、その製造方法並びにそれを用いたトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法に関する。トリフルオロメチル基含有化合物は医農薬及び電子材料合成中間体として有用な化合物である。

従来技術として、固体粉末のトリフルオロメチル化剤としては、トリフルオロメチルブロマイド、亜鉛及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドから調製されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｂｒ・（ＤＭＦ）_２が知られている（非特許文献１）。

M.M.Kremlev, et.al., Journal of Fluorine Chemistry, 131, 212-216(2010)。

非特許文献１に記載のＺｎ（ＣＦ_３）Ｂｒ・（ＤＭＦ）_２は室温下、安定な粉体として取扱いが可能であるが、銅存在下、トリフルオロメチル化剤として用いた場合、ジフルオロカルベンの発生に伴うペンタフルオロエチル基の導入反応が副反応として発生し、生成物はトリフルオロメチル化物とペンタフルオロエチル化物の混合物となる。

また、非特許文献１で使用するトリフルオロメチルブロマイドは製造・輸入禁止物質で、工業的に入手することが困難な化合物である。

本発明者は、上記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、工業的に入手可能なトリフルオロメチルアイオダイド、亜鉛及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドから調製されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎが、室温下安定で、銅を用いたトリフルオロメチル化反応に用いた場合、副反応のジフルオロカルベンの発生に伴うペンタフルオロエチル体がほとんど副生せず、高選択的にトリフルオロメチル化が可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明は、
［１］ 下記、一般式（１）

Ｚｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎ （１）

（式中、ＤＭＦはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを示し、ｎは１〜４の整数を示す）
で表されるトリフルオロメチル化剤。
［２］ Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶剤中、亜鉛粉末とトリフルオロメチルアイオダイドを反応させた後、ろ過、濃縮することを特徴とする項１に記載の一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤の製造方法。
［３］ 項１に記載の一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤と下記一般式（２）

（式中Ａは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルコシキ基、メトキシカルボニル基またはエトキシカルボニル基を示し、Ｂは炭素原子または窒素原子を示す）
で表される置換フェニルアイオダイドを、銅存在下、反応させることを特徴とする下記一般式（３）

（式中Ａ及びＢは前記に同じ）
で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法
を提供するものである。

本発明により、工業的に実施可能なトリフルオロメチル化剤が提供された。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎは、具体的には例えば、トリフルオロメチル亜鉛アイオダイド−Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド錯体、トリフルオロメチル亜鉛アイオダイド−（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）_２錯体、トリフルオロメチル亜鉛アイオダイド−（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）_３錯体、トリフルオロメチル亜鉛アイオダイド−（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）_４錯体を示し、またこれら各々の混合物も示す。

本発明の一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎの製造方法としては、亜鉛粉末を懸濁させたＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶剤にトリフルオロメチルアイオダイドを供給し、所定時間反応を行った後、残渣をろ別、得られた溶液を濃縮・乾固し、さらに必要に応じて、トリフルオロメチル化剤に不活性な溶剤で洗浄、乾燥する工程からなる。

本発明の一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎの製造において、トリフルオロメチルアイオダイドは、亜鉛粉末に対して、１．１〜５．０モル量、好ましくは１．５〜４．０モル量使用する。

本発明の一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎの製造において、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドは、亜鉛に対して５〜２００重量倍量、好ましくは１０〜１００重量倍量使用する。

本発明の一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎの製造において、反応温度及び時間は−４０〜４０℃の温度範囲で、１０〜１００時間の反応時間である。反応温度−２０℃以上で反応を行う場合は、使用するトリフルオロメチルアイオダイドの沸点が−２２．５℃のため、加圧系で反応を実施することが好ましい。

本発明の一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎの製造の後処理としては、例えば、窒素中で残渣をろ別、５０℃以下で減圧濃縮・乾固、１〜２０重量倍量のエーテルまたはヘキサンで洗浄、乾燥することにより一般式（１）で表されるＺｎ（ＣＦ_３）Ｉ・（ＤＭＦ）ｎを得る。

本発明の一般式（２）で表される置換フェニルアイオダイドとしては、具体的には例えば、２−フルオロフェニルアイオダイド、３−フルオロフェニルアイオダイド、４−フルオロフェニルアイオダイド、２−クロロフェニルアイオダイド、３−クロロフェニルアイオダイド、４−クロロフェニルアイオダイド、２−ブロモフェニルアイオダイド、３−ブロモフェニルアイオダイド、４−ブロモフェニルアイオダイド、２−メチルフェニルアイオダイド、３−メチルフェニルアイオダイド、４−メチルフェニルアイオダイド、２−エチルフェニルアイオダイド、３−エチルフェニルアイオダイド、４−エチルフェニルアイオダイド、４−ｎ−プロピルフェニルアイオダイド、４−ｉｓｏ−プロピルフェニルアイオダイド、４−シクロプロピルフェニルアイオダイド、４−ｎ−ブチルフェニルアイオダイド、４−ｉｓｏ−ブチルフェニルアイオダイド、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルアイオダイド、４−ｎ−ペンチルフェニルアイオダイド、４−シクロペンチルフェニルアイオダイド、４−ｎ−ヘキシルフェニルアイオダイド、４−シクロヘキシルフェニルアイオダイド、２−メトキシフェニルアイオダイド、３−メトキシフェニルアイオダイド、４−メトキシフェニルアイオダイド、２−エトキシフェニルアイオダイド、３−エトキシフェニルアイオダイド、４−エトキシフェニルアイオダイド、４−ｎ−プロポキシフェニルアイオダイド、４−ｉｓｏ−プロポキシフェニルアイオダイド、４−シクロプロポキシフェニルアイオダイド、４−ｎ−ブトキシフェニルアイオダイド、４−ｉｓｏ−ブトキシフェニルアイオダイド、４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルアイオダイド、４−ｎ−ベントキシフェニルアイオダイド、４−シクロペントキシフェニルアイオダイド、４−ｎ−ヘキシルオキシフェニルアイオダイド、４−シクロヘキシルオキシフェニルアイオダイド、２−ヨード安息香酸メチル、３−ヨード安息香酸メチル、４−ヨード安息香酸メチル、２−ヨード安息香酸エチル、３−ヨード安息香酸エチル、４−ヨード安息香酸エチル、２−ヨードピリジン、５−ブロモ−２−ヨードピリジン等が挙げられる。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物としては、具体的には例えば、２−フルオロベンゾトリフルオライド、３−フルオロベンゾトリフルオライド、４−フルオロベンゾトリフルオライド、２−クロロベンゾトリフルオライド、３−クロロベンゾトリフルオライド、４−クロロベンゾトリフルオライド、２−ブロモベンゾトリフルオライド、３−ブロモベンゾトリフルオライド、４−ブロモベンゾトリフルオライド、２−メチルベンゾトリフルオライド、３−メチルベンゾトリフルオライド、４−メチルベンゾトリフルオライド、２−エチルベンゾトリフルオライド、３−エチルベンゾトリフルオライド、４−エチルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−プロピルベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−プロピルベンゾトリフルオライド、４−シクロプロピルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ブチルベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−ブチルベンゾトリフルオライド、４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ペンチルベンゾトリフルオライド、４−シクロペンチルベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ヘキシルベンゾトリフルオライド、４−シクロヘキシベンゾトリフルオライド、２−メトキシベンゾトリフルオライド、３−メトキシベンゾトリフルオライド、４−メトキシベンゾトリフルオライド、２−エトキシベンゾトリフルオライド、３−エトキシベンゾトリフルオライド、４−エトキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−プロポキシベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−プロポキシベンゾトリフルオライド、４−シクロプロポキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ブトキシベンゾトリフルオライド、４−ｉｓｏ−ブトキシベンゾトリフルオライド、４−ｔｅｒｔ−ブトキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ベントキシベンゾトリフルオライド、４−シクロペントキシベンゾトリフルオライド、４−ｎ−ヘキシルオキシベンゾトリフルオライド、４−シクロヘキシルオキシベンゾトリフルオライド、２−トリフルオロメチル安息香酸メチル、３−トリフルオロメチル安息香酸メチル、４−トリフルオロメチル安息香酸メチル、２−トリフルオロメチル安息香酸エチル、３−トリフルオロメチル安息香酸エチル、４−トリフルオロメチル安息香酸エチル、２−トリフルオロメチルピリジン、５−ブロモ−２−トリフルオロメチルピリジン等が挙げられる。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法としては、反応に不活性な溶剤中、一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤、一般式（２）で表される置換フェニルアイオダイド、塩化銅（I）及び１，１０−フェナントロリンを仕込み、所定の温度・時間、反応を行う。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で、一般式（１）で表されるトリフルオロメチル化剤の使用量としては、使用する一般式（２）で表される置換フェニルアイオダイドに対して、１．０〜２．０モル量使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で使用可能な溶剤は、反応に不活性なものでれば特に規定はないが、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ´−ジメチルプロピレン尿素等の非プロトン性極性溶剤が好ましく、反応に使用する一般式（２）で表される置換フェニルアイオダイドに対して、２〜５０重量倍量使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で使用する塩化銅（I）は、反応に使用する一般式（２）で表される置換フェニルアイオダイドに対して、０．５〜３０モル％使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造で使用する１，１０−フェナントロリンは反応に使用する一般式（２）で表される置換フェニルアイオダイドに対して、０．５〜３０モル％使用する。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造の反応温度及び時間は、通常、３０〜６０℃の温度範囲で、１２〜４８時間の反応時間である。

本発明の一般式（３）で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造後の後処理としては、衆知の方法で実施可能で、例えば、５％塩酸を添加、エーテルで抽出、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮することにより、粗製の一般式（３）で表されるトリフルオロメチルベンゼン誘導体を得、さらに必要に応じて、蒸留精製、シリカゲルカラムクロマトグラフィーでの精製等を行っても良い。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１ トリフルオロメチル亜鉛アイオダイド・（ジメチルホルムアミド）ｎ錯体の調製
攪拌子を備えた２０ｍｌの２口なす型フラスコに、アルゴン雰囲気下、亜鉛粉末（６５４ｍｇ、１０ｍｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（６ｍｌ）を仕込み、攪拌しながら−３０℃に冷却した後、これにトリフルオロメチルアイオダイド（５．０ｇ、２５．５ｍｍｏｌ）をバブリングさせながら供給した。次いで、室温まで昇温し、さらに２４時間熟成を行った後、アルゴン雰囲気下、固体をろ別、減圧濃縮し淡黄色固体を得、エーテルで２回洗浄、乾燥することにより目的物を白色の固体として得た（２．８５ｇ）。
^１９Ｆ−ＮＭＲ（２８２ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）δ−４４．３（ｓ）、−４３．１（ｓ）ｐｐｍ。
（ベンゾトリフルオライド基準：δ＝−６３．２４ｐｐｍ）
融点：８０℃（分解）。

実施例２ ５−ブロモ−２−トリフルオロメチルピリジンの製造
試験管にアルゴン雰囲気下、実施例１で調製したトリフルオロメチル亜鉛アイオダイド・（ジメチルホルムアミド）ｎ錯体（６００ｍｇ）、塩化銅（I）（１．９ｍｇ、０．０１ｍｍｏｌ）、１，１０−フェナントロリン（１．８ｍｇ、０．０１）、５−ブロモ−２−ヨードピリジン（１４２ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）及びＮ，Ｎ’−ジメチルプロピレン尿素（０．４ｍｌ）を仕込み、５０℃で２４時間反応を行った。

反応終了後、^１９Ｆ−ＮＭＲ（ベンゾトリフルオライド内部標準法）で定量した結果、目的物５−ブロモ−２−トリフルオロメチルピリジンの収率は９０％であった。

実施例３ ２−トリフルオロメチルピリジンの製造
実施例２と同じ反応装置を用い、５−ブロモ−２−ヨードピリジンに替えて２−ヨードピリジンを用いた以外、実施例２と同じ操作を行った。^１９Ｆ−ＮＭＲ（ベンゾトリフルオライド内部標準法）で定量した結果、目的物２−トリフルオロメチルピリジンの収率は９０％であった。

実施例４ ２−トリフルオロメチル安息香酸エチルの製造
実施例２と同じ反応装置を用い、５−ブロモ−２−ヨードピリジンに替えて２−ヨード安息香酸エチルを用いた以外、実施例２と同じ操作を行った。^１９Ｆ−ＮＭＲ（ベンゾトリフルオライド内部標準法）で定量した結果、目的物２−トリフルオロメチル安息香酸エチルの収率は９０％であった。

本発明により、室温下で安定で取り扱いが容易なトリフルオロメチル化剤が提案でき、工業的にそれを用いた各種トリフルオロメチル基含有化合物の製造が可能となった。

Claims (3)

1. Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中、亜鉛粉末とトリフルオロメチルアイオダイドを反応させることを含む、ＣＤＣｌ _３ を溶媒とした ^１９ Ｆ―ＮＭＲスペクトルにおいてベンゾトリフルオライド基準（δ＝−６３．２４ｐｐｍ）でのシフト値が−４４．３ｐｐｍ及び−４３．１ｐｐｍであるピークを有する白色固体であるトリフルオロメチル化剤の製造方法。
2. 前記トリフルオロメチルアイオダイドの割合が前記亜鉛粉末に対して１．１〜５．０倍モル量であり、前記Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドの割合が前記亜鉛粉末に対して５〜２００重量倍量である請求項１に記載の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の製造方法により得られるトリフルオロメチル化剤と下記一般式（２）
   
   （式中Ａは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数３〜６の直鎖、分岐若しくは環式のアルコシキ基、メトキシカルボニル基またはエトキシカルボニル基を示し、Ｂは炭素原子または窒素原子を示す）
   で表される置換フェニルアイオダイドを、銅存在下、反応させることを特徴とする下記一般式（３）
   
   （式中Ａ及びＢは前記に同じ）
   で表されるトリフルオロメチル基含有化合物の製造方法。