パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法
【課題】医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用なパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを、従来よりも安価に、穏和な条件で簡便に製造する手段を提供する。
【解決手段】パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を環式ヒドロキシル化合物と、塩基の存在下、反応させ、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルを製造するにあたって、有機溶媒を使用せず、水を溶媒として共存させる。反応温度は−５℃以上、４０℃以下、水の量が、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり、１ｇ以上、５ｇ以下であることが特に好ましい。本発明の方法によればパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが従来よりも高い収率で、穏和な条件で簡便に製造でき、有害な廃棄物を殆ど排出しない。
【解決手段】パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を環式ヒドロキシル化合物と、塩基の存在下、反応させ、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルを製造するにあたって、有機溶媒を使用せず、水を溶媒として共存させる。反応温度は−５℃以上、４０℃以下、水の量が、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり、１ｇ以上、５ｇ以下であることが特に好ましい。本発明の方法によればパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが従来よりも高い収率で、穏和な条件で簡便に製造でき、有害な廃棄物を殆ど排出しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用なパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化して得られるパーフルオロアルカンスルホン酸エステルは、医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用である。特に、アリールトリフラートや環状ビニルトリフラートは、非特許文献１などに記載されている通り、種々の変換反応の前駆体として広く用いられており、重要な医薬品を構成する要素ともなっている。
【０００３】
これらの化合物を製造する方法に関しては、これまで数多くの文献が報告されている。例えば特許文献１では２−ヒドロキシピリジン類を、非特許文献２ではフェノール類などを、トリフルオロメタンスルホン酸無水物を用いてトリフルオロメタンスルホニル化（トリフラート化）する例が報告されている。このように、環式ヒドロキシル化合物のパーフルオロアルカンスルホネート化に関して、これまで知られている例の殆どは、トリフラート化である。そしてトリフラート化剤としては主としてトリフルオロメタンスルホン酸無水物が使用されている。
【０００４】
トリフルオロメタンスルホン酸無水物以外のトリフラート化剤を使用する例としては、Ｎ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）を用いる例が非特許文献３などに報告されているし、４−ニトロフェニルトリフラートを用いる例が非特許文献４に報告されている。また、イミダゾールトリフラートを使用する例（非特許文献５）、高分子に担持したＮ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）誘導体を使用する例（非特許文献６）などが知られている。さらにトリフルオロメタンスルホニルフルオリドを使用して２，２’−ビナフトールをトリフラート化する例を当出願人は特許文献２に報告している。
【０００５】
トリフラート化以外のパーフルオロアルカンスルホネート化としては、ノナフルオロブタンスルホニルフルオリドを用いたノナフルオロブタンスルホネート化（ノナフラート化）の例が非特許文献７などに報告されている。
【０００６】
ところで、上述したこれらの文献に記載された方法においては、選択率を向上させるため、溶媒として塩化メチレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の有機溶媒を用いている。非特許文献８には、トリフルオロメタンスルホン酸無水物を使用し、水とトルエンを溶媒として二層系でトリフラート化を行う例が報告されている。
【特許文献１】国際公開０４／０７８７２７号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２８４４号公報
【非特許文献１】Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，７３５頁〜７６２頁，１９９３年（ドイツ国）
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１０９巻，５４７８頁〜５４８６頁，１９８７年（米国）
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，６５巻，２３６８頁〜２３７８頁，２０００年（米国）
【非特許文献４】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，３８巻，１１８１頁〜１１８２頁，１９９７年（オランダ国）
【非特許文献５】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１１巻，３９４７頁〜３９４８頁，１９７０年（オランダ国）
【非特許文献６】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２巻，４７７頁〜４８０頁，２０００年（米国）
【非特許文献７】Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，４８１頁〜４８５頁，１９８４年（ドイツ国）
【非特許文献８】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４巻，４７１７頁〜４７１８頁，２００２年（米国）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化してパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを製造する種々の方法は、実験室などの小規模での製造においては優れた方法であるが、工業的に大量に製造する場合においてはいくつかの問題がある。
【０００８】
まず、経済性の問題が挙げられる。一般にパーフルオロアルカンスルホニル化剤として用いられているトリフルオロメタンスルホン酸無水物（特許文献１や非特許文献２）は非常に高価である。また、トリフルオロメタンスルホン酸無水物には二個のトリフルオロメタンスルホニル基があるにもかかわらず、反応に関与するのは一個のみであり、経済的に無駄であるばかりでなく、廃棄物が増加することなり、大量合成に採用するには問題が多い。また、Ｎ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）（非特許文献３）、 ４−ニトロフェニルトリフラート（非特許文献４）、イミダゾールトリフラート（非特許文献５）、高分子に担持したＮ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）誘導体（非特許文献６）などのトリフラート化剤の殆どは、高価なトリフルオロメタンスルホン酸無水物を使用して製造されるものであることから、トリフルオロメタンスルホン酸無水物よりはるかに高価であり、経済的な面での問題は大きい。
【０００９】
一般に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物は下記のスキーム１に示すような方法で製造される。
【００１０】
【化６】
【００１１】
このように、トリフルオロメタンスルホン酸無水物がトリフルオロメタンスルホン酸（ＣＦ3ＳＯ3Ｈ）２分子から製造されるのに対し、トリフルオロメタンスルホニルクロリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｃｌ）は１分子から製造されるため安価である。さらにトリフルオロメタンスルホニルフルオリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｆ）はトリフルオロメタンスルホン酸（ＣＦ3ＳＯ3Ｈ）の原料であることから、より安価である。従って、経済的な観点からは、トリフルオロメタンスルホン酸無水物よりもトリフルオロメタンスルホニルクロリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｃｌ）もしくはトリフルオロメタンスルホニルフルオリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｆ）を使用することが好ましい。このような観点から、特許文献２の方法は有用である。しかし、トリフルオロアルカンスルホニルハライドをパーフルオロアルカンスルホニル化剤として用い、良好な反応性が得られた例は、比較的少数しか知られていない。
【００１２】
一方で、廃棄物問題に代表される環境の問題も挙げられる。これまで知られているパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法においては、殆どの場合、好適な溶媒として塩化メチレン、ベンゼン、ＤＭＦ等が大量に使用されており、これらの有機溶媒（特に塩化メチレンが好まれる）を用いるとき、あるいは、−５０℃程度の強い冷却条件下で、副生物の生成が抑制され、高い選択率で目的物を製造できると報告されている。しかし、これらの有機溶媒は環境に与える負荷が大きい。特に、塩化メチレン等のハロゲン系炭化水素は、有害物質として種々の法律で規制されている化合物であり、閉鎖系内で使用する必要があるため、工業的な利用には負担がかかる。また、−５０℃もの低温条件で反応することは、大規模での実施には負荷がかかる。
【００１３】
特許文献２や非特許文献７の方法は安価なトリフルオロメタンスルホニルフルオリドやノナフルオロブタンスルホニルフルオリドを使用しているものの、ＤＭＦや塩化メチレン、エーテルやＤＭＥ（ジメトキシエタン）中で反応を行っていることに懸念がある。また、非特許文献８の方法は水を溶媒に使用してはいるものの、トルエンを共存させている上に高価なトリフルオロメタンスルホン酸無水物を使用している点に懸念があった。
【００１４】
このように、環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化してパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを工業的に製造するために、安価で取り扱いの容易なパーフルオロアルカンスルホニル化剤を使用し、かつ環境に負荷のかからない溶媒を使用し、穏和な条件で、副生成物を伴わずにより効率的に実施できる方法の確立が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らはかかる問題点を解決するために、環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化してパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを工業的に容易に製造する方法につき、鋭意検討を行った。その結果、式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物に、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲である、式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物
【００１６】
【化７】
【００１７】
（ここで、［Ａ］は１価の脂環基、芳香族環基、もしくは環中に窒素、酸素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有する複素環基もしくは芳香族複素環基を表す）を、塩基の存在下、反応させ、式［３］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【００１８】
【化８】
【００１９】
を製造するに際し、該反応を、水を溶媒として共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことより、穏和な条件において、短時間で、かつ高い選択率で当該目的物が得られ、しかも副生成物の生成が効果的に抑えられることを見出した。
【００２０】
一般に、パーフルオロアルカンスルホニルハライドは、水と塩基の存在下、急速に加水分解する性質を有する。例えばフッ素化スルホニルフルオリドと第三アミンの混合物に水を滴下すると、直ちに対応するスルホン酸が生成することが知られている（特開平８−２４５５４６号公報）。さらにＣＦ3ＣＨ2ＳＯ2Ｃｌが水中で加水分解しＣＦ3ＣＨ2ＳＯ3Ｈに変換することも知られている（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，４６、Ｐ．３３３５−３３３６）。このようなことから、本発明者らは当初、溶媒として水を用いた場合、原料である式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が、環式アルコールとではなく水と反応し、当該目的物を得ることが困難であることを予測していた。
【００２１】
しかしながら、本発明者らは、式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物に対して、塩基の存在下、上記、式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物反応させる場合には、加水分解は起こらずに、該パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が環式ヒドロキシル化合物と優先的に反応するという、特異な知見を得た。
【００２２】
系内に水を共存させ、有機溶媒を使用しない条件では、各試薬が良好に溶解するのみならず、有機溶媒を用いた反応よりも高い選択率で、目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが得られることが判明した。すなわち、本発明で対象とする反応には、副反応として、「環式ハロゲン化物（出発原料である環式ヒドロキシル化合物のヒドロキシル基がＣｌもしくはＦで置換された化合物：［Ａ］−Ｘ）」の生成が競合する。従来技術の有機溶媒を用いた方法および無溶媒法では、この副反応を制御することが困難であり、収率の低下、後の精製工程の負担増大を招いていた。
【００２３】
それに比べ、本発明は、溶媒として水を用い、他に有機溶媒を使用しないことを特徴とする。この条件を採用することにより、該副反応が劇的に減少し、「環式ハロゲン化物の生成を最小限に抑制できることがわかった。
【００２４】
さらに、使用する環式ヒドロキシル化合物の種類によっては、生成するパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが水に不溶であるため、環式ヒドロキシル化合物をあらかじめ水に溶解させておき、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を逐次添加して目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステル（非水溶性）を水中で析出させ、反応後濾過のみで簡便に目的物を精製できることも見出した。
【００２５】
これらの知見の結果、安価なパーフルオロアルカンスルホニル化剤を使用し、工業的に実施の容易な穏和な条件において、従来技術よりも高い収率で目的物を合成でき、しかも有機溶媒を用いないため、環境に負荷がかからず、廃液処理も容易になり、処理費用も軽減することも可能となった。本発明により、目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが従来よりも格段に安価で、しかも高い生産性で製造できることとなった。
【００２６】
本発明者らはさらに、上記、水を共存させるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル生成反応が、特定条件下（水の量、温度、界面活性化剤存在下）、特に有利に進行することを見出し、本発明を完成した。
【００２７】
すなわち本発明は、次の［発明１］〜［発明８］を骨子とする、４，４，４−トリフルオロブテン酸類の製造方法である。
［発明１］
式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物
ＣnＦ(2n+1)ＳＯ2Ｘ ［１］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを表す。ｎは１〜４の整数を表す。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲である式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物
【００２８】
【化９】
【００２９】
（ここで、［Ａ］は１価の脂環基、芳香族環基、もしくは環中に窒素、酸素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有する複素環基もしくは芳香族複素環基を表す。）を、塩基の存在下、反応させ、式［３］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【００３０】
【化１０】
【００３１】
（式中、ｎと［Ａ］の意味は前記と同じ。）
を製造する方法であって、該反応を、水を溶媒として共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
［発明２］
パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が、式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
であることを特徴とする、発明１に記載の方法。
［発明３］
相間移動触媒を共存させることを特徴とする、発明１または発明２に記載の方法。
［発明４］
相間移動触媒が４級アンモニウム塩であることを特徴とする、発明３に記載の方法。
［発明５］
反応を行う際の温度が−５℃以上、４０℃以下であることを特徴とする、発明１乃至発明４の何れかに記載の方法。
［発明６］
水の量が、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり、１ｇ以上、１０ｇ以下であることを特徴とする、発明１乃至発明５の何れかに記載の方法。
［発明７］
環式ヒドロキシル化合物が、式［４］で示されるフェノール類
【００３２】
【化１１】
【００３３】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
であることを特徴とする、発明１乃至発明６の何れかに記載のパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
［発明８］
式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３である、式［４］で示されるフェノール類
【００３４】
【化１２】
【００３５】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を塩基の存在下、反応させ、式［３ａ］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【００３６】
【化１３】
【００３７】
（式［３ａ］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を製造する方法であって、該反応を、−５℃以上、４０℃以下の温度において、該フェノール類１ｇあたり１〜１０ｇの水を共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用なパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを簡便に効率良く製造する手段を提供する。本発明の方法によれば、安価なパーフルオロアルカンスルホニル化剤を使用し、副生成物であるハロゲン化炭化水素が生じにくく、有機溶媒を使用しないため生産性がよく、有害物質である塩化メチレン等のハロゲン系炭化水素等の廃棄物も削減できることから、目的物を製造する上で特に有用な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。本発明の出発原料である式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化類は、炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基、スルホニル基を有し、末端にＦ原子またはＣｌ原子が結合した酸ハライド化合物である。式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物は具体的にはトリフルオロメタンスルホニルクロリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、ペンタフルオロエタンスルホニルクロリド、ペンタフルオロエタンスルホニルフルオリド、ヘプタフルオロプロパンスルホニルクロリド、ヘプタフルオロプロパンスルホニルフルオリド、ノナフルオロブタンスルホニルクロリド、ノナフルオロブタンスルホニルフルオリドが挙げられる。
【００４０】
これらのうち、経済性の観点と、生成物の有用性、水を共存させることでの生産性向上の効果が特に顕著であることからトリフルオロメタンスルホニルクロリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリドが好ましく、トリフルオロメタンスルホニルフルオリドが特に好ましい。
【００４１】
本発明の出発原料である環式ヒドロキシル化合物は、ヒドロキシル基の示す酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲であれば、特にその構造に制限は無い。ヒドロキシル基を有した脂環式化合物でも良いし、ヒドロキシル基を有した芳香族化合物でも良いし、ヒドロキシル基を有した複素環式化合物もしくは芳香族複素環式化合物でも良い。これらは単環式であっても良いし、縮合多環式であっても、橋かけ環式、スピロ環式であっても良い。また、一般にケトン型で表記される化合物でも、エノール型を経由してパーフルオロアルカンスルホニル化されうるものは本発明の対象に含まれる。これらの中でも、ｐＫａが６〜１１の範囲の環状ヒドロキシル化合物は、本発明の対象とする反応の反応性が高いため、特に好ましい。
【００４２】
これらの環式ヒドロキシル化合物としては、具体的に下記の化合物が例示される。まず、脂環式化合物としてはジメドン、２−メチルジメドン、２−アセチルジメドン等が挙げられる。芳香族化合物としては、２−アセチルフェノール、３−アセチルフェノール、４−アセチルフェノール、２−ブロモフェノール、３−ブロモフェノール、４−ブロモフェノール、カテコール、２−クロロフェノール、３−クロロフェノール、４−クロロフェノール、２−クレゾール、３−クレゾール、４−クレゾール、２−シアノフェノール、３−シアノフェノール、４−シアノフェノール、２，５−ジクロロヒドロキノン、２，３−ジクロロフェノール、２，４−ジクロロフェノール、２，５−ジクロロフェノール、２，３−ジフルオロフェノール、２，４−ジフルオロフェノール、２，５−ジフルオロフェノール、２，６−ジフルオロフェノール、３，４−ジフルオロフェノール、３，５−ジフルオロフェノール、２，６−ジメチル−４−シアノフェノール、３，５−ジメチル−４−シアノフェノール、２，３−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２，５−ジメチルフェノール、３，４−ジメチルフェノール、３，５−ジメチルフェノール、エウゲノール、２−フルオロフェノール、３−フルオロフェノール、４−フルオロフェノール、２−ヒドロキシベンズアルデヒド、３−ヒドロキシベンズアルデヒド、４−ヒドロキシベンズアルデヒド、ヒドロキノン、２’−ヒドロキシアセトフェノン、３’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−ヒドロキシアセトフェノン、２−フェニルフェノール、３−フェニルフェノール、４−フェニルフェノール、４−インダノール、５−インダノール、２−ヨードフェノール、３−ヨードフェノール、４−ヨードフェノール、２−メトキシフェノール、３−メトキシフェノール、４−メトキシフェノール、２−ニトロフェノール、３−ニトロフェノール、４−ニトロフェノール、１−ナフトール、２−ナフトール、フェノール、ピロガロール、レゾルシノール、サリチルアミド、メチルヒドロキノン、２，４，６−トリメチルフェノール、２−（トリフルオロメチル）フェノール、３−（トリフルオロメチル）フェノール、４−（トリフルオロメチル）フェノール、２，３−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２，４−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２，６−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、３，４−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２−（トリフルオロメトキシ）フェノール、３−（トリフルオロメトキシ）フェノール、４−（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，３−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，４−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，５−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，６−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、３，４−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、３，５−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール等が挙げられる。複素環式化合物もしくは芳香族複素環式化合物としては、５，５−ジメチルヒダントイン、３，６−ジヒドロキシピリダジン、１，２−ジヒドロ−１−メチル−３，６−ピリダジンジオン、１，２−ジヒドロ−１−（１−メチルエチル）−３，６−ピリダジンジオン、５−ヒドロキシウラシル、１−メチルウラシル、マレイミド、１−メチルキサンチン、３−メチルキサンチン、７−メチルキサンチン、９−メチルキサンチン、１−（１−メチルエチル）キサンチン、３−（１−メチルエチル）キサンチン、７−（１−メチルエチル）キサンチン、９−（１−メチルエチル）キサンチン、フタルイミド、サッカリン、スクシミド、バルビタール、キサンチン等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４３】
式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物と環式ヒドロキシル化合物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、両者を等モル比率（１：１）前後で混合することが好ましい。ただし、一方が他方よりも著しく高価である場合は、高価な試薬を完全に反応に消費させるために、安価な化合物をやや過剰に用いることも差し支えなく、経済的にかえって好ましい場合がある。具体的には、環式ヒドロキシル化合物１モルに対して、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物は通常０．５〜５モルであり、０．９〜３モルが好ましく、１〜２モルが特に好ましい。
【００４４】
本発明の反応において、水の量は、環式ヒドロキシル化合物１ｇに対し、通常０．１ｇから１００ｇの範囲である。ただし、０℃以下（特に−１０℃よりも低い温度）にする場合、多量の水を用いると水の固化が起こることがあり、また、生産性が低下するので、通常０．２ｇ〜５０ｇの範囲で用いるのが好ましい。この中でも、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり水の量が０．５〜２０ｇの範囲であるのが好ましく、１〜１０ｇの範囲が特に好ましい。
【００４５】
以上のことから、本発明は、−５℃〜４０℃の温度で、かつ、環式ヒドロキシル化合物１ｇに対し１〜１０ｇの水を添加することは、特に好ましい態様として挙げられる。
【００４６】
本発明は、反応を行うにあたって、有機溶媒を共存させないことが１つの特徴である。ここで「有機溶媒」とは、本発明の反応（エステル化反応）に直接関与しない不活性な有機化合物を意味する。具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、アセトニトリル、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、エチルベンゼン、メシチレン、ジオキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ナフタレン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、テトラヒドロフランなど、有機溶媒として入手可能なものをいう。なお「有機溶媒を共存させない」とは、実質的にこれらの有機溶媒を系内に存在させないことを意味し、具体的には、環式ヒドロキシル化合物に対して、５重量％以下、好ましくは１重量％以下（さらに好ましくは０．１重量以下）の量をいう。これらの物質を積極的に系内に加えずに反応を実施する限り、「有機溶媒を共存させない」という条件を達成することは容易である。上記「有機溶媒」を存在させずに、「水」を溶媒とすることで、後述の実施例に示すように、高い選択率、収率をもって目的物が合成できる。
【００４７】
用いる塩基としては水に１ｍｏｌ・ｄｍ-3の濃度で溶解したときのｐＨが８以上となる強度を有する塩基が好ましい。塩基としてはアンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の第３級アミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等の第２級アミン、プロピルアミン、ブチルアミン等の第１級アミン等の有機塩基が挙げられる。
【００４８】
塩基としては、無機塩基及び有機塩基のいずれも使用できる。塩基として有機塩基を用いる場合、具体的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の第３級アミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等の第２級アミン、プロピルアミン、ブチルアミン等の第１級アミン等が挙げられるが、トリエチルアミンのような第３級アミンを用いると、反応が特に円滑に進行する。
【００４９】
塩基として無機塩基を用いる場合、具体的にはアンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウムなどが使用できる。これらのうち、反応が円滑に進行することから、炭酸ナトリウムもしくは炭酸カリウムが特に好ましい。本発明の特徴の１つは環境への負荷が少ないということであるので、廃棄物という観点では有機塩基よりもむしろ無機塩基を使用するのが好ましい。
【００５０】
塩基の量に特別の制限はないが、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物１モルに対して、通常０．９〜１０モルであり、１〜５モルであることが好ましく、１〜２モルであることがさらに好ましい。塩基が０．９モルより少ないことは、選択率の上では大きな影響はないが、反応変換率が低く、収率の低下につながり、逆に塩基が１０モルよりも多いと、経済的に不利になるので、いずれも好ましくない。
【００５１】
反応温度（内部の液体の温度）は−２０℃〜＋９０℃の範囲で可能であるが、−１０℃〜＋５０℃が冷却の負荷がかからず、温度制御も容易であるから、好ましい。中でも、−５℃〜４０℃の範囲で反応を行うことは、本発明の特に好ましい態様である。−２０℃未満であると、反応系中に水を多量に加えると固化することがある上に、温和な条件で反応が進行するという本発明の長所を生かしにくいから、好ましくない。一方、９０℃を超えると反応混合物が着色しやすく、副生物も生じやすいから好ましくない。
【００５２】
本発明の反応は相間移動触媒の非存在下でも好適に進行するが、相間移動触媒の存在下、反応が促進されることがある。使用可能な相間移動触媒の種類に特別な制限はないが、１５−クラウン−５、１８−クラウン−６、ジシクロヘキシル−１８−クラウン−６、ジシクロヘキシル−２４−クラウン−８、ジベンゾ−１８−クラウン−６、ジベンゾ−２４−クラウン−８、ジアザ−１５−クラウン、ジアザ−１８−クラウン等のクラウンエーテル類、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリド、水酸化テトラブチルアンモニウム、トリカプリリルメチルアンモニウムクロリド、トリオクタメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド等の４級アンモニウム塩類、テトラフェニルホスホニウムクロリド、ヨウ化トリフェニルメチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウムクロリド等の４級ホスホニウム塩が好ましく、これらは単独で用いても複数のものを併用しても良い。これらの中でも、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド等のハロゲン化４級アンモニウム塩は、安価であるので特に好ましい。
【００５３】
相間移動触媒を使用する場合は、環式ヒドロキシル化合物１モルに対し０．００１〜１モル用いることが出来るが、経済性の観点から、０．０１〜０．５モル用いることが好ましい。
【００５４】
反応は、水溶媒の存在下で、上記環式ヒドロキシル化合物、塩基、相間移動触媒を混合後パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を連続的、あるいは逐次的に添加する方が反応温度が制御しやすく好ましい。
【００５５】
反応時間には特別な制限はなく、条件によって最適の反応時間は異なるので、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどの方法で反応混合物の組成を測定しながら反応を行い、原料の環式ヒドロキシル化合物が十分に減少したことを確認後、終了するのが望ましい。反応圧力には特別な制限はなく常圧下でも加圧下でも反応できる。
【００５６】
なお、本反応は空気中でも、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性気体中でも行うことができる。これらの気体の共存によって、反応性、着色などの挙動にほとんど差異が見られないので、通常、空気中で行えばよい。また、反応は攪拌無しでも進行するが、攪拌するのが好ましい。
【００５７】
目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが固体の場合、反応の進行に伴って目的物は水溶媒中に析出してくる。液体の場合、反応終了後は目的物の層と水溶媒の層が二層に分離する。従って、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を過剰に用いたり、反応を長時間行ったりするなどして原料である環式ヒドロキシル化合物をほぼ完全に消費した場合（反応変換率にして概ね９５％以上）、目的物が固体である場合には濾過によって容易に回収され、液体である場合には分液操作によって容易に回収される。塩基として無機塩基を用いた場合には濾液もしくは水層として分離される水中には殆ど有機物が含まれず、容易に廃棄が出来る。このように、目的物が容易に回収でき、有害で処理困難な廃棄物を産出しないというのが本発明の大きな特徴の１つである。
【００５８】
このようにして回収したパーフルオロアルカンスルホン酸エステルは通常そのまま使用が可能であるが、必要に応じて蒸留、再結晶等の精製操作を行うことによりさらに高純度にすることが可能である。
［実施例］
以下に、本発明を実施例を以て説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【実施例１】
【００５９】
フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブにフェノール５.０ｇ（０．０５３ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム１１.３ｇ（０．１０６ｍｏｌ）および水４０．０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １０.７ｇ（０．０７０ｍｏｌ）を２．５時間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜３０℃に維持した）。その後、反応液の内温３０℃にて２時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料のフェノールが１１％であり、フェニルトリフルオロメタンスルホネートが８９％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（１０ｇ）で２回洗浄し、目的物を６．２ｇ得た（収率５２％）。
【実施例２】
【００６０】
フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブにフェノール５.０ｇ（０．０５３ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム１１.３ｇ（０．１０６ｍｏｌ）および水４０．０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １０.９ｇ（０．０７２ｍｏｌ）を２．５時間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜３０℃に維持した）。その後、反応液の内温３０℃にて３時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料のフェノールが３％であり、フェニルトリフルオロメタンスルホネートが９７％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（１０ｇ）で２回洗浄し、目的物を９．８ｇ得た（収率８２％）。
【実施例３】
【００６１】
３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブに３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノール１０.１ｇ（０．０４４ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム９.４１ｇ（０．０８８ｍｏｌ）および水８０.０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １３.４ｇ（０．０８８ｍｏｌ）を１０分間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜２０℃に維持した）。その後、反応液の内温２８℃にて３.５時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料の３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノールが１５％であり、３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルトリフルオロメタンスルホネートが８５％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（２０ｇ）で２回洗浄し、目的物を１１．７ｇ得た（収率７３％）。
【実施例４】
【００６２】
４−（トリフルオロメトキシ）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブに４−（トリフルオロメトキシ）フェノール１０.１ｇ（０．０５６ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム１１.９ｇ（０．１１２ｍｏｌ）および水８０.０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １７.０ｇ（０．１１２ｍｏｌ）を１０分間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜２５℃に維持した）。その後、反応液の内温３０℃にて３.５時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料の４−（トリフルオロメトキシ）フェノールが１１％であり、４−（トリフルオロメトキシ）フェニルトリフルオロメタンスルホネートが８９％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗４−（トリフルオロメトキシ）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（２０ｇ）で２回洗浄し、目的物を１２．４ｇ得た（収率７１％）。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の方法によれば、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルを従来よりも高い収率で製造でき、なおかつ有害な廃棄物を殆ど排出しない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用なパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化して得られるパーフルオロアルカンスルホン酸エステルは、医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用である。特に、アリールトリフラートや環状ビニルトリフラートは、非特許文献１などに記載されている通り、種々の変換反応の前駆体として広く用いられており、重要な医薬品を構成する要素ともなっている。
【０００３】
これらの化合物を製造する方法に関しては、これまで数多くの文献が報告されている。例えば特許文献１では２−ヒドロキシピリジン類を、非特許文献２ではフェノール類などを、トリフルオロメタンスルホン酸無水物を用いてトリフルオロメタンスルホニル化（トリフラート化）する例が報告されている。このように、環式ヒドロキシル化合物のパーフルオロアルカンスルホネート化に関して、これまで知られている例の殆どは、トリフラート化である。そしてトリフラート化剤としては主としてトリフルオロメタンスルホン酸無水物が使用されている。
【０００４】
トリフルオロメタンスルホン酸無水物以外のトリフラート化剤を使用する例としては、Ｎ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）を用いる例が非特許文献３などに報告されているし、４−ニトロフェニルトリフラートを用いる例が非特許文献４に報告されている。また、イミダゾールトリフラートを使用する例（非特許文献５）、高分子に担持したＮ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）誘導体を使用する例（非特許文献６）などが知られている。さらにトリフルオロメタンスルホニルフルオリドを使用して２，２’−ビナフトールをトリフラート化する例を当出願人は特許文献２に報告している。
【０００５】
トリフラート化以外のパーフルオロアルカンスルホネート化としては、ノナフルオロブタンスルホニルフルオリドを用いたノナフルオロブタンスルホネート化（ノナフラート化）の例が非特許文献７などに報告されている。
【０００６】
ところで、上述したこれらの文献に記載された方法においては、選択率を向上させるため、溶媒として塩化メチレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の有機溶媒を用いている。非特許文献８には、トリフルオロメタンスルホン酸無水物を使用し、水とトルエンを溶媒として二層系でトリフラート化を行う例が報告されている。
【特許文献１】国際公開０４／０７８７２７号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２８４４号公報
【非特許文献１】Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，７３５頁〜７６２頁，１９９３年（ドイツ国）
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１０９巻，５４７８頁〜５４８６頁，１９８７年（米国）
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，６５巻，２３６８頁〜２３７８頁，２０００年（米国）
【非特許文献４】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，３８巻，１１８１頁〜１１８２頁，１９９７年（オランダ国）
【非特許文献５】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１１巻，３９４７頁〜３９４８頁，１９７０年（オランダ国）
【非特許文献６】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２巻，４７７頁〜４８０頁，２０００年（米国）
【非特許文献７】Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，４８１頁〜４８５頁，１９８４年（ドイツ国）
【非特許文献８】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４巻，４７１７頁〜４７１８頁，２００２年（米国）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化してパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを製造する種々の方法は、実験室などの小規模での製造においては優れた方法であるが、工業的に大量に製造する場合においてはいくつかの問題がある。
【０００８】
まず、経済性の問題が挙げられる。一般にパーフルオロアルカンスルホニル化剤として用いられているトリフルオロメタンスルホン酸無水物（特許文献１や非特許文献２）は非常に高価である。また、トリフルオロメタンスルホン酸無水物には二個のトリフルオロメタンスルホニル基があるにもかかわらず、反応に関与するのは一個のみであり、経済的に無駄であるばかりでなく、廃棄物が増加することなり、大量合成に採用するには問題が多い。また、Ｎ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）（非特許文献３）、 ４−ニトロフェニルトリフラート（非特許文献４）、イミダゾールトリフラート（非特許文献５）、高分子に担持したＮ−フェニル−ビス（トリフルオロメタンスルホンイミド）誘導体（非特許文献６）などのトリフラート化剤の殆どは、高価なトリフルオロメタンスルホン酸無水物を使用して製造されるものであることから、トリフルオロメタンスルホン酸無水物よりはるかに高価であり、経済的な面での問題は大きい。
【０００９】
一般に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物は下記のスキーム１に示すような方法で製造される。
【００１０】
【化６】
【００１１】
このように、トリフルオロメタンスルホン酸無水物がトリフルオロメタンスルホン酸（ＣＦ3ＳＯ3Ｈ）２分子から製造されるのに対し、トリフルオロメタンスルホニルクロリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｃｌ）は１分子から製造されるため安価である。さらにトリフルオロメタンスルホニルフルオリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｆ）はトリフルオロメタンスルホン酸（ＣＦ3ＳＯ3Ｈ）の原料であることから、より安価である。従って、経済的な観点からは、トリフルオロメタンスルホン酸無水物よりもトリフルオロメタンスルホニルクロリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｃｌ）もしくはトリフルオロメタンスルホニルフルオリド（ＣＦ3ＳＯ2Ｆ）を使用することが好ましい。このような観点から、特許文献２の方法は有用である。しかし、トリフルオロアルカンスルホニルハライドをパーフルオロアルカンスルホニル化剤として用い、良好な反応性が得られた例は、比較的少数しか知られていない。
【００１２】
一方で、廃棄物問題に代表される環境の問題も挙げられる。これまで知られているパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法においては、殆どの場合、好適な溶媒として塩化メチレン、ベンゼン、ＤＭＦ等が大量に使用されており、これらの有機溶媒（特に塩化メチレンが好まれる）を用いるとき、あるいは、−５０℃程度の強い冷却条件下で、副生物の生成が抑制され、高い選択率で目的物を製造できると報告されている。しかし、これらの有機溶媒は環境に与える負荷が大きい。特に、塩化メチレン等のハロゲン系炭化水素は、有害物質として種々の法律で規制されている化合物であり、閉鎖系内で使用する必要があるため、工業的な利用には負担がかかる。また、−５０℃もの低温条件で反応することは、大規模での実施には負荷がかかる。
【００１３】
特許文献２や非特許文献７の方法は安価なトリフルオロメタンスルホニルフルオリドやノナフルオロブタンスルホニルフルオリドを使用しているものの、ＤＭＦや塩化メチレン、エーテルやＤＭＥ（ジメトキシエタン）中で反応を行っていることに懸念がある。また、非特許文献８の方法は水を溶媒に使用してはいるものの、トルエンを共存させている上に高価なトリフルオロメタンスルホン酸無水物を使用している点に懸念があった。
【００１４】
このように、環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化してパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを工業的に製造するために、安価で取り扱いの容易なパーフルオロアルカンスルホニル化剤を使用し、かつ環境に負荷のかからない溶媒を使用し、穏和な条件で、副生成物を伴わずにより効率的に実施できる方法の確立が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らはかかる問題点を解決するために、環式ヒドロキシル化合物をパーフルオロアルカンスルホニル化してパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを工業的に容易に製造する方法につき、鋭意検討を行った。その結果、式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物に、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲である、式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物
【００１６】
【化７】
【００１７】
（ここで、［Ａ］は１価の脂環基、芳香族環基、もしくは環中に窒素、酸素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有する複素環基もしくは芳香族複素環基を表す）を、塩基の存在下、反応させ、式［３］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【００１８】
【化８】
【００１９】
を製造するに際し、該反応を、水を溶媒として共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことより、穏和な条件において、短時間で、かつ高い選択率で当該目的物が得られ、しかも副生成物の生成が効果的に抑えられることを見出した。
【００２０】
一般に、パーフルオロアルカンスルホニルハライドは、水と塩基の存在下、急速に加水分解する性質を有する。例えばフッ素化スルホニルフルオリドと第三アミンの混合物に水を滴下すると、直ちに対応するスルホン酸が生成することが知られている（特開平８−２４５５４６号公報）。さらにＣＦ3ＣＨ2ＳＯ2Ｃｌが水中で加水分解しＣＦ3ＣＨ2ＳＯ3Ｈに変換することも知られている（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，４６、Ｐ．３３３５−３３３６）。このようなことから、本発明者らは当初、溶媒として水を用いた場合、原料である式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が、環式アルコールとではなく水と反応し、当該目的物を得ることが困難であることを予測していた。
【００２１】
しかしながら、本発明者らは、式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物に対して、塩基の存在下、上記、式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物反応させる場合には、加水分解は起こらずに、該パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が環式ヒドロキシル化合物と優先的に反応するという、特異な知見を得た。
【００２２】
系内に水を共存させ、有機溶媒を使用しない条件では、各試薬が良好に溶解するのみならず、有機溶媒を用いた反応よりも高い選択率で、目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが得られることが判明した。すなわち、本発明で対象とする反応には、副反応として、「環式ハロゲン化物（出発原料である環式ヒドロキシル化合物のヒドロキシル基がＣｌもしくはＦで置換された化合物：［Ａ］−Ｘ）」の生成が競合する。従来技術の有機溶媒を用いた方法および無溶媒法では、この副反応を制御することが困難であり、収率の低下、後の精製工程の負担増大を招いていた。
【００２３】
それに比べ、本発明は、溶媒として水を用い、他に有機溶媒を使用しないことを特徴とする。この条件を採用することにより、該副反応が劇的に減少し、「環式ハロゲン化物の生成を最小限に抑制できることがわかった。
【００２４】
さらに、使用する環式ヒドロキシル化合物の種類によっては、生成するパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが水に不溶であるため、環式ヒドロキシル化合物をあらかじめ水に溶解させておき、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を逐次添加して目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステル（非水溶性）を水中で析出させ、反応後濾過のみで簡便に目的物を精製できることも見出した。
【００２５】
これらの知見の結果、安価なパーフルオロアルカンスルホニル化剤を使用し、工業的に実施の容易な穏和な条件において、従来技術よりも高い収率で目的物を合成でき、しかも有機溶媒を用いないため、環境に負荷がかからず、廃液処理も容易になり、処理費用も軽減することも可能となった。本発明により、目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが従来よりも格段に安価で、しかも高い生産性で製造できることとなった。
【００２６】
本発明者らはさらに、上記、水を共存させるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル生成反応が、特定条件下（水の量、温度、界面活性化剤存在下）、特に有利に進行することを見出し、本発明を完成した。
【００２７】
すなわち本発明は、次の［発明１］〜［発明８］を骨子とする、４，４，４−トリフルオロブテン酸類の製造方法である。
［発明１］
式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物
ＣnＦ(2n+1)ＳＯ2Ｘ ［１］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを表す。ｎは１〜４の整数を表す。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲である式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物
【００２８】
【化９】
【００２９】
（ここで、［Ａ］は１価の脂環基、芳香族環基、もしくは環中に窒素、酸素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有する複素環基もしくは芳香族複素環基を表す。）を、塩基の存在下、反応させ、式［３］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【００３０】
【化１０】
【００３１】
（式中、ｎと［Ａ］の意味は前記と同じ。）
を製造する方法であって、該反応を、水を溶媒として共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
［発明２］
パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が、式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
であることを特徴とする、発明１に記載の方法。
［発明３］
相間移動触媒を共存させることを特徴とする、発明１または発明２に記載の方法。
［発明４］
相間移動触媒が４級アンモニウム塩であることを特徴とする、発明３に記載の方法。
［発明５］
反応を行う際の温度が−５℃以上、４０℃以下であることを特徴とする、発明１乃至発明４の何れかに記載の方法。
［発明６］
水の量が、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり、１ｇ以上、１０ｇ以下であることを特徴とする、発明１乃至発明５の何れかに記載の方法。
［発明７］
環式ヒドロキシル化合物が、式［４］で示されるフェノール類
【００３２】
【化１１】
【００３３】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
であることを特徴とする、発明１乃至発明６の何れかに記載のパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
［発明８］
式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３である、式［４］で示されるフェノール類
【００３４】
【化１２】
【００３５】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を塩基の存在下、反応させ、式［３ａ］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【００３６】
【化１３】
【００３７】
（式［３ａ］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を製造する方法であって、該反応を、−５℃以上、４０℃以下の温度において、該フェノール類１ｇあたり１〜１０ｇの水を共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、医薬・農薬の中間体、含フッ素基導入試薬、有機溶媒として有用なパーフルオロアルカンスルホン酸エステルを簡便に効率良く製造する手段を提供する。本発明の方法によれば、安価なパーフルオロアルカンスルホニル化剤を使用し、副生成物であるハロゲン化炭化水素が生じにくく、有機溶媒を使用しないため生産性がよく、有害物質である塩化メチレン等のハロゲン系炭化水素等の廃棄物も削減できることから、目的物を製造する上で特に有用な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。本発明の出発原料である式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化類は、炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基、スルホニル基を有し、末端にＦ原子またはＣｌ原子が結合した酸ハライド化合物である。式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物は具体的にはトリフルオロメタンスルホニルクロリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、ペンタフルオロエタンスルホニルクロリド、ペンタフルオロエタンスルホニルフルオリド、ヘプタフルオロプロパンスルホニルクロリド、ヘプタフルオロプロパンスルホニルフルオリド、ノナフルオロブタンスルホニルクロリド、ノナフルオロブタンスルホニルフルオリドが挙げられる。
【００４０】
これらのうち、経済性の観点と、生成物の有用性、水を共存させることでの生産性向上の効果が特に顕著であることからトリフルオロメタンスルホニルクロリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリドが好ましく、トリフルオロメタンスルホニルフルオリドが特に好ましい。
【００４１】
本発明の出発原料である環式ヒドロキシル化合物は、ヒドロキシル基の示す酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲であれば、特にその構造に制限は無い。ヒドロキシル基を有した脂環式化合物でも良いし、ヒドロキシル基を有した芳香族化合物でも良いし、ヒドロキシル基を有した複素環式化合物もしくは芳香族複素環式化合物でも良い。これらは単環式であっても良いし、縮合多環式であっても、橋かけ環式、スピロ環式であっても良い。また、一般にケトン型で表記される化合物でも、エノール型を経由してパーフルオロアルカンスルホニル化されうるものは本発明の対象に含まれる。これらの中でも、ｐＫａが６〜１１の範囲の環状ヒドロキシル化合物は、本発明の対象とする反応の反応性が高いため、特に好ましい。
【００４２】
これらの環式ヒドロキシル化合物としては、具体的に下記の化合物が例示される。まず、脂環式化合物としてはジメドン、２−メチルジメドン、２−アセチルジメドン等が挙げられる。芳香族化合物としては、２−アセチルフェノール、３−アセチルフェノール、４−アセチルフェノール、２−ブロモフェノール、３−ブロモフェノール、４−ブロモフェノール、カテコール、２−クロロフェノール、３−クロロフェノール、４−クロロフェノール、２−クレゾール、３−クレゾール、４−クレゾール、２−シアノフェノール、３−シアノフェノール、４−シアノフェノール、２，５−ジクロロヒドロキノン、２，３−ジクロロフェノール、２，４−ジクロロフェノール、２，５−ジクロロフェノール、２，３−ジフルオロフェノール、２，４−ジフルオロフェノール、２，５−ジフルオロフェノール、２，６−ジフルオロフェノール、３，４−ジフルオロフェノール、３，５−ジフルオロフェノール、２，６−ジメチル−４−シアノフェノール、３，５−ジメチル−４−シアノフェノール、２，３−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２，５−ジメチルフェノール、３，４−ジメチルフェノール、３，５−ジメチルフェノール、エウゲノール、２−フルオロフェノール、３−フルオロフェノール、４−フルオロフェノール、２−ヒドロキシベンズアルデヒド、３−ヒドロキシベンズアルデヒド、４−ヒドロキシベンズアルデヒド、ヒドロキノン、２’−ヒドロキシアセトフェノン、３’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−ヒドロキシアセトフェノン、２−フェニルフェノール、３−フェニルフェノール、４−フェニルフェノール、４−インダノール、５−インダノール、２−ヨードフェノール、３−ヨードフェノール、４−ヨードフェノール、２−メトキシフェノール、３−メトキシフェノール、４−メトキシフェノール、２−ニトロフェノール、３−ニトロフェノール、４−ニトロフェノール、１−ナフトール、２−ナフトール、フェノール、ピロガロール、レゾルシノール、サリチルアミド、メチルヒドロキノン、２，４，６−トリメチルフェノール、２−（トリフルオロメチル）フェノール、３−（トリフルオロメチル）フェノール、４−（トリフルオロメチル）フェノール、２，３−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２，４−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２，６−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、３，４−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノール、２−（トリフルオロメトキシ）フェノール、３−（トリフルオロメトキシ）フェノール、４−（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，３−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，４−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，５−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、２，６−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、３，４−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール、３，５−ビス（トリフルオロメトキシ）フェノール等が挙げられる。複素環式化合物もしくは芳香族複素環式化合物としては、５，５−ジメチルヒダントイン、３，６−ジヒドロキシピリダジン、１，２−ジヒドロ−１−メチル−３，６−ピリダジンジオン、１，２−ジヒドロ−１−（１−メチルエチル）−３，６−ピリダジンジオン、５−ヒドロキシウラシル、１−メチルウラシル、マレイミド、１−メチルキサンチン、３−メチルキサンチン、７−メチルキサンチン、９−メチルキサンチン、１−（１−メチルエチル）キサンチン、３−（１−メチルエチル）キサンチン、７−（１−メチルエチル）キサンチン、９−（１−メチルエチル）キサンチン、フタルイミド、サッカリン、スクシミド、バルビタール、キサンチン等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４３】
式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物と環式ヒドロキシル化合物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、両者を等モル比率（１：１）前後で混合することが好ましい。ただし、一方が他方よりも著しく高価である場合は、高価な試薬を完全に反応に消費させるために、安価な化合物をやや過剰に用いることも差し支えなく、経済的にかえって好ましい場合がある。具体的には、環式ヒドロキシル化合物１モルに対して、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物は通常０．５〜５モルであり、０．９〜３モルが好ましく、１〜２モルが特に好ましい。
【００４４】
本発明の反応において、水の量は、環式ヒドロキシル化合物１ｇに対し、通常０．１ｇから１００ｇの範囲である。ただし、０℃以下（特に−１０℃よりも低い温度）にする場合、多量の水を用いると水の固化が起こることがあり、また、生産性が低下するので、通常０．２ｇ〜５０ｇの範囲で用いるのが好ましい。この中でも、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり水の量が０．５〜２０ｇの範囲であるのが好ましく、１〜１０ｇの範囲が特に好ましい。
【００４５】
以上のことから、本発明は、−５℃〜４０℃の温度で、かつ、環式ヒドロキシル化合物１ｇに対し１〜１０ｇの水を添加することは、特に好ましい態様として挙げられる。
【００４６】
本発明は、反応を行うにあたって、有機溶媒を共存させないことが１つの特徴である。ここで「有機溶媒」とは、本発明の反応（エステル化反応）に直接関与しない不活性な有機化合物を意味する。具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、アセトニトリル、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、エチルベンゼン、メシチレン、ジオキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ナフタレン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、テトラヒドロフランなど、有機溶媒として入手可能なものをいう。なお「有機溶媒を共存させない」とは、実質的にこれらの有機溶媒を系内に存在させないことを意味し、具体的には、環式ヒドロキシル化合物に対して、５重量％以下、好ましくは１重量％以下（さらに好ましくは０．１重量以下）の量をいう。これらの物質を積極的に系内に加えずに反応を実施する限り、「有機溶媒を共存させない」という条件を達成することは容易である。上記「有機溶媒」を存在させずに、「水」を溶媒とすることで、後述の実施例に示すように、高い選択率、収率をもって目的物が合成できる。
【００４７】
用いる塩基としては水に１ｍｏｌ・ｄｍ-3の濃度で溶解したときのｐＨが８以上となる強度を有する塩基が好ましい。塩基としてはアンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の第３級アミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等の第２級アミン、プロピルアミン、ブチルアミン等の第１級アミン等の有機塩基が挙げられる。
【００４８】
塩基としては、無機塩基及び有機塩基のいずれも使用できる。塩基として有機塩基を用いる場合、具体的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等の第３級アミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等の第２級アミン、プロピルアミン、ブチルアミン等の第１級アミン等が挙げられるが、トリエチルアミンのような第３級アミンを用いると、反応が特に円滑に進行する。
【００４９】
塩基として無機塩基を用いる場合、具体的にはアンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウムなどが使用できる。これらのうち、反応が円滑に進行することから、炭酸ナトリウムもしくは炭酸カリウムが特に好ましい。本発明の特徴の１つは環境への負荷が少ないということであるので、廃棄物という観点では有機塩基よりもむしろ無機塩基を使用するのが好ましい。
【００５０】
塩基の量に特別の制限はないが、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物１モルに対して、通常０．９〜１０モルであり、１〜５モルであることが好ましく、１〜２モルであることがさらに好ましい。塩基が０．９モルより少ないことは、選択率の上では大きな影響はないが、反応変換率が低く、収率の低下につながり、逆に塩基が１０モルよりも多いと、経済的に不利になるので、いずれも好ましくない。
【００５１】
反応温度（内部の液体の温度）は−２０℃〜＋９０℃の範囲で可能であるが、−１０℃〜＋５０℃が冷却の負荷がかからず、温度制御も容易であるから、好ましい。中でも、−５℃〜４０℃の範囲で反応を行うことは、本発明の特に好ましい態様である。−２０℃未満であると、反応系中に水を多量に加えると固化することがある上に、温和な条件で反応が進行するという本発明の長所を生かしにくいから、好ましくない。一方、９０℃を超えると反応混合物が着色しやすく、副生物も生じやすいから好ましくない。
【００５２】
本発明の反応は相間移動触媒の非存在下でも好適に進行するが、相間移動触媒の存在下、反応が促進されることがある。使用可能な相間移動触媒の種類に特別な制限はないが、１５−クラウン−５、１８−クラウン−６、ジシクロヘキシル−１８−クラウン−６、ジシクロヘキシル−２４−クラウン−８、ジベンゾ−１８−クラウン−６、ジベンゾ−２４−クラウン−８、ジアザ−１５−クラウン、ジアザ−１８−クラウン等のクラウンエーテル類、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリド、水酸化テトラブチルアンモニウム、トリカプリリルメチルアンモニウムクロリド、トリオクタメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド等の４級アンモニウム塩類、テトラフェニルホスホニウムクロリド、ヨウ化トリフェニルメチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウムクロリド等の４級ホスホニウム塩が好ましく、これらは単独で用いても複数のものを併用しても良い。これらの中でも、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド等のハロゲン化４級アンモニウム塩は、安価であるので特に好ましい。
【００５３】
相間移動触媒を使用する場合は、環式ヒドロキシル化合物１モルに対し０．００１〜１モル用いることが出来るが、経済性の観点から、０．０１〜０．５モル用いることが好ましい。
【００５４】
反応は、水溶媒の存在下で、上記環式ヒドロキシル化合物、塩基、相間移動触媒を混合後パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を連続的、あるいは逐次的に添加する方が反応温度が制御しやすく好ましい。
【００５５】
反応時間には特別な制限はなく、条件によって最適の反応時間は異なるので、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどの方法で反応混合物の組成を測定しながら反応を行い、原料の環式ヒドロキシル化合物が十分に減少したことを確認後、終了するのが望ましい。反応圧力には特別な制限はなく常圧下でも加圧下でも反応できる。
【００５６】
なお、本反応は空気中でも、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性気体中でも行うことができる。これらの気体の共存によって、反応性、着色などの挙動にほとんど差異が見られないので、通常、空気中で行えばよい。また、反応は攪拌無しでも進行するが、攪拌するのが好ましい。
【００５７】
目的とするパーフルオロアルカンスルホン酸エステルが固体の場合、反応の進行に伴って目的物は水溶媒中に析出してくる。液体の場合、反応終了後は目的物の層と水溶媒の層が二層に分離する。従って、パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物を過剰に用いたり、反応を長時間行ったりするなどして原料である環式ヒドロキシル化合物をほぼ完全に消費した場合（反応変換率にして概ね９５％以上）、目的物が固体である場合には濾過によって容易に回収され、液体である場合には分液操作によって容易に回収される。塩基として無機塩基を用いた場合には濾液もしくは水層として分離される水中には殆ど有機物が含まれず、容易に廃棄が出来る。このように、目的物が容易に回収でき、有害で処理困難な廃棄物を産出しないというのが本発明の大きな特徴の１つである。
【００５８】
このようにして回収したパーフルオロアルカンスルホン酸エステルは通常そのまま使用が可能であるが、必要に応じて蒸留、再結晶等の精製操作を行うことによりさらに高純度にすることが可能である。
［実施例］
以下に、本発明を実施例を以て説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【実施例１】
【００５９】
フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブにフェノール５.０ｇ（０．０５３ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム１１.３ｇ（０．１０６ｍｏｌ）および水４０．０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １０.７ｇ（０．０７０ｍｏｌ）を２．５時間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜３０℃に維持した）。その後、反応液の内温３０℃にて２時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料のフェノールが１１％であり、フェニルトリフルオロメタンスルホネートが８９％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（１０ｇ）で２回洗浄し、目的物を６．２ｇ得た（収率５２％）。
【実施例２】
【００６０】
フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブにフェノール５.０ｇ（０．０５３ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム１１.３ｇ（０．１０６ｍｏｌ）および水４０．０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １０.９ｇ（０．０７２ｍｏｌ）を２．５時間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜３０℃に維持した）。その後、反応液の内温３０℃にて３時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料のフェノールが３％であり、フェニルトリフルオロメタンスルホネートが９７％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（１０ｇ）で２回洗浄し、目的物を９．８ｇ得た（収率８２％）。
【実施例３】
【００６１】
３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブに３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノール１０.１ｇ（０．０４４ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム９.４１ｇ（０．０８８ｍｏｌ）および水８０.０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １３.４ｇ（０．０８８ｍｏｌ）を１０分間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜２０℃に維持した）。その後、反応液の内温２８℃にて３.５時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料の３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェノールが１５％であり、３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルトリフルオロメタンスルホネートが８５％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（２０ｇ）で２回洗浄し、目的物を１１．７ｇ得た（収率７３％）。
【実施例４】
【００６２】
４−（トリフルオロメトキシ）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの製造
攪拌器、圧力計、熱電対、ディップ管を備えたオートクレーブに４−（トリフルオロメトキシ）フェノール１０.１ｇ（０．０５６ｍｏｌ）、炭酸ナトリウム１１.９ｇ（０．１１２ｍｏｌ）および水８０.０ｇを投入し、撹拌しながら冷却した。混合物の内部温度が６℃になってから、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド １７.０ｇ（０．１１２ｍｏｌ）を１０分間かけて添加した（その間、反応液の内温は６〜２５℃に維持した）。その後、反応液の内温３０℃にて３.５時間、撹拌を継続し、反応を終了した。反応終了後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応液の組成は原料の４−（トリフルオロメトキシ）フェノールが１１％であり、４−（トリフルオロメトキシ）フェニルトリフルオロメタンスルホネートが８９％であって、環式ハロゲン化物は全く検出されなかった。次いで、水層と粗４−（トリフルオロメトキシ）フェニルトリフルオロメタンスルホネートの相を分離した。有機層を水（２０ｇ）で２回洗浄し、目的物を１２．４ｇ得た（収率７１％）。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の方法によれば、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルを従来よりも高い収率で製造でき、なおかつ有害な廃棄物を殆ど排出しない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物
ＣnＦ(2n+1)ＳＯ2Ｘ ［１］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを表す。ｎは１〜４の整数を表す。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲である式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物
【化１】
（ここで、［Ａ］は１価の脂環基、芳香族環基、もしくは環中に窒素、酸素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有する複素環基もしくは芳香族複素環基を表す。）を、塩基の存在下、反応させ、式［３］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【化２】
（式中、ｎと［Ａ］の意味は前記と同じ。）
を製造する方法であって、該反応を、水を溶媒として共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【請求項２】
パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が、式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
相間移動触媒を共存させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
相間移動触媒が４級アンモニウム塩であることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
反応を行う際の温度が−５℃以上、４０℃以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
水の量が、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり、１ｇ以上、１０ｇ以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の方法。
【請求項７】
環式ヒドロキシル化合物が、式［４］で示されるフェノール類
【化３】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
であることを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【請求項８】
式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３である、式［４］で示されるフェノール類
【化４】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を塩基の存在下、反応させ、式［３ａ］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【化５】
（式［３ａ］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を製造する方法であって、該反応を、−５℃以上、４０℃以下の温度において、該フェノール類１ｇあたり１〜１０ｇの水を共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【請求項１】
式［１］で表されるパーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物
ＣnＦ(2n+1)ＳＯ2Ｘ ［１］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを表す。ｎは１〜４の整数を表す。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３の範囲である式［２］で表される環式ヒドロキシル化合物
【化１】
（ここで、［Ａ］は１価の脂環基、芳香族環基、もしくは環中に窒素、酸素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有する複素環基もしくは芳香族複素環基を表す。）を、塩基の存在下、反応させ、式［３］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【化２】
（式中、ｎと［Ａ］の意味は前記と同じ。）
を製造する方法であって、該反応を、水を溶媒として共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【請求項２】
パーフルオロアルカンスルホニルハロゲン化物が、式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
相間移動触媒を共存させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
相間移動触媒が４級アンモニウム塩であることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
反応を行う際の温度が−５℃以上、４０℃以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
水の量が、環式ヒドロキシル化合物１ｇあたり、１ｇ以上、１０ｇ以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の方法。
【請求項７】
環式ヒドロキシル化合物が、式［４］で示されるフェノール類
【化３】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
であることを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何れかに記載のパーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【請求項８】
式［１ａ］で表されるトリフルオロメタンスルホニルハロゲン化物
ＣＦ3ＳＯ2Ｘ ［１ａ］
（式中、ＸはＦまたはＣｌを意味する。）
と、酸解離定数（ｐＫａ）が４〜１３である、式［４］で示されるフェノール類
【化４】
（式［４］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を塩基の存在下、反応させ、式［３ａ］で表されるパーフルオロアルカンスルホン酸エステル
【化５】
（式［３ａ］中、Ｒ1〜Ｒ5はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、またはニトロ基を表す。）
を製造する方法であって、該反応を、−５℃以上、４０℃以下の温度において、該フェノール類１ｇあたり１〜１０ｇの水を共存させ、かつ有機溶媒を共存させないで行うことを特徴とする、パーフルオロアルカンスルホン酸エステルの製造方法。
【公開番号】特開２００７−１１９３５５（Ｐ２００７−１１９３５５Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０９６３４（Ｐ２００５−３０９６３４）
【出願日】平成１７年１０月２５日（２００５．１０．２５）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２５日（２００５．１０．２５）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
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