フッ化脂肪酸類の製造方法
【課題】工業的に入手可能な原料から、簡便かつ効率よくフッ化脂肪酸類を製造する方法の提供。
【解決手段】金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）で表されるエステル化合物と、下記式（２）で表されるホスホニウム塩を反応させることを特徴とする、下記式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルの製造方法。
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
【解決手段】金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）で表されるエステル化合物と、下記式（２）で表されるホスホニウム塩を反応させることを特徴とする、下記式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルの製造方法。
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化脂肪酸類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
含フッ素化合物は、電気特性、耐薬品性、防水性、撥水撥油性、光学特性等に優れた特徴を有するため、電子部品の保護膜、インクジェットプリンタのヘッドの撥水膜、フィルタの防水防油コート等に使用されている。また、医薬、農薬分野においては、生理活性化合物の特定位置にフッ素原子を導入することで、著しく毒性が軽減される、薬効が増大する等の報告例もある。更に、化粧品、香粧品分野においても、その撥水撥油性の特徴を利用した高持続性の商品への応用がなされている。
【０００３】
このような優れた特徴を有する含フッ素化合物を効率的に合成する試みは、多方面で検討されている。含フッ素化合物の製造方法としては、フッ素ガス、フッ化水素ガス、フッ化アルカリ金属塩を用いる方法などが知られている。
一方、長鎖脂肪酸類の製造に関しては、アルデヒド類からウィティッヒ（Wittig）反応のような炭素−炭素結合生成反応を用いて効率的に製造できることが報告されている（特許文献１及び２）。
また、末端に含フッ素アルキル基であるトリフルオロメチル基を有するフッ化脂肪酸類についても、下記式（Ａ）で表されるように、ｎ−ブチルリチウム存在下、３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムハライドを用いて、ウィティッヒ反応により製造する方法が報告されている（非特許文献１）。
【０００４】
【化１】
【０００５】
しかし、含フッ素アルキル基を有するホスホニウム塩を用いるウィティッヒ反応は、収率が低く、製造コスト面で満足のいくものでないという問題があった。
【特許文献１】特開平５−２５１０８号公報
【特許文献２】特開平６−１２８１９３号公報
【非特許文献１】Phytochemistry.1996,42(5),1259-1262
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、工業的に入手可能な原料から、フッ化脂肪酸類を簡便かつ効率よく製造する方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、フッ化脂肪酸類の製造方法について検討したところ、塩基としてナトリウムビストリメチルシリルアミド等の金属アミド化合物又は金属水素化物を用い、エステル化合物と含フッ素アルキル基を有するアルキルホスホニウム塩とをウィティッヒ反応に付すことにより、簡便かつ効率よくフッ化脂肪酸エステルを製造でき、当該方法を経由することにより、フッ化脂肪酸を効率よく製造できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記１）〜３）に係るものである。
１）金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）で表されるエステル化合物と、下記式（２）で表されるホスホニウム塩を反応させることを特徴とする、下記式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルの製造方法。
【０００９】
【化２】
【００１０】
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
【００１１】
２）金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）で表されるエステル化合物と、下記式（２）で表されるホスホニウム塩を反応させて、下記式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルを得、次いで還元及び脱エステル化することを特徴とする下記式（４）で表されるフッ化脂肪酸の製造方法。
【００１２】
【化３】
【００１３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7及びＸ-は、前記と同じ。）
【００１４】
３）下記式（５）
【００１５】
【化４】
【００１６】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、ｍ＋ｎは６〜２１の整数を示す。）
で表されるフッ化脂肪酸エステル。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、フッ化脂肪酸類を、工業的に入手可能な原料から簡便かつ効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
Ｒ1で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」としては、例えば、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数３〜１０のシクロアルキル基が挙げられる。
具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、２−メチルプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデカニル基等が挙げられ、このうち、炭素数１〜６の直鎖のアルキル基が好ましい。
また、これらのうち、Ｒ1としては、水素原子が好ましい。
【００１９】
Ｒ2で示される「炭素数１〜２０のアルキレン基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよい。
当該アルキレン基としては、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、エイコサメチレン基が挙げられる。このうち、炭素数８〜１５のアルキレン基が好ましく、具体的には、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基が好ましく、ドデカメチレン基がより好ましい。
【００２０】
Ｒ1のアルキル基、Ｒ2のアルキレン基に置換し得る基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基等が挙げられる。
【００２１】
Ｒ3で示される「炭素数１〜６のアルキル基」としては、加水分解により容易に脱離可能な基であるのが好ましく、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよい。
例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
【００２２】
Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基であるが、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基が好ましい。
【００２３】
また、Ｒ4で示される「炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよいが、末端炭素原子にフッ素が導入されたアルキル基が好ましい。
含フッ素アルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、フルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、４，４，４−トリフルオロブチル基、５，５，５−トリフルオロペンチル基、６，６，６−トリフルオロヘキシル基、７，７，７−トリフルオロヘプチル基、８，８，８−トリフルオロオクチル基、９，９，９−トリフルオロノニル基、１０，１０，１０−トリフルオロデシル基、１１，１１，１１−トリフルオロウンデシル基、１２，１２，１２−トリフルオロドデシル基、１３，１３，１３−トリフルオロトリデシル基、１４，１４，１４−トリフルオロテトラデシル基、１５，１５，１５−トリフルオロペンタデシル基、１６，１６，１６−トリフルオロヘキサデシル基、１７，１７，１７−トリフルオロヘプタデシル基、１８，１８，１８−トリフルオロオクタデシル基、１９，１９，１９−トリフルオロノナデシル基、２０，２０，２０−トリフルオロエイコシル基、１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル基、３，３，４，４，４−ペンタフルオロブチル基、４，４，５，５，５−ペンタフルオロペンチル基、５，５，６，６，６−ペンタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロピル基、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル基、３，３，４，４，５，５，５−ヘプタフルオロペンチル基、４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル基、４，４，５，５，６，６，７，７，７−ノナフルオロヘプチル基、５，５，６，６，７，７，８，８，８−ノナフルオロオクチル基、１，１−ジ（トリフルオロメチル）−２，２，２−トリフルオロエチル基、２，２−ジ(トリフルオロメチル)−３，３，３−トリフルオロプロピル基、３，３−ジ(トリフルオロメチル)−４，４，４−トリフルオロブチル基、１−トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチル基、２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロプロピル基、３−トリフルオロメチル−４，４，４−トリフルオロブチル基が挙げられる。
【００２４】
このうち、炭素数１〜１０の直鎖の含フッ素アルキル基が好ましく、具体的には、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、４，４，４−トリフルオロブチル基、５，５，５−トリフルオロペンチル基、６，６，６−トリフルオロヘキシル基、７，７，７−トリフルオロヘプチル基、８，８，８−トリフルオロオクチル基、９，９，９−トリフルオロノニル基、１０，１０，１０−トリフルオロデシル基、１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル基、３，３，４，４，４−ペンタフルオロブチル基、４，４，５，５，５−ペンタフルオロペンチル基、５，５，６，６，６−ペンタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロピル基、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル基、３，３，４，４，５，５，５−ヘプタフルオロペンチル基、４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル基、４，４，５，５，６，６，７，７，７−ノナフルオロヘプチル基、５，５，６，６，７，７，８，８，８−ノナフルオロオクチル基が好ましく、２，２，２−トリフルオロエチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基がより好ましい。
【００２５】
Ｒ4の含フッ素アルキル基に置換し得る基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基等が挙げられる。
【００２６】
Ｒ5〜Ｒ7で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよいが、炭素数１〜６のアルキル基が好ましい。
例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、メチル基、エチル基が好ましい。
Ｒ5〜Ｒ7で示される「置換基を有していてもよいアリール基」におけるアリール基としては、フェニル基等が挙げられる。
当該アリール基に置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられ、これらは１〜３置換されていてもよい。
Ｒ5〜Ｒ7は、共に同一の基であるのが好ましく、共にフェニル基であるのがより好ましい。
【００２７】
Ｘ-で示される「ハロゲンイオン又はトリフラートアニオン」としては、反応収率の点で、ハロゲンイオンが好ましい。当該ハロゲンイオンとしては、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンが挙げられるが、臭素イオン、ヨウ素イオンが好ましく、ヨウ素イオンがより好ましい。
【００２８】
式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルのうち、下記式（５）
【００２９】
【化５】
【００３０】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、ｍ＋ｎは６〜２１の整数を示す。）
で表される化合物は、文献未記載の新規化合物である。
【００３１】
以下、本発明の反応について説明する。
１）フッ化脂肪酸エステルの製造（ウィティッヒ反応）
本反応は、式（１）で表されるカルボニル化合物と式（２）で表されるホスホニウム塩に、塩基として、金属アミド化合物又は金属水素化物を加えることによって行うことができる。
【００３２】
ここで、金属アミド化合物としては、例えば、下記式（６）
【００３３】
【化６】
【００３４】
（式中、Ｒ8及びＲ9はそれぞれ独立してトリメチルシリル基又は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｙはアルカリ金属原子を示す。）
【００３５】
で表される化合物が挙げられる。
【００３６】
式（６）中、Ｒ8及びＲ9で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよく、炭素数１〜６のアルキル基が好ましい。「炭素数１〜１０のアルキル基」の具体例としては、上記Ｒ5〜Ｒ7で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」と同様であるが、ｉｓｏ−プロピル基がより好ましい。
【００３７】
Ｙで示される「アルカリ金属原子」としては、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、ルビジウム原子等が挙げられるが、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子が好ましく、ナトリウム原子がより好ましい。
【００３８】
式（６）で表される化合物の好適な具体例としては、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＮａＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）、カリウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＫＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）、リチウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＬｉＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）、リチウムジイソプロピルアミド等が挙げられ、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＮａＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）が好ましい。
【００３９】
また、金属水素化物としては、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウム等が挙げられる。
これらの塩基のうち、反応収率の点で、金属アミド化合物が好ましく、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミドがより好ましい。
【００４０】
金属アミド化合物又は金属水素化物の使用量は、反応時間の遅延や反応速度の低下が起こらない量を適宜選択すればよいが、式（１）で表されるカルボニル化合物に対して、１〜５当量用いるのが好ましい。
【００４１】
反応は、通常、反応に影響のない有機溶媒中で行われ、該有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、ヘキサン、ペンタン等の飽和炭化水素類、トルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン炭化水素類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、アセトニトリル、プロピルニトリル等のニトリル類、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ化合物等が挙げられるが、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒を用いるのが好ましい。
【００４２】
反応は、円滑なウィティッヒ反応の促進の点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスは、特に限定されないが、例えば、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
【００４３】
反応温度は、例えば、−８０〜１２０℃、好ましくは−２０〜８０℃であり、反応時間は、例えば、３０分〜５０時間、好ましくは３０分〜１２時間である。
【００４４】
フッ化脂肪酸エステルは、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、各種溶媒による抽出、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて、反応系から、単離、精製することができる。
【００４５】
式（１）で表されるエステル化合物は、公知の方法により製造することができる。
【００４６】
式（２）で表されるホスホニウム塩は、Ｒ4−ＣＨ2−Ｘ（Ｒ4及びXは前記と同じ）で表されるハロゲン化物とトリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物とを、ベンゼン、トルエン、キシレン等の溶媒中で加熱、反応させることにより得ることができる。
【００４７】
２）フッ化脂肪酸の製造（還元及び脱エステル化）
本発明の式（４）で表されるフッ化脂肪酸は、上記方法により得られた式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルを還元及び脱エステル化することにより得ることできる。
当該還元及び脱エステル化処理の順序は何れでもよく、適宜決定すればよい。
還元処理は、白金、パラジウムなどの金属やそれらと任意の担体との混合物を触媒とする接触還元や、水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウムなどの金属水素化化合物による還元等の炭素−炭素二重結合の還元法として周知の方法を使用して実施することができる。
例えば、接触水素化は、適当な溶媒、例えばアルコール、セロソルブ、プロトン性極性有機溶媒、エーテル、低級脂肪酸、特にメタノール、エタノール、メトキシエタノール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル−酢酸等を用いて、例えば、０〜１２０℃、水素圧１〜１００気圧下に、１〜２４時間程度行うのが好ましい。触媒としては、例えばパラジウムブラック、パラジウムカーボン、白金ブラック、白金カーボン、酸化白金、ラネーニッケル等が挙げられる。
【００４８】
加水分解は、通常のエステルの加水分解反応に用いられる反応条件がいずれも適用できる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの塩基性化合物；塩酸、硫酸、臭化水素酸などの鉱酸；あるいはｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸等の存在下、水、メタノール、エタノール、プロパノールなどのようなアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのようなエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのようなケトン類、酢酸等の溶媒又はこれらの混合溶媒中で行われる。
【００４９】
反応は、通常室温〜１８０℃、好ましくは室温〜１４０℃で行われ、反応時間は通常１〜２４時間程度である。
【００５０】
フッ化脂肪酸は、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、各種溶媒による抽出、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて、反応系から、単離、精製することができる。
【実施例】
【００５１】
製造例１ １８，１８，１８−トリフルオロオクタデカン酸の製造
（１）３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイドの合成
キシレン３００ｍｌに１，１，１−トリフルオロ−３−アイオドプロパン１８．３９ｇ（８２．１１ｍｍｏｌ）及びトリフェニルホスフィン２５．８５ｇ（９８．５６ｍｍｏｌ）を溶解し、窒素雰囲気下、１６０℃で１７時間撹拌した。析出した結晶を濾過し、ジエチルエーテルで洗浄、乾燥して、３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド２１．３９ｇ（収率５４％）を得た。
【００５２】
（２）１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステルの合成
１５−ヒドロキシペンタデカン酸メチルエステル１２．０４ｇ（４４．０５ｍｍｏｌ）をジクロロメタン２００ｍｌ、ジメチルスルホキシド５０ｍｌに溶解し、窒素雰囲気下、０℃に冷却した後、トリエチルアミン３１ｍｌ（２２３．６４ｍｍｏｌ）、三酸化硫黄ピリジン錯体２５．４３ｇ（１５９．７８ｍｍｏｌ）を加えた。０℃で１時間撹拌後、ジエチルエーテル１００ｍｌ及び１ＭＨＣｌ２００ｍｌを加えた。水層除去後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去して、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン−酢酸エチル）で精製し、１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステル７．９５ｇ（収率６７％）を得た。
【００５３】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.24-1.29(m, 20H), 1.58-1.64(m, 2H), 2.29(t, J=7.6Hz, 2H), 2.39-2.43(m, 2H), 3.66(s, 3H), 9.76(t, J=1.7Hz, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 22.0, 24.9, 29.12, 29.13, 29.3, 29.38, 29.40, 29.5, 29.6, 34.1, 43.9, 51.4, 174.4, 203.0
【００５４】
（３）１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステルの合成
３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド１０．８１ｇ（２２．２３ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン４５ｍｌに分散させた。窒素雰囲気下、ナトリウムビストリメチルシリルアミド１２．７ｍｌ（２４．１３ｍｍｏｌ、１．９Ｍテトラヒドロフラン溶液）を滴下し、室温で３０分撹拌した後、これにあらかじめ無水テトラヒドロフラン３５ｍｌに溶解した１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステル５．０４ｇ（１８．４９３ｍｍｏｌ）を滴下した。室温で３時間撹拌後、ヘキサン１００ｍｌ及び蒸留水１００ｍｌを加えた。水層除去後、飽和塩化アンモニウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去して、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン−酢酸エチル）で精製し、１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステル４．７６ｇ（収率６１％）を得た。
【００５５】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.25-1.37(m, 22H), 1.59-1.62(m, 2H), 2.04(q, J=7.6Hz, 2H), 2.30(t, J=7.6Hz, 2H), 2.80-2.87(m, 2H), 3.66(s, 3H), 5.35-5.39(m, 1H), 5.69-5.73(m, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 24.9, 27.4, 29.0, 29.1, 29.2, 29.42, 29.44, 29.56, 29.59, 31.9, 32.0, 32.2, 32.4, 34.1, 51.4, 116.6(q, JC,F=2.7Hz), 126.2(q, JC,F=228.8Hz), 136.7, 174.4
【００５６】
（４）１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸の合成
１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステル４．７６ｇ（１３．５８ｍｍｏｌ）をエタノール１３５ｍｌ及び蒸留水１５ｍｌに溶解し、窒素雰囲気下、水酸化ナトリウム１．０９ｇ（２７．１６ｍｍｏｌ）を加えて、８０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却した後、１ＭＨＣｌ２０ｍｌを加え、次にクロロホルム２００ｍｌを加えた。水層除去後、蒸留水１５０ｍｌで２回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン−酢酸エチル）で精製し、１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸３．８５ｇ（収率８４％）を得た。
【００５７】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.25-1.38(m, 20H), 1.63(quint, J=7.5Hz, 2H), 2.04(q, J=2.3Hz, 2H), 2.35(t, J=7.4Hz, 2H), 2.81-2.87(m, 2H), 5.35-5.40(m, 1H), 5.69-5.73(m, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 24.7, 27.4, 29.0, 29.1, 29.2, 29.42, 29.44, 29.56, 29.59, 31.9, 32.1, 32.3, 32.5, 34.0, 116.6(q, JC,F=2.7Hz), 126.2(q, JC,F=229.5Hz), 136.7, 179.9
【００５８】
（５）１８，１８，１８−トリフルオロオクタデカン酸の合成
１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸３．８５ｇ（１１．４４ｍｍｏｌ）をメタノール１００ｍｌに溶解し、パラジウムカーボン２６６．６ｍｇ（対カルボン酸、７重量％）を加え、水素雰囲気下、常圧室温で１５時間撹拌した。濾過、溶媒留去後、１８，１８，１８−トリフルオロオクタデカン酸３．８１ｇ（収率９８％）を得た。
【００５９】
IR(cm-1, ATR法): 2936, 2914, 2848, 1699, 1153, 1050, 936
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.25-1.34(m, 24H), 1.54(quint, J=7.3Hz, 2H), 1.63(quint, J=7.5, 2H), 2.01-2.09(m, 2H), 2.35(t, J=7.5)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 21.81, 21.83, 21.9, 24.7, 28.7, 29.0, 29.16, 29.22, 29.3, 29.4, 29.5, 29.57, 29.59, 29.62, 33.4, 33.6, 33.8, 33.9, 34.0, 127.3(q, JC,F=228.8Hz), 179.5
【００６０】
製造例２ １８，１８，１９，１９，２０，２０，２１，２１，２１−ノナフルオロ−１５−ヘネイコセン酸メチルエステルの合成
製造例１（１）と同様に、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルアイオダイドを用いて、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリフェニルホスホニウムアイオダイドを製造した。
次に、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリフェニルホスホニウムアイオダイドと１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステルを用いて、製造例１（３）と同様に製造し、１８，１８，１９，１９，２０，２０，２１，２１，２１−ノナフルオロ−１５−ヘネイコセン酸メチルエステル０．１１ｇ（収率４８％）を得た。
【００６１】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.21-1.41(m, 20H), 1.60(quint, J=7.4Hz, 2H), 2.04(q, J=7.4Hz, 2H), 2.30(t, J=7.6Hz, 2H), 2.85(dt, J=18.6, 7.2Hz, 2H), 3.66(s, 2H), 5.38-5.43(m, 1H), 5.74-5.78(m, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 24.9, 27.4, 29.10, 29.13, 29.16, 29.24, 29.3, 29.4, 29.5, 29.56, 29.59, 34.1, 51.4, 106.4-112.3(m), 115.3(t, JC,F=17.5Hz), 114.2-120.3(m) , 137.3, 174.4
【００６２】
比較例１（ウィティッヒ反応、ナトリウムメトキサイド存在下）
１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステルの合成
３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド６．０２ｇ（１２．３８ｍｍｏｌ）を無水ジメチルホルムアミド２５ｍｌに溶解した。窒素雰囲気下、ナトリウムメトキサイド２．６４ｇ（１３．６８ｍｍｏｌ、２８％メタノール溶液）を滴下し、室温で３０分撹拌した後、これにあらかじめ無水ジメチルホルムアミド４０ｍｌに溶解した１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステル５．３８ｇ（１８．３５ｍｍｏｌ）を滴下した。室温で１６時間撹拌後、ジエチルエーテル２００ｍｌ及び蒸留水１００ｍｌを加えた。水層除去後、飽和塩化アンモニウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去して、粗精製品７．３７ｇを得たが、１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステルは生成していなかった。
【００６３】
上記より、強塩基化合物であるナトリウムメトキサイド存在下では、ウィティッヒ反応が進行しないにもかかわらず（比較例１）、ナトリウムビストリメチルシリルアミド存在下では、高収率でウィティッヒ反応が進行することがわかる（製造例１（３））。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化脂肪酸類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
含フッ素化合物は、電気特性、耐薬品性、防水性、撥水撥油性、光学特性等に優れた特徴を有するため、電子部品の保護膜、インクジェットプリンタのヘッドの撥水膜、フィルタの防水防油コート等に使用されている。また、医薬、農薬分野においては、生理活性化合物の特定位置にフッ素原子を導入することで、著しく毒性が軽減される、薬効が増大する等の報告例もある。更に、化粧品、香粧品分野においても、その撥水撥油性の特徴を利用した高持続性の商品への応用がなされている。
【０００３】
このような優れた特徴を有する含フッ素化合物を効率的に合成する試みは、多方面で検討されている。含フッ素化合物の製造方法としては、フッ素ガス、フッ化水素ガス、フッ化アルカリ金属塩を用いる方法などが知られている。
一方、長鎖脂肪酸類の製造に関しては、アルデヒド類からウィティッヒ（Wittig）反応のような炭素−炭素結合生成反応を用いて効率的に製造できることが報告されている（特許文献１及び２）。
また、末端に含フッ素アルキル基であるトリフルオロメチル基を有するフッ化脂肪酸類についても、下記式（Ａ）で表されるように、ｎ−ブチルリチウム存在下、３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムハライドを用いて、ウィティッヒ反応により製造する方法が報告されている（非特許文献１）。
【０００４】
【化１】
【０００５】
しかし、含フッ素アルキル基を有するホスホニウム塩を用いるウィティッヒ反応は、収率が低く、製造コスト面で満足のいくものでないという問題があった。
【特許文献１】特開平５−２５１０８号公報
【特許文献２】特開平６−１２８１９３号公報
【非特許文献１】Phytochemistry.1996,42(5),1259-1262
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、工業的に入手可能な原料から、フッ化脂肪酸類を簡便かつ効率よく製造する方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、フッ化脂肪酸類の製造方法について検討したところ、塩基としてナトリウムビストリメチルシリルアミド等の金属アミド化合物又は金属水素化物を用い、エステル化合物と含フッ素アルキル基を有するアルキルホスホニウム塩とをウィティッヒ反応に付すことにより、簡便かつ効率よくフッ化脂肪酸エステルを製造でき、当該方法を経由することにより、フッ化脂肪酸を効率よく製造できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記１）〜３）に係るものである。
１）金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）で表されるエステル化合物と、下記式（２）で表されるホスホニウム塩を反応させることを特徴とする、下記式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルの製造方法。
【０００９】
【化２】
【００１０】
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
【００１１】
２）金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）で表されるエステル化合物と、下記式（２）で表されるホスホニウム塩を反応させて、下記式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルを得、次いで還元及び脱エステル化することを特徴とする下記式（４）で表されるフッ化脂肪酸の製造方法。
【００１２】
【化３】
【００１３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7及びＸ-は、前記と同じ。）
【００１４】
３）下記式（５）
【００１５】
【化４】
【００１６】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、ｍ＋ｎは６〜２１の整数を示す。）
で表されるフッ化脂肪酸エステル。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、フッ化脂肪酸類を、工業的に入手可能な原料から簡便かつ効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
Ｒ1で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」としては、例えば、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数３〜１０のシクロアルキル基が挙げられる。
具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、２−メチルプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデカニル基等が挙げられ、このうち、炭素数１〜６の直鎖のアルキル基が好ましい。
また、これらのうち、Ｒ1としては、水素原子が好ましい。
【００１９】
Ｒ2で示される「炭素数１〜２０のアルキレン基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよい。
当該アルキレン基としては、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、エイコサメチレン基が挙げられる。このうち、炭素数８〜１５のアルキレン基が好ましく、具体的には、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基が好ましく、ドデカメチレン基がより好ましい。
【００２０】
Ｒ1のアルキル基、Ｒ2のアルキレン基に置換し得る基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基等が挙げられる。
【００２１】
Ｒ3で示される「炭素数１〜６のアルキル基」としては、加水分解により容易に脱離可能な基であるのが好ましく、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよい。
例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
【００２２】
Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基であるが、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基が好ましい。
【００２３】
また、Ｒ4で示される「炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよいが、末端炭素原子にフッ素が導入されたアルキル基が好ましい。
含フッ素アルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、フルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、４，４，４−トリフルオロブチル基、５，５，５−トリフルオロペンチル基、６，６，６−トリフルオロヘキシル基、７，７，７−トリフルオロヘプチル基、８，８，８−トリフルオロオクチル基、９，９，９−トリフルオロノニル基、１０，１０，１０−トリフルオロデシル基、１１，１１，１１−トリフルオロウンデシル基、１２，１２，１２−トリフルオロドデシル基、１３，１３，１３−トリフルオロトリデシル基、１４，１４，１４−トリフルオロテトラデシル基、１５，１５，１５−トリフルオロペンタデシル基、１６，１６，１６−トリフルオロヘキサデシル基、１７，１７，１７−トリフルオロヘプタデシル基、１８，１８，１８−トリフルオロオクタデシル基、１９，１９，１９−トリフルオロノナデシル基、２０，２０，２０−トリフルオロエイコシル基、１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル基、３，３，４，４，４−ペンタフルオロブチル基、４，４，５，５，５−ペンタフルオロペンチル基、５，５，６，６，６−ペンタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロピル基、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル基、３，３，４，４，５，５，５−ヘプタフルオロペンチル基、４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル基、４，４，５，５，６，６，７，７，７−ノナフルオロヘプチル基、５，５，６，６，７，７，８，８，８−ノナフルオロオクチル基、１，１−ジ（トリフルオロメチル）−２，２，２−トリフルオロエチル基、２，２−ジ(トリフルオロメチル)−３，３，３−トリフルオロプロピル基、３，３−ジ(トリフルオロメチル)−４，４，４−トリフルオロブチル基、１−トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチル基、２−トリフルオロメチル−３，３，３−トリフルオロプロピル基、３−トリフルオロメチル−４，４，４−トリフルオロブチル基が挙げられる。
【００２４】
このうち、炭素数１〜１０の直鎖の含フッ素アルキル基が好ましく、具体的には、トリフルオロメチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、４，４，４−トリフルオロブチル基、５，５，５−トリフルオロペンチル基、６，６，６−トリフルオロヘキシル基、７，７，７−トリフルオロヘプチル基、８，８，８−トリフルオロオクチル基、９，９，９−トリフルオロノニル基、１０，１０，１０−トリフルオロデシル基、１，１，２，２，２−ペンタフルオロエチル基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル基、３，３，４，４，４−ペンタフルオロブチル基、４，４，５，５，５−ペンタフルオロペンチル基、５，５，６，６，６−ペンタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロピル基、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチル基、３，３，４，４，５，５，５−ヘプタフルオロペンチル基、４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロヘキシル基、１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル基、４，４，５，５，６，６，７，７，７−ノナフルオロヘプチル基、５，５，６，６，７，７，８，８，８−ノナフルオロオクチル基が好ましく、２，２，２−トリフルオロエチル基、２，２，３，３，４，４，５，５，５−ノナフルオロペンチル基がより好ましい。
【００２５】
Ｒ4の含フッ素アルキル基に置換し得る基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基等が挙げられる。
【００２６】
Ｒ5〜Ｒ7で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよいが、炭素数１〜６のアルキル基が好ましい。
例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、メチル基、エチル基が好ましい。
Ｒ5〜Ｒ7で示される「置換基を有していてもよいアリール基」におけるアリール基としては、フェニル基等が挙げられる。
当該アリール基に置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられ、これらは１〜３置換されていてもよい。
Ｒ5〜Ｒ7は、共に同一の基であるのが好ましく、共にフェニル基であるのがより好ましい。
【００２７】
Ｘ-で示される「ハロゲンイオン又はトリフラートアニオン」としては、反応収率の点で、ハロゲンイオンが好ましい。当該ハロゲンイオンとしては、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンが挙げられるが、臭素イオン、ヨウ素イオンが好ましく、ヨウ素イオンがより好ましい。
【００２８】
式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルのうち、下記式（５）
【００２９】
【化５】
【００３０】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、ｍ＋ｎは６〜２１の整数を示す。）
で表される化合物は、文献未記載の新規化合物である。
【００３１】
以下、本発明の反応について説明する。
１）フッ化脂肪酸エステルの製造（ウィティッヒ反応）
本反応は、式（１）で表されるカルボニル化合物と式（２）で表されるホスホニウム塩に、塩基として、金属アミド化合物又は金属水素化物を加えることによって行うことができる。
【００３２】
ここで、金属アミド化合物としては、例えば、下記式（６）
【００３３】
【化６】
【００３４】
（式中、Ｒ8及びＲ9はそれぞれ独立してトリメチルシリル基又は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｙはアルカリ金属原子を示す。）
【００３５】
で表される化合物が挙げられる。
【００３６】
式（６）中、Ｒ8及びＲ9で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」としては、直鎖又は分岐鎖のいずれでもよく、炭素数１〜６のアルキル基が好ましい。「炭素数１〜１０のアルキル基」の具体例としては、上記Ｒ5〜Ｒ7で示される「炭素数１〜１０のアルキル基」と同様であるが、ｉｓｏ−プロピル基がより好ましい。
【００３７】
Ｙで示される「アルカリ金属原子」としては、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、ルビジウム原子等が挙げられるが、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子が好ましく、ナトリウム原子がより好ましい。
【００３８】
式（６）で表される化合物の好適な具体例としては、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＮａＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）、カリウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＫＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）、リチウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＬｉＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）、リチウムジイソプロピルアミド等が挙げられ、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミド（ＮａＮ（Ｓｉ（ＣＨ3）3）2）が好ましい。
【００３９】
また、金属水素化物としては、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウム等が挙げられる。
これらの塩基のうち、反応収率の点で、金属アミド化合物が好ましく、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミドがより好ましい。
【００４０】
金属アミド化合物又は金属水素化物の使用量は、反応時間の遅延や反応速度の低下が起こらない量を適宜選択すればよいが、式（１）で表されるカルボニル化合物に対して、１〜５当量用いるのが好ましい。
【００４１】
反応は、通常、反応に影響のない有機溶媒中で行われ、該有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、ヘキサン、ペンタン等の飽和炭化水素類、トルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン炭化水素類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、アセトニトリル、プロピルニトリル等のニトリル類、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ化合物等が挙げられるが、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒を用いるのが好ましい。
【００４２】
反応は、円滑なウィティッヒ反応の促進の点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスは、特に限定されないが、例えば、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
【００４３】
反応温度は、例えば、−８０〜１２０℃、好ましくは−２０〜８０℃であり、反応時間は、例えば、３０分〜５０時間、好ましくは３０分〜１２時間である。
【００４４】
フッ化脂肪酸エステルは、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、各種溶媒による抽出、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて、反応系から、単離、精製することができる。
【００４５】
式（１）で表されるエステル化合物は、公知の方法により製造することができる。
【００４６】
式（２）で表されるホスホニウム塩は、Ｒ4−ＣＨ2−Ｘ（Ｒ4及びXは前記と同じ）で表されるハロゲン化物とトリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物とを、ベンゼン、トルエン、キシレン等の溶媒中で加熱、反応させることにより得ることができる。
【００４７】
２）フッ化脂肪酸の製造（還元及び脱エステル化）
本発明の式（４）で表されるフッ化脂肪酸は、上記方法により得られた式（３）で表されるフッ化脂肪酸エステルを還元及び脱エステル化することにより得ることできる。
当該還元及び脱エステル化処理の順序は何れでもよく、適宜決定すればよい。
還元処理は、白金、パラジウムなどの金属やそれらと任意の担体との混合物を触媒とする接触還元や、水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウムなどの金属水素化化合物による還元等の炭素−炭素二重結合の還元法として周知の方法を使用して実施することができる。
例えば、接触水素化は、適当な溶媒、例えばアルコール、セロソルブ、プロトン性極性有機溶媒、エーテル、低級脂肪酸、特にメタノール、エタノール、メトキシエタノール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル−酢酸等を用いて、例えば、０〜１２０℃、水素圧１〜１００気圧下に、１〜２４時間程度行うのが好ましい。触媒としては、例えばパラジウムブラック、パラジウムカーボン、白金ブラック、白金カーボン、酸化白金、ラネーニッケル等が挙げられる。
【００４８】
加水分解は、通常のエステルの加水分解反応に用いられる反応条件がいずれも適用できる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの塩基性化合物；塩酸、硫酸、臭化水素酸などの鉱酸；あるいはｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸等の存在下、水、メタノール、エタノール、プロパノールなどのようなアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのようなエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのようなケトン類、酢酸等の溶媒又はこれらの混合溶媒中で行われる。
【００４９】
反応は、通常室温〜１８０℃、好ましくは室温〜１４０℃で行われ、反応時間は通常１〜２４時間程度である。
【００５０】
フッ化脂肪酸は、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、各種溶媒による抽出、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて、反応系から、単離、精製することができる。
【実施例】
【００５１】
製造例１ １８，１８，１８−トリフルオロオクタデカン酸の製造
（１）３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイドの合成
キシレン３００ｍｌに１，１，１−トリフルオロ−３−アイオドプロパン１８．３９ｇ（８２．１１ｍｍｏｌ）及びトリフェニルホスフィン２５．８５ｇ（９８．５６ｍｍｏｌ）を溶解し、窒素雰囲気下、１６０℃で１７時間撹拌した。析出した結晶を濾過し、ジエチルエーテルで洗浄、乾燥して、３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド２１．３９ｇ（収率５４％）を得た。
【００５２】
（２）１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステルの合成
１５−ヒドロキシペンタデカン酸メチルエステル１２．０４ｇ（４４．０５ｍｍｏｌ）をジクロロメタン２００ｍｌ、ジメチルスルホキシド５０ｍｌに溶解し、窒素雰囲気下、０℃に冷却した後、トリエチルアミン３１ｍｌ（２２３．６４ｍｍｏｌ）、三酸化硫黄ピリジン錯体２５．４３ｇ（１５９．７８ｍｍｏｌ）を加えた。０℃で１時間撹拌後、ジエチルエーテル１００ｍｌ及び１ＭＨＣｌ２００ｍｌを加えた。水層除去後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去して、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン−酢酸エチル）で精製し、１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステル７．９５ｇ（収率６７％）を得た。
【００５３】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.24-1.29(m, 20H), 1.58-1.64(m, 2H), 2.29(t, J=7.6Hz, 2H), 2.39-2.43(m, 2H), 3.66(s, 3H), 9.76(t, J=1.7Hz, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 22.0, 24.9, 29.12, 29.13, 29.3, 29.38, 29.40, 29.5, 29.6, 34.1, 43.9, 51.4, 174.4, 203.0
【００５４】
（３）１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステルの合成
３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド１０．８１ｇ（２２．２３ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン４５ｍｌに分散させた。窒素雰囲気下、ナトリウムビストリメチルシリルアミド１２．７ｍｌ（２４．１３ｍｍｏｌ、１．９Ｍテトラヒドロフラン溶液）を滴下し、室温で３０分撹拌した後、これにあらかじめ無水テトラヒドロフラン３５ｍｌに溶解した１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステル５．０４ｇ（１８．４９３ｍｍｏｌ）を滴下した。室温で３時間撹拌後、ヘキサン１００ｍｌ及び蒸留水１００ｍｌを加えた。水層除去後、飽和塩化アンモニウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去して、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン−酢酸エチル）で精製し、１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステル４．７６ｇ（収率６１％）を得た。
【００５５】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.25-1.37(m, 22H), 1.59-1.62(m, 2H), 2.04(q, J=7.6Hz, 2H), 2.30(t, J=7.6Hz, 2H), 2.80-2.87(m, 2H), 3.66(s, 3H), 5.35-5.39(m, 1H), 5.69-5.73(m, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 24.9, 27.4, 29.0, 29.1, 29.2, 29.42, 29.44, 29.56, 29.59, 31.9, 32.0, 32.2, 32.4, 34.1, 51.4, 116.6(q, JC,F=2.7Hz), 126.2(q, JC,F=228.8Hz), 136.7, 174.4
【００５６】
（４）１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸の合成
１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステル４．７６ｇ（１３．５８ｍｍｏｌ）をエタノール１３５ｍｌ及び蒸留水１５ｍｌに溶解し、窒素雰囲気下、水酸化ナトリウム１．０９ｇ（２７．１６ｍｍｏｌ）を加えて、８０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却した後、１ＭＨＣｌ２０ｍｌを加え、次にクロロホルム２００ｍｌを加えた。水層除去後、蒸留水１５０ｍｌで２回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン−酢酸エチル）で精製し、１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸３．８５ｇ（収率８４％）を得た。
【００５７】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.25-1.38(m, 20H), 1.63(quint, J=7.5Hz, 2H), 2.04(q, J=2.3Hz, 2H), 2.35(t, J=7.4Hz, 2H), 2.81-2.87(m, 2H), 5.35-5.40(m, 1H), 5.69-5.73(m, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 24.7, 27.4, 29.0, 29.1, 29.2, 29.42, 29.44, 29.56, 29.59, 31.9, 32.1, 32.3, 32.5, 34.0, 116.6(q, JC,F=2.7Hz), 126.2(q, JC,F=229.5Hz), 136.7, 179.9
【００５８】
（５）１８，１８，１８−トリフルオロオクタデカン酸の合成
１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸３．８５ｇ（１１．４４ｍｍｏｌ）をメタノール１００ｍｌに溶解し、パラジウムカーボン２６６．６ｍｇ（対カルボン酸、７重量％）を加え、水素雰囲気下、常圧室温で１５時間撹拌した。濾過、溶媒留去後、１８，１８，１８−トリフルオロオクタデカン酸３．８１ｇ（収率９８％）を得た。
【００５９】
IR(cm-1, ATR法): 2936, 2914, 2848, 1699, 1153, 1050, 936
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.25-1.34(m, 24H), 1.54(quint, J=7.3Hz, 2H), 1.63(quint, J=7.5, 2H), 2.01-2.09(m, 2H), 2.35(t, J=7.5)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 21.81, 21.83, 21.9, 24.7, 28.7, 29.0, 29.16, 29.22, 29.3, 29.4, 29.5, 29.57, 29.59, 29.62, 33.4, 33.6, 33.8, 33.9, 34.0, 127.3(q, JC,F=228.8Hz), 179.5
【００６０】
製造例２ １８，１８，１９，１９，２０，２０，２１，２１，２１−ノナフルオロ−１５−ヘネイコセン酸メチルエステルの合成
製造例１（１）と同様に、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルアイオダイドを用いて、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリフェニルホスホニウムアイオダイドを製造した。
次に、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリフェニルホスホニウムアイオダイドと１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステルを用いて、製造例１（３）と同様に製造し、１８，１８，１９，１９，２０，２０，２１，２１，２１−ノナフルオロ−１５−ヘネイコセン酸メチルエステル０．１１ｇ（収率４８％）を得た。
【００６１】
1H-NMR(CDCl3, ppm): 1.21-1.41(m, 20H), 1.60(quint, J=7.4Hz, 2H), 2.04(q, J=7.4Hz, 2H), 2.30(t, J=7.6Hz, 2H), 2.85(dt, J=18.6, 7.2Hz, 2H), 3.66(s, 2H), 5.38-5.43(m, 1H), 5.74-5.78(m, 1H)
13C-NMR(CDCl3, ppm): 24.9, 27.4, 29.10, 29.13, 29.16, 29.24, 29.3, 29.4, 29.5, 29.56, 29.59, 34.1, 51.4, 106.4-112.3(m), 115.3(t, JC,F=17.5Hz), 114.2-120.3(m) , 137.3, 174.4
【００６２】
比較例１（ウィティッヒ反応、ナトリウムメトキサイド存在下）
１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステルの合成
３，３，３−トリフルオロプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド６．０２ｇ（１２．３８ｍｍｏｌ）を無水ジメチルホルムアミド２５ｍｌに溶解した。窒素雰囲気下、ナトリウムメトキサイド２．６４ｇ（１３．６８ｍｍｏｌ、２８％メタノール溶液）を滴下し、室温で３０分撹拌した後、これにあらかじめ無水ジメチルホルムアミド４０ｍｌに溶解した１４−ホルミルテトラデカン酸メチルエステル５．３８ｇ（１８．３５ｍｍｏｌ）を滴下した。室温で１６時間撹拌後、ジエチルエーテル２００ｍｌ及び蒸留水１００ｍｌを加えた。水層除去後、飽和塩化アンモニウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒留去して、粗精製品７．３７ｇを得たが、１８，１８，１８−トリフルオロ−１５−オクタデセン酸メチルエステルは生成していなかった。
【００６３】
上記より、強塩基化合物であるナトリウムメトキサイド存在下では、ウィティッヒ反応が進行しないにもかかわらず（比較例１）、ナトリウムビストリメチルシリルアミド存在下では、高収率でウィティッヒ反応が進行することがわかる（製造例１（３））。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示す。）
で表されるエステル化合物と、下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
で表されるホスホニウム塩を反応させることを特徴とする、下記式（３）
【化３】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前記と同じ。）
で表されるフッ化脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項２】
Ｒ1が水素原子であり、Ｒ4が炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）
【化４】
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示す。）
で表されるエステル化合物と、下記式（２）
【化５】
（式中、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
で表されるホスホニウム塩を反応させて、下記式（３）
【化６】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前記と同じ。）
で表されるフッ化脂肪酸エステルを得、次いで還元及び脱エステル化することを特徴とする下記式（４）
【化７】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前記と同じ。）
で表されるフッ化脂肪酸の製造方法。
【請求項４】
下記式（５）
【化８】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、ｍ＋ｎは６〜２１の整数を示す。）
で表されるフッ化脂肪酸エステル。
【請求項１】
金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示す。）
で表されるエステル化合物と、下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
で表されるホスホニウム塩を反応させることを特徴とする、下記式（３）
【化３】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前記と同じ。）
で表されるフッ化脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項２】
Ｒ1が水素原子であり、Ｒ4が炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
金属アミド化合物又は金属水素化物の存在下で、下記式（１）
【化４】
（式中、Ｒ1は水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ2は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキレン基を示し、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示す。）
で表されるエステル化合物と、下記式（２）
【化５】
（式中、Ｒ4はフッ素原子又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の含フッ素アルキル基を示し、Ｒ5〜Ｒ7はそれぞれ独立して炭素数１〜１０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数６〜１５のアリール基を示し、Ｘ-はハロゲンイオン又はトリフラートアニオンを示す。）
で表されるホスホニウム塩を反応させて、下記式（３）
【化６】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前記と同じ。）
で表されるフッ化脂肪酸エステルを得、次いで還元及び脱エステル化することを特徴とする下記式（４）
【化７】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前記と同じ。）
で表されるフッ化脂肪酸の製造方法。
【請求項４】
下記式（５）
【化８】
（式中、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基を示し、ｍ＋ｎは６〜２１の整数を示す。）
で表されるフッ化脂肪酸エステル。
【公開番号】特開２０１０−１５０１９１（Ｐ２０１０−１５０１９１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０６０１（Ｐ２００８−３３０６０１）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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