モノ−およびビス（フルオロアルキル）ホスホランおよび対応する酸およびホスファートを製造する方法
本発明は、モノ（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファートおよびそれらの対応するホスホランを製造する方法に関する。該方法は、少なくとも、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体と無水フッ化水素との反応を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノ−（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファートおよびそれらの対応するホスホランを製造する方法に関する。
【０００２】
フルオロアルキルホスホラン類の合成方法として従来技術において知られているものは、アルキルホスフィン類の電気化学的なＳｉｍｏｎのフッ素化（ＥＣＦ）に基づくものであり（N. Ignatyev, P. Satori, J. of Fluorine Chem., 103 (2000) 57-61; WO 00/21969）、その高い収率ゆえ、トリス（フルオロアルキル）ジフルオロホスホラン類の合成にとくに好適である。ジアルキルホスフィン類のうち短い（Ｃ４未満）アルキル鎖を有するものの電気化学的フッ素化においては、対応するパーフッ素化ホスホラン類の収率は極めて低い。
【０００３】
前記トリス（フルオロアルキル）ジフルオロホスホラン類は、種々のホスファート（WO 98/15562、DE 196 41 138、EP 1 127 888）および新規なトリス（フルオロアルキル）トリフルオロリン酸(DE 101 30 940)の合成の出発物質として用い得る。この酸は、種々の塩の合成に用い得るばかりでなく、加水分解することによって対応するビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸を得ることができる（DE 101 30 940）。ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸およびフルオロアルキルホスフィン酸ならびにそれらの塩は、トリス（フルオロアルキル）ジフルオロホスホラン類の加水分解によって得ることができる（DE 102 169 95）。
【０００４】
さらに、モノ（パーフルオロアルキル）−およびビス（パーフルオロアルキル）フルオロホスホラン類の合成方法として従来技術において知られているものは、多段階反応であり、イオウとハロゲン化パーフルオロアルキルとの反応に基づくものであり、非常に高価格である（T. Mahmood, J.M. Shreeve, Inorg. Chem., 25 (1986) 3128）。この反応には、多くの場合高い圧力と温度が必要である。
【０００５】
トリフルオロメチルホスホランの生成は、（ＣＦ３）２ＣｄをＰＦ５またはＰＣｌ５と反応させて行われる（R. Eujen, R. Haiges, Z. Naturforsch., 53b (1998) 1455）。しかし、トリス（トリフルオロメチル）ホスホランは、好ましくはこの反応によって生成されるが、ＣＦ３ＰＦ４および（ＣＦ３）２ＰＦ３の反応混合物中における検出は、ＮＭＲスペクトル解析によってのみなされる。この反応における他の不利な点は、不安定なドナー・フリーな（ＣＦ３）２Ｃｄを用いることであり、これは高価格なＣＦ３Ｉから何段階も経て調製しなければならない。
【０００６】
モノ（ペンタフルオロフェニル）−およびビス（ペンタフルオロフェニル）フルオロホスホラン類の調製は、多段階反応によって行うことができるところ、その第一の段階はペンタフルオロフェニルマグネシウムブロミドとＰＣｌ３との反応（(M. Fild, O. Glemser, I. Hollenberg, Z. Naturforsch., 21b (1966) 920; D.D. Magnelly, G. Tesi, J.U. Lowe, W.E. McQuistion, Inorg. Chem., 5 (1966) 457; R.M.K. Deng, K.B. Dillon, W.S. Sheldrick, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1990, 551）またはPBr3との反応(A.H. Cowley, R.P. Pinnell, J. Am. Chem. Soc. 88 (1966) 4533; R. Ali, K.B. Dillon, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1990, 2593）である。生成するモノ（ペンタフルオロフェニル）−およびビス（ペンタフルオロフェニル）クロロまたはブロモホスフィンの混合物の分離は、分別蒸留によって行うことができ、対応するフルオロホスホラン類の生成は、Ｃｌ２との反応およびそれに続くＡｓＦ３またはＳｂＦ３との反応によって行われる（M. Fild, R. Schmutzler, J. Chem. Soc. (A) 1969, 840）。
【０００７】
また、先行技術文献には、モノ（ペンタフルオロエチル）およびビス（ペンタフルオロエチル）フルオロホスファートのいくつかの合成について記載したものがあるが、これらはいずれも非常に高価格な出発物質を用いているため、経済的に行うことはできない（例えばN.V. Pavlenko, L.M. Ygupolskii, Zh. Org. Khim (russ.) 59 (1989) 528; S.S. Chan, C.J. Willis, Can. J. Chem. 46 (1968) 1237; J. Jander, D. Boerner, U. Engelhardt, Liebigs Ann. Chem., 726 (1969) 19）。
【０００８】
本発明の目的は、工業的および経済的に有利な、モノ（フルオロアルキル）およびビス（フルオロアルキル）ホスファート類ならびにそれらの対応するホスホラン類の製造方法として、とくに、収率に優れ、簡便であり、かつ従来法より低廉な方法を示すことにある。
この目的は、主請求項および従属請求項にかかる特徴的な要件によって達成される。
【０００９】
本発明が差別化されるのは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはそれらの塩もしくは誘導体によって、対応するフルオロアルキルリン酸の生成を、無水フッ化水素（ＨＦ）と反応せしめ、続いて塩を生成せしめるか、またはフルオロアルキルリン酸を、良好な収率で直接生成せしめることによる。前記モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類は、次に、対応するホスホラン類への変換を、強求電子試薬または強ルイス酸との処理によって行うことができる。
【００１０】
本発明の目的において、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類は、リンが５つまたは４つのフッ素原子を、１つまたは２つのフルオロアルキル基に加えて有する化合物である。したがって、本発明に従って調製されるモノ−およびビス（フルオロアルキル）ホスファート類モノ（フルオロアルキル）ペンタフルオロホスファート類またはビス（フルオロアルキル）テトラフルオロホスファート類である。そのため、本発明に従って調製される対応するホスホラン類は、それぞれ４つまたは３つのフッ素原子を、リン原子に直接結合して有する。本発明の目的において、フルオロアルキル基は、直鎖または分枝状のアルキルまたはシクロアルキル基のうち、フッ素化され、二重結合を全く有さないか、１つまたは２つ有しているものである。
【００１１】
フッ素化されたアルキル基は、例えば、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ペンタフルオロプロピル、ヘプタフルオロプロピル、ペンタフルオロブチル、ヘプタフルオロブチル、ノナフルオロブチル、C5H4F7、C5H2F9、C5F11、C6H4F9、C6H2F11、C6F13、C7H4F11、C7H2F13、C7F15、C8H4F13、C8H2F15、C8F17、C9H4C15、C9H2C17、C9F19、C10H4F17、C10H2F19、C10F21、C11H4F19、C11H2F21、C11F23、C12H4F21、C12H2F23またはC12F25である。パーフルオロアルキル基の意味は、アルキル基の全ての水素原子が、上記のとおり、フッ素原子によって置換されているものである。フッ素化アルキル基は、さらに、１つ、２つまたは３つの二重結合を有していてもよく、その結果、例えば、フッ素化された、アリル、２−または３−ブテニル、イソブテニル、ｓｅｃ−ブテニル、さらに４−ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、-C9H17、-C10H19 -C20H39を包含する。
【００１２】
フッ素化された、の意味は、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロシクロアルキル基において、１個〜４個のフッ素原子が水素原子によって置換されていることである。
シクロアルキル基の意味は、例えば、飽和または部分的にもしくは完全に不飽和の、シクロアルキル基であって、３個〜７個の炭素原子を有するものと解される。シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロペンタ−１，３−ジエニル、シクロヘキセニル、シクロヘキサ−１，３−ジエニル、シクロヘキサ−１，４−ジエニル、フェニル、シクロヘプテニル、シクロヘプタ−１，３−ジエニル、シクロヘプタ−１，４−ジエニルまたはシクロヘプタ−１，５−ジエニルのような、対応するようにフッ素化されるものであり、Ｃ１−〜Ｃ６−アルキル基によって置換されていてもよく、シクロアルキル基およびＣ１−〜Ｃ６−アルキル基によって置換されたシクロアルキル基自体が、フッ素化される。
【００１３】
したがって、本発明のモノ−またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類ならびにそれらの対応するホスホラン類の製造方法は、少なくともビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体と無水フッ化水素との反応を含む。
前記ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体の調製は、当業者に公知の通常の方法によって行うことができる。これらの化合物の調製は、好ましくはトリス（フルオロアルキル）ホスフィンオキシド類、トリス−、ビス−もしくはモノ（フルオロアルキル）ホスホラン類、トリス−、ビス−もしくはモノ（フルオロアルキル）リン酸類またはビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類および（フルオロアルキル）ホスホン酸類の無水物もしくはハロ無水物（例えばDE 102 169 97およびDE 102 169 95を参照）の加水分解またはこれらの化合物のアルコール類もしくはアルコキシド類またはアミン類との反応によって行われる。フルオロアルキルホスホン酸類のエステル類のうち、炭素鎖に二重結合を有するものの調製は、例えば、パーフルオロフィンとトリアルキルホスファイトとの反応（Knunjanz et al., Dokl. Akad. Nauk. SSR, 129 (1959) 576-577）によって行うことができる。対応する記載を、本明細書に参照によって組み入れ、開示の一部とみなす。
【００１４】
２種または３種以上のビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類および／または２種または３種以上の（フルオロアルキル）ホスホン酸類および／または２種または３種以上のこれらの酸の対応する誘導体の混合物も、本発明において用いることができる。好ましくは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体を、それぞれの場合において、本発明の方法に従って反応せしめる。
ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類のうち、本発明において用いられるものまたはそれらの対応する誘導体は、２つのフルオロアルキル基を有し、前記のとおり、かかる基は同一でも異なっていてもよい。ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類またはそれらの対応する誘導体のうち、同一のフルオロアルキル基を有するものを用いることは、それぞれの場合において好ましい。
【００１５】
本発明の好ましい態様において用いられるのは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（パーフルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体のうち、パーフルオロアルキル基が１個〜２０個の炭素原子を含み、直鎖または分枝状であるものである。とくに好ましいのは、出発物質として、パーフルオロアルキル基が、前記のとおり１個〜１２個の炭素原子を含むものである。極めてとくに好ましいのは、ペンタフルオロエチル、ノナフルオロブチルまたはパーフルオロプロプ−１−エニルである。
【００１６】
好ましいビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体として本発明の方法において用いられるものは、一価、二価または三価の金属カチオンとの塩である。該金属カチオンのうちとくに好ましいのはＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｕ２＋またはＡｌ３＋からなる群から選択される。
【００１７】
また、好ましいビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体として本発明の方法において用いられるものは、一価または二価の有機カチオンとの塩である。とくに好ましいのは、有機カチオンのうち少なくとも１つの窒素原子を含むものおよび／または環状のものである。前記有機カチオンとして本発明において極めてとくに好ましいものは、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウム、トリアリールアルキルホスホニウム、グアニジニウム、ピロリジニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、ピペラジニウムまたはヘキサメチレンジアンモニウムからなる群から選択される。
【００１８】
好ましいビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体として本発明の方法において用いられるものは、ポリカチオンとの塩である。このポリカチオンは、本発明においてとくに好ましくはポリアンモニウムポリカチオンであり、例えばプロトン化したポリエチンイミンである。
【００１９】
さらに好ましい誘導体として本発明の方法に好適なものは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸のエステル類である。まず、前記モノ（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸を生成せしめ、次に対応するホスファート類への変換を塩形成によって行うことができる。塩形成の方法は、当業者によく知られていて、例えば、リン酸の塩素、臭素、ヨウ素、メチルスルホナート、メチルスルファート、パークロラート、テトラフルオロボラート、アセタート、トリフルオロメチルカルボキシラート、トリフルオロメチルスルホナートまたはカルボナートとの反応であり、好ましくは塩素、臭素、メチルスルホナートまたはトリフルオロメチルスルホナートおよび前記カチオン類の一つとの反応である。
【００２０】
本発明の方法に好ましい反応媒体は、通常の極性溶媒として当業者に知られているものである。また、本発明の方法は、溶媒を用いずに、すなわち無水フッ化水素中において、行うことも可能である。一般論を限定するものではないが、前記用いられる極性溶媒としてとくに好ましいのは、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ジエチルカルボナート、ジオキサンまたはそれらの混合物である。無水ＨＦとの反応の直後には、用いられる溶媒は水またはアルコール類であってもよい。
【００２１】
温度として、本発明における反応が好ましく行われるのは、−２０℃〜１００℃の温度である。該反応がとくに好適に行われるのは、温度が０℃〜室温においてである。
本発明の方法の好ましい変法においては、４〜１００倍のモル量のフッ化水素を用いて行われるところ、これはビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の誘導体のモル量に基づくものである。とくに好ましいのは、５〜２５倍のモル量のフッ化水素である。
【００２２】
本発明の方法のさらに好ましい態様においては、フッ化水素との反応の後に形成された前記モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファートを強求電子試薬または強ルイス酸と反応せしめる。
好適な求電子試薬またはルイス酸の選択は、当業者であれば全く問題なく行い得る。前記求電子試薬またはルイス酸として本発明の方法において用いられるのは、とくに好ましくは（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ、ＳＯ２Ｃｌ２、ＳｂＦ５、ＡｌＣｌ３、ＶＦ５、ＳｂＣｌ５、ＮｂＦ５、ＡｓＦ５、ＢｉＦ５、ＡｌＦ３およびＴａＦ５またはそれらの混合物である。
【００２３】
本発明の方法を有利に行えるのは一段階の方法であり、これは廉価かつ簡便に行い得る。さらに、高価格な試薬の使用を回避することができる、すなわち、例えばＨＦをＳＦ４の代わりに用い、ＡｌＣｌ３の代わりにＣｌ２＋ＳｂＦ３を用いることができる。
上記および下記の全ての出願、特許および刊行物の開示の全体を本願に参照によって組み入れる。
【００２４】
さらにコメントを加えなくても、当業者であれば、前記記載を最大限に用いることができる。したがって、好ましい特定の態様および例は、単に説明のための開示であり、如何なる意味においても限定するものではないと解されるべきである。
ＮＭＲスペクトルの測定は、重水素化した溶媒の溶液中、２０℃において、５ｍｍ 1H/BBの広帯域ヘッドを具備するBruker Avance 300スペクトルメータにより、重水素ロックをかけて行った。種々の核の測定周波数は次のとおりである：1H: 300.13 MHz、19F: 282.41 MHzおよび31P: 121.49 MHz。参照の方法は、各スペクトラムまたは各データセットについて分けて示すこととする。
【００２５】
例１：
５．３６４ ｇ（１７．４ ｍｍｏｌ）のリチウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートとして１５ｃｍ３の乾燥ジエチルエーテル中のものを氷冷バスを用いて冷却し、８．０ ｇ（４００ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて２時間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。エーテル相を分離し、１０ｃｍ３の水によって３回洗浄する。エーテル溶液の乾燥を硫酸マグネシウムを用いて行い、１Ｈおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって調査を行い、テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）リン酸が、ジエチルエーテルとの錯体として確認される。
【００２６】
【表１】
【００２７】
例２：
１．３２９ ｇ（４．３ ｍｍｏｌ）のリチウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートとして１０．５ｃｍ３の乾燥ジエチルカルボナート中のものを氷冷バスを用いて冷却し、２．０ ｇ（１００ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて０．５時間攪拌し、溶媒の除去を７０℃（オイルバス）、１．３Ｐａの真空下において行う。残渣の調査を、１Ｈおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって行い、テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）リン酸が、ジエチルカルボナートとの錯体として確認される。
【００２８】
【表２】
【００２９】
例３：
３．７７９ ｇ（１１．１１ ｍｍｏｌ）のカリウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートとして２０ｃｍ３の乾燥ジオキサン中のものを氷冷バスを用いて冷却し、５．０ ｇ（２４９．９ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて０．５時間攪拌し、溶媒の除去を５０℃（オイルバス）、１．３Ｐａの真空下において行う。４．１４６ｇの白色固体物質残渣の調査を、１９Ｆ ＮＭＲ分析によって行い、カリウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。Ｋ［（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ４］の収率は９７．２％である。
【００３０】
【表３】
【００３１】
例４：
１．０４８ ｇ（２．４３ ｍｍｏｌ）のテトラエチルアンモニウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートを氷冷バスを用いて冷却し、２．５ ｇ（１２４．９ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて１５分間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。沈殿を濾別し、１０ｃｍ３の水による洗浄を２回行い、空気中にて乾燥せしめ、１．０２８ｇの白色固体物質を得る。１Ｈおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって、テトラエチルアンモニウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。［［Ｃ２Ｈ５）４Ｎ］［（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ４］の収率は８９．０％である（融点は２０１〜２０２℃）。
【００３２】
【表４】
【００３３】
例５：
４．１１６ ｇ（９．９７ｍｍｏｌ）の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートを氷冷バスを用いて冷却し、５．０ｇ（２５０ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて１５分間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。沈殿を濾別し、１０ｃｍ３の水による洗浄を２回行い、空気中にて乾燥せしめ、４．２０８ｇの白色固体物質を得る。１Ｈ、３１Ｐおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。収率は９２．０％である（融点は６０℃）。
【００３４】
【表５】
【００３５】
例６：
７．０７９ ｇ（１３．２９ｍｍｏｌ）のトリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートを氷冷バスを用いて冷却し、１０．０ｇ（５００ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて１５分間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。沈殿を濾別し、１０ｃｍ３の水による洗浄を２回行い、空気中にて乾燥せしめ、７．３２４ｇの白色固体物質を得る。１Ｈ、３１Ｐおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって、トリブチルエチルホスホニウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。収率は９５．０％である（融点は７６℃）。
【００３６】
【表６】
【００３７】
例７：
０．６９９ｇ（１．５３ｍｍｏｌ）の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファートおよび０．２９０ ｇ（２．１７ ｍｍｏｌ）のアルミニウムトリクロリドを、テフロン（登録商標）フラスコ中、室温の乾燥窒素雰囲気下にて相互に混合する。前記混合物は粘性を呈し、僅かな温度の上昇が確認される。２時間攪拌した後、フラスコから液体を抜き出し（０．１ｍバール）、揮発性生成物を液体窒素を用いて冷却したフラスコに回収し、０．４３９ｇのビス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスホランが確認される。収率は８８％である。
【００３８】
【表７】
【００３９】
例８：
０．８８３ｇ（１．５３ｍｍｏｌ）のトリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファートおよび０．２９０ ｇ（２．１7 ｍｍｏｌ）のアルミニウムトリクロリドを、テフロン（登録商標）フラスコ中、室温の乾燥窒素雰囲気下にて相互に混合する。前記混合物は粘性を呈し、僅かな温度の上昇が確認される；３０分後、混合物は固体となる。フラスコから前記固体を抜き出し（０．１ｍバール）、混合物が溶解するまで加熱し（５０℃）、揮発性生成物を液体窒素を用いて冷却したフラスコに回収し、０．３０５ｇのビス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスホランが確認される。収率は６１％である。
【００４０】
【表８】
【００４１】
例９：
１．３５ｇ（６．２２８ｍｍｏｌ）のアンチモニ ペンタフルオリドをテフロン（登録商標）フラスコ中に入れ、２．４０ｇ（４．１６４ｍｍｏｌ）のトリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファート（例６に記載したようにして調製した）の添加を、反応混合物の攪拌をマグネチックスターラを用いて行いながら行う。前記混合物は液体となり、１００℃にて３０分間攪拌する。揮発性物質の濃縮を、ドライアイス／エタノール混合物によって冷却したテフロン（登録商標）のトラップ中に行う。冷却された前記トラップを室温に温め、１．３１ｇのビス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスホランを得る。（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ３の収率は９６．５％である。かかる収率は、トリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファートを基準とするものである。ＮＭＲデータは、例８の化合物についてのものと一致する。
反応フラスコ中の残渣は、粘性の液体−トリブチルエチルホスホニウムヘキサフルオロアンチモナートの過剰のＳｂＦ５との錯体（酸性イオン液体）：［（Ｃ４Ｈ９）３（Ｃ２Ｈ５）Ｐ］＋ＳｂＦ６−０．５０ＳｂＦ５、である。
【００４２】
例１０：
【化１】
【００４３】
１．０２３ｇ（５１．１５ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を、エタノールバスを用いて−２０℃まで冷却し、０．９３４ｇ（３．８６ｍｍｏｌ）のエチル パーフルオロプロプ−１−エニル フルオロホスホナートを添加する。反応混合物の攪拌を０℃にて行う。反応混合物および０．６７４ｇ（３．８６ｍｍｏｌ）の１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム クロリドの相互の混合を、次に、−２０℃で、テフロン（登録商標）フラスコ中にて行う。混合物の攪拌を室温にて１５分間混合し、フラスコを空にし、１時間の保持を、１３．３３Ｐａの低圧下、バスの温度を５０℃として行い、１．４４ｇの１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム パーフルオロプロプ−１−エニルペンタフルオロホスファートを得る。収率は９４％である。
【００４４】
【表９】
【００４５】
パーフルオロプロプ−１−エニルペンタフルオロリン酸のＮＭＲスペクトル：
【表１０】
【００４６】
例１１：
１．２ｇのフッ化水素（ＨＦ）を、氷冷バスを用いて冷却し、０．８０ｇ（２．５ｍｍｏｌ）のメチル ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナート、（Ｃ２Ｆ５）２Ｐ（Ｏ）ＯＣＨ３、を添加する。反応混合物の攪拌を０℃にて３０分間行う。余分なＨＦの除去を窒素を用いたフラッシング洗浄によって行い、残渣の乾燥を１．３Ｐａの真空下にて行い、０．８７ｇのテトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）リン酸、Ｈ＋［（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ４］−を、メタノールとの錯体として得る。
【００４７】
【表１１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノ−（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファートおよびそれらの対応するホスホランを製造する方法に関する。
【０００２】
フルオロアルキルホスホラン類の合成方法として従来技術において知られているものは、アルキルホスフィン類の電気化学的なＳｉｍｏｎのフッ素化（ＥＣＦ）に基づくものであり（N. Ignatyev, P. Satori, J. of Fluorine Chem., 103 (2000) 57-61; WO 00/21969）、その高い収率ゆえ、トリス（フルオロアルキル）ジフルオロホスホラン類の合成にとくに好適である。ジアルキルホスフィン類のうち短い（Ｃ４未満）アルキル鎖を有するものの電気化学的フッ素化においては、対応するパーフッ素化ホスホラン類の収率は極めて低い。
【０００３】
前記トリス（フルオロアルキル）ジフルオロホスホラン類は、種々のホスファート（WO 98/15562、DE 196 41 138、EP 1 127 888）および新規なトリス（フルオロアルキル）トリフルオロリン酸(DE 101 30 940)の合成の出発物質として用い得る。この酸は、種々の塩の合成に用い得るばかりでなく、加水分解することによって対応するビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸を得ることができる（DE 101 30 940）。ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸およびフルオロアルキルホスフィン酸ならびにそれらの塩は、トリス（フルオロアルキル）ジフルオロホスホラン類の加水分解によって得ることができる（DE 102 169 95）。
【０００４】
さらに、モノ（パーフルオロアルキル）−およびビス（パーフルオロアルキル）フルオロホスホラン類の合成方法として従来技術において知られているものは、多段階反応であり、イオウとハロゲン化パーフルオロアルキルとの反応に基づくものであり、非常に高価格である（T. Mahmood, J.M. Shreeve, Inorg. Chem., 25 (1986) 3128）。この反応には、多くの場合高い圧力と温度が必要である。
【０００５】
トリフルオロメチルホスホランの生成は、（ＣＦ３）２ＣｄをＰＦ５またはＰＣｌ５と反応させて行われる（R. Eujen, R. Haiges, Z. Naturforsch., 53b (1998) 1455）。しかし、トリス（トリフルオロメチル）ホスホランは、好ましくはこの反応によって生成されるが、ＣＦ３ＰＦ４および（ＣＦ３）２ＰＦ３の反応混合物中における検出は、ＮＭＲスペクトル解析によってのみなされる。この反応における他の不利な点は、不安定なドナー・フリーな（ＣＦ３）２Ｃｄを用いることであり、これは高価格なＣＦ３Ｉから何段階も経て調製しなければならない。
【０００６】
モノ（ペンタフルオロフェニル）−およびビス（ペンタフルオロフェニル）フルオロホスホラン類の調製は、多段階反応によって行うことができるところ、その第一の段階はペンタフルオロフェニルマグネシウムブロミドとＰＣｌ３との反応（(M. Fild, O. Glemser, I. Hollenberg, Z. Naturforsch., 21b (1966) 920; D.D. Magnelly, G. Tesi, J.U. Lowe, W.E. McQuistion, Inorg. Chem., 5 (1966) 457; R.M.K. Deng, K.B. Dillon, W.S. Sheldrick, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1990, 551）またはPBr3との反応(A.H. Cowley, R.P. Pinnell, J. Am. Chem. Soc. 88 (1966) 4533; R. Ali, K.B. Dillon, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1990, 2593）である。生成するモノ（ペンタフルオロフェニル）−およびビス（ペンタフルオロフェニル）クロロまたはブロモホスフィンの混合物の分離は、分別蒸留によって行うことができ、対応するフルオロホスホラン類の生成は、Ｃｌ２との反応およびそれに続くＡｓＦ３またはＳｂＦ３との反応によって行われる（M. Fild, R. Schmutzler, J. Chem. Soc. (A) 1969, 840）。
【０００７】
また、先行技術文献には、モノ（ペンタフルオロエチル）およびビス（ペンタフルオロエチル）フルオロホスファートのいくつかの合成について記載したものがあるが、これらはいずれも非常に高価格な出発物質を用いているため、経済的に行うことはできない（例えばN.V. Pavlenko, L.M. Ygupolskii, Zh. Org. Khim (russ.) 59 (1989) 528; S.S. Chan, C.J. Willis, Can. J. Chem. 46 (1968) 1237; J. Jander, D. Boerner, U. Engelhardt, Liebigs Ann. Chem., 726 (1969) 19）。
【０００８】
本発明の目的は、工業的および経済的に有利な、モノ（フルオロアルキル）およびビス（フルオロアルキル）ホスファート類ならびにそれらの対応するホスホラン類の製造方法として、とくに、収率に優れ、簡便であり、かつ従来法より低廉な方法を示すことにある。
この目的は、主請求項および従属請求項にかかる特徴的な要件によって達成される。
【０００９】
本発明が差別化されるのは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはそれらの塩もしくは誘導体によって、対応するフルオロアルキルリン酸の生成を、無水フッ化水素（ＨＦ）と反応せしめ、続いて塩を生成せしめるか、またはフルオロアルキルリン酸を、良好な収率で直接生成せしめることによる。前記モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類は、次に、対応するホスホラン類への変換を、強求電子試薬または強ルイス酸との処理によって行うことができる。
【００１０】
本発明の目的において、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類は、リンが５つまたは４つのフッ素原子を、１つまたは２つのフルオロアルキル基に加えて有する化合物である。したがって、本発明に従って調製されるモノ−およびビス（フルオロアルキル）ホスファート類モノ（フルオロアルキル）ペンタフルオロホスファート類またはビス（フルオロアルキル）テトラフルオロホスファート類である。そのため、本発明に従って調製される対応するホスホラン類は、それぞれ４つまたは３つのフッ素原子を、リン原子に直接結合して有する。本発明の目的において、フルオロアルキル基は、直鎖または分枝状のアルキルまたはシクロアルキル基のうち、フッ素化され、二重結合を全く有さないか、１つまたは２つ有しているものである。
【００１１】
フッ素化されたアルキル基は、例えば、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ペンタフルオロプロピル、ヘプタフルオロプロピル、ペンタフルオロブチル、ヘプタフルオロブチル、ノナフルオロブチル、C5H4F7、C5H2F9、C5F11、C6H4F9、C6H2F11、C6F13、C7H4F11、C7H2F13、C7F15、C8H4F13、C8H2F15、C8F17、C9H4C15、C9H2C17、C9F19、C10H4F17、C10H2F19、C10F21、C11H4F19、C11H2F21、C11F23、C12H4F21、C12H2F23またはC12F25である。パーフルオロアルキル基の意味は、アルキル基の全ての水素原子が、上記のとおり、フッ素原子によって置換されているものである。フッ素化アルキル基は、さらに、１つ、２つまたは３つの二重結合を有していてもよく、その結果、例えば、フッ素化された、アリル、２−または３−ブテニル、イソブテニル、ｓｅｃ−ブテニル、さらに４−ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、-C9H17、-C10H19 -C20H39を包含する。
【００１２】
フッ素化された、の意味は、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロシクロアルキル基において、１個〜４個のフッ素原子が水素原子によって置換されていることである。
シクロアルキル基の意味は、例えば、飽和または部分的にもしくは完全に不飽和の、シクロアルキル基であって、３個〜７個の炭素原子を有するものと解される。シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロペンタ−１，３−ジエニル、シクロヘキセニル、シクロヘキサ−１，３−ジエニル、シクロヘキサ−１，４−ジエニル、フェニル、シクロヘプテニル、シクロヘプタ−１，３−ジエニル、シクロヘプタ−１，４−ジエニルまたはシクロヘプタ−１，５−ジエニルのような、対応するようにフッ素化されるものであり、Ｃ１−〜Ｃ６−アルキル基によって置換されていてもよく、シクロアルキル基およびＣ１−〜Ｃ６−アルキル基によって置換されたシクロアルキル基自体が、フッ素化される。
【００１３】
したがって、本発明のモノ−またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類ならびにそれらの対応するホスホラン類の製造方法は、少なくともビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体と無水フッ化水素との反応を含む。
前記ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体の調製は、当業者に公知の通常の方法によって行うことができる。これらの化合物の調製は、好ましくはトリス（フルオロアルキル）ホスフィンオキシド類、トリス−、ビス−もしくはモノ（フルオロアルキル）ホスホラン類、トリス−、ビス−もしくはモノ（フルオロアルキル）リン酸類またはビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類および（フルオロアルキル）ホスホン酸類の無水物もしくはハロ無水物（例えばDE 102 169 97およびDE 102 169 95を参照）の加水分解またはこれらの化合物のアルコール類もしくはアルコキシド類またはアミン類との反応によって行われる。フルオロアルキルホスホン酸類のエステル類のうち、炭素鎖に二重結合を有するものの調製は、例えば、パーフルオロフィンとトリアルキルホスファイトとの反応（Knunjanz et al., Dokl. Akad. Nauk. SSR, 129 (1959) 576-577）によって行うことができる。対応する記載を、本明細書に参照によって組み入れ、開示の一部とみなす。
【００１４】
２種または３種以上のビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類および／または２種または３種以上の（フルオロアルキル）ホスホン酸類および／または２種または３種以上のこれらの酸の対応する誘導体の混合物も、本発明において用いることができる。好ましくは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体を、それぞれの場合において、本発明の方法に従って反応せしめる。
ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類のうち、本発明において用いられるものまたはそれらの対応する誘導体は、２つのフルオロアルキル基を有し、前記のとおり、かかる基は同一でも異なっていてもよい。ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸類またはそれらの対応する誘導体のうち、同一のフルオロアルキル基を有するものを用いることは、それぞれの場合において好ましい。
【００１５】
本発明の好ましい態様において用いられるのは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（パーフルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体のうち、パーフルオロアルキル基が１個〜２０個の炭素原子を含み、直鎖または分枝状であるものである。とくに好ましいのは、出発物質として、パーフルオロアルキル基が、前記のとおり１個〜１２個の炭素原子を含むものである。極めてとくに好ましいのは、ペンタフルオロエチル、ノナフルオロブチルまたはパーフルオロプロプ−１−エニルである。
【００１６】
好ましいビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体として本発明の方法において用いられるものは、一価、二価または三価の金属カチオンとの塩である。該金属カチオンのうちとくに好ましいのはＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｕ２＋またはＡｌ３＋からなる群から選択される。
【００１７】
また、好ましいビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体として本発明の方法において用いられるものは、一価または二価の有機カチオンとの塩である。とくに好ましいのは、有機カチオンのうち少なくとも１つの窒素原子を含むものおよび／または環状のものである。前記有機カチオンとして本発明において極めてとくに好ましいものは、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウム、トリアリールアルキルホスホニウム、グアニジニウム、ピロリジニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、ピペラジニウムまたはヘキサメチレンジアンモニウムからなる群から選択される。
【００１８】
好ましいビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体として本発明の方法において用いられるものは、ポリカチオンとの塩である。このポリカチオンは、本発明においてとくに好ましくはポリアンモニウムポリカチオンであり、例えばプロトン化したポリエチンイミンである。
【００１９】
さらに好ましい誘導体として本発明の方法に好適なものは、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸のエステル類である。まず、前記モノ（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸を生成せしめ、次に対応するホスファート類への変換を塩形成によって行うことができる。塩形成の方法は、当業者によく知られていて、例えば、リン酸の塩素、臭素、ヨウ素、メチルスルホナート、メチルスルファート、パークロラート、テトラフルオロボラート、アセタート、トリフルオロメチルカルボキシラート、トリフルオロメチルスルホナートまたはカルボナートとの反応であり、好ましくは塩素、臭素、メチルスルホナートまたはトリフルオロメチルスルホナートおよび前記カチオン類の一つとの反応である。
【００２０】
本発明の方法に好ましい反応媒体は、通常の極性溶媒として当業者に知られているものである。また、本発明の方法は、溶媒を用いずに、すなわち無水フッ化水素中において、行うことも可能である。一般論を限定するものではないが、前記用いられる極性溶媒としてとくに好ましいのは、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、ジエチルカルボナート、ジオキサンまたはそれらの混合物である。無水ＨＦとの反応の直後には、用いられる溶媒は水またはアルコール類であってもよい。
【００２１】
温度として、本発明における反応が好ましく行われるのは、−２０℃〜１００℃の温度である。該反応がとくに好適に行われるのは、温度が０℃〜室温においてである。
本発明の方法の好ましい変法においては、４〜１００倍のモル量のフッ化水素を用いて行われるところ、これはビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の誘導体のモル量に基づくものである。とくに好ましいのは、５〜２５倍のモル量のフッ化水素である。
【００２２】
本発明の方法のさらに好ましい態様においては、フッ化水素との反応の後に形成された前記モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファートを強求電子試薬または強ルイス酸と反応せしめる。
好適な求電子試薬またはルイス酸の選択は、当業者であれば全く問題なく行い得る。前記求電子試薬またはルイス酸として本発明の方法において用いられるのは、とくに好ましくは（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ、ＳＯ２Ｃｌ２、ＳｂＦ５、ＡｌＣｌ３、ＶＦ５、ＳｂＣｌ５、ＮｂＦ５、ＡｓＦ５、ＢｉＦ５、ＡｌＦ３およびＴａＦ５またはそれらの混合物である。
【００２３】
本発明の方法を有利に行えるのは一段階の方法であり、これは廉価かつ簡便に行い得る。さらに、高価格な試薬の使用を回避することができる、すなわち、例えばＨＦをＳＦ４の代わりに用い、ＡｌＣｌ３の代わりにＣｌ２＋ＳｂＦ３を用いることができる。
上記および下記の全ての出願、特許および刊行物の開示の全体を本願に参照によって組み入れる。
【００２４】
さらにコメントを加えなくても、当業者であれば、前記記載を最大限に用いることができる。したがって、好ましい特定の態様および例は、単に説明のための開示であり、如何なる意味においても限定するものではないと解されるべきである。
ＮＭＲスペクトルの測定は、重水素化した溶媒の溶液中、２０℃において、５ｍｍ 1H/BBの広帯域ヘッドを具備するBruker Avance 300スペクトルメータにより、重水素ロックをかけて行った。種々の核の測定周波数は次のとおりである：1H: 300.13 MHz、19F: 282.41 MHzおよび31P: 121.49 MHz。参照の方法は、各スペクトラムまたは各データセットについて分けて示すこととする。
【００２５】
例１：
５．３６４ ｇ（１７．４ ｍｍｏｌ）のリチウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートとして１５ｃｍ３の乾燥ジエチルエーテル中のものを氷冷バスを用いて冷却し、８．０ ｇ（４００ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて２時間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。エーテル相を分離し、１０ｃｍ３の水によって３回洗浄する。エーテル溶液の乾燥を硫酸マグネシウムを用いて行い、１Ｈおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって調査を行い、テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）リン酸が、ジエチルエーテルとの錯体として確認される。
【００２６】
【表１】
【００２７】
例２：
１．３２９ ｇ（４．３ ｍｍｏｌ）のリチウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートとして１０．５ｃｍ３の乾燥ジエチルカルボナート中のものを氷冷バスを用いて冷却し、２．０ ｇ（１００ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて０．５時間攪拌し、溶媒の除去を７０℃（オイルバス）、１．３Ｐａの真空下において行う。残渣の調査を、１Ｈおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって行い、テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）リン酸が、ジエチルカルボナートとの錯体として確認される。
【００２８】
【表２】
【００２９】
例３：
３．７７９ ｇ（１１．１１ ｍｍｏｌ）のカリウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートとして２０ｃｍ３の乾燥ジオキサン中のものを氷冷バスを用いて冷却し、５．０ ｇ（２４９．９ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて０．５時間攪拌し、溶媒の除去を５０℃（オイルバス）、１．３Ｐａの真空下において行う。４．１４６ｇの白色固体物質残渣の調査を、１９Ｆ ＮＭＲ分析によって行い、カリウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。Ｋ［（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ４］の収率は９７．２％である。
【００３０】
【表３】
【００３１】
例４：
１．０４８ ｇ（２．４３ ｍｍｏｌ）のテトラエチルアンモニウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートを氷冷バスを用いて冷却し、２．５ ｇ（１２４．９ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて１５分間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。沈殿を濾別し、１０ｃｍ３の水による洗浄を２回行い、空気中にて乾燥せしめ、１．０２８ｇの白色固体物質を得る。１Ｈおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって、テトラエチルアンモニウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。［［Ｃ２Ｈ５）４Ｎ］［（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ４］の収率は８９．０％である（融点は２０１〜２０２℃）。
【００３２】
【表４】
【００３３】
例５：
４．１１６ ｇ（９．９７ｍｍｏｌ）の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートを氷冷バスを用いて冷却し、５．０ｇ（２５０ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて１５分間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。沈殿を濾別し、１０ｃｍ３の水による洗浄を２回行い、空気中にて乾燥せしめ、４．２０８ｇの白色固体物質を得る。１Ｈ、３１Ｐおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。収率は９２．０％である（融点は６０℃）。
【００３４】
【表５】
【００３５】
例６：
７．０７９ ｇ（１３．２９ｍｍｏｌ）のトリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナートを氷冷バスを用いて冷却し、１０．０ｇ（５００ ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を添加する。反応混合物を０℃にて１５分間攪拌し、次に２０ｃｍ３の氷水に注ぎ入れる。沈殿を濾別し、１０ｃｍ３の水による洗浄を２回行い、空気中にて乾燥せしめ、７．３２４ｇの白色固体物質を得る。１Ｈ、３１Ｐおよび１９Ｆ ＮＭＲ分析によって、トリブチルエチルホスホニウム テトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）ホスファートが確認される。収率は９５．０％である（融点は７６℃）。
【００３６】
【表６】
【００３７】
例７：
０．６９９ｇ（１．５３ｍｍｏｌ）の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファートおよび０．２９０ ｇ（２．１７ ｍｍｏｌ）のアルミニウムトリクロリドを、テフロン（登録商標）フラスコ中、室温の乾燥窒素雰囲気下にて相互に混合する。前記混合物は粘性を呈し、僅かな温度の上昇が確認される。２時間攪拌した後、フラスコから液体を抜き出し（０．１ｍバール）、揮発性生成物を液体窒素を用いて冷却したフラスコに回収し、０．４３９ｇのビス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスホランが確認される。収率は８８％である。
【００３８】
【表７】
【００３９】
例８：
０．８８３ｇ（１．５３ｍｍｏｌ）のトリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファートおよび０．２９０ ｇ（２．１7 ｍｍｏｌ）のアルミニウムトリクロリドを、テフロン（登録商標）フラスコ中、室温の乾燥窒素雰囲気下にて相互に混合する。前記混合物は粘性を呈し、僅かな温度の上昇が確認される；３０分後、混合物は固体となる。フラスコから前記固体を抜き出し（０．１ｍバール）、混合物が溶解するまで加熱し（５０℃）、揮発性生成物を液体窒素を用いて冷却したフラスコに回収し、０．３０５ｇのビス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスホランが確認される。収率は６１％である。
【００４０】
【表８】
【００４１】
例９：
１．３５ｇ（６．２２８ｍｍｏｌ）のアンチモニ ペンタフルオリドをテフロン（登録商標）フラスコ中に入れ、２．４０ｇ（４．１６４ｍｍｏｌ）のトリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファート（例６に記載したようにして調製した）の添加を、反応混合物の攪拌をマグネチックスターラを用いて行いながら行う。前記混合物は液体となり、１００℃にて３０分間攪拌する。揮発性物質の濃縮を、ドライアイス／エタノール混合物によって冷却したテフロン（登録商標）のトラップ中に行う。冷却された前記トラップを室温に温め、１．３１ｇのビス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスホランを得る。（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ３の収率は９６．５％である。かかる収率は、トリブチルエチルホスホニウム ビス（ペンタフルオロエチル）テトラフルオロホスファートを基準とするものである。ＮＭＲデータは、例８の化合物についてのものと一致する。
反応フラスコ中の残渣は、粘性の液体−トリブチルエチルホスホニウムヘキサフルオロアンチモナートの過剰のＳｂＦ５との錯体（酸性イオン液体）：［（Ｃ４Ｈ９）３（Ｃ２Ｈ５）Ｐ］＋ＳｂＦ６−０．５０ＳｂＦ５、である。
【００４２】
例１０：
【化１】
【００４３】
１．０２３ｇ（５１．１５ｍｍｏｌ）のフッ化水素（ＨＦ）を、エタノールバスを用いて−２０℃まで冷却し、０．９３４ｇ（３．８６ｍｍｏｌ）のエチル パーフルオロプロプ−１−エニル フルオロホスホナートを添加する。反応混合物の攪拌を０℃にて行う。反応混合物および０．６７４ｇ（３．８６ｍｍｏｌ）の１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム クロリドの相互の混合を、次に、−２０℃で、テフロン（登録商標）フラスコ中にて行う。混合物の攪拌を室温にて１５分間混合し、フラスコを空にし、１時間の保持を、１３．３３Ｐａの低圧下、バスの温度を５０℃として行い、１．４４ｇの１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム パーフルオロプロプ−１−エニルペンタフルオロホスファートを得る。収率は９４％である。
【００４４】
【表９】
【００４５】
パーフルオロプロプ−１−エニルペンタフルオロリン酸のＮＭＲスペクトル：
【表１０】
【００４６】
例１１：
１．２ｇのフッ化水素（ＨＦ）を、氷冷バスを用いて冷却し、０．８０ｇ（２．５ｍｍｏｌ）のメチル ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィナート、（Ｃ２Ｆ５）２Ｐ（Ｏ）ＯＣＨ３、を添加する。反応混合物の攪拌を０℃にて３０分間行う。余分なＨＦの除去を窒素を用いたフラッシング洗浄によって行い、残渣の乾燥を１．３Ｐａの真空下にて行い、０．８７ｇのテトラフルオロビス（ペンタフルオロエチル）リン酸、Ｈ＋［（Ｃ２Ｆ５）２ＰＦ４］−を、メタノールとの錯体として得る。
【００４７】
【表１１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノ（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類およびそれらの対応するホスホラン類を製造する方法であって、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体もしくは塩を無水フッ化水素と反応せしめることを少なくとも含む方法。
【請求項２】
ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または対応する誘導体として、２つのフルオロアルキル基が同一であるかまたは異なっているものを用いることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ビス（パーフルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（パーフルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸に対応する誘導体として、パーフルオロアルキル基が、１〜２０個の炭素原子を含み、直鎖または分枝状であるものを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、一価、二価または三価の金属カチオンとの塩であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
一価、二価または三価の金属カチオンが、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｕ２＋またはＡｌ３＋からなる群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、一価または二価の有機カチオンとの塩であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
一価または二価の有機カチオンが、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウム、トリアリールアルキルホスホニウム、グアニジニウム、ピロリジニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、ピペラジニウムまたはヘキサメチレンジアンモニウムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、ビス（フルオロアルキル）ホスホン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸のエステルであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、ポリカチオンとの塩であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ポリカチオンが、ポリアンモニウムカチオンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
反応が極性溶媒中または溶媒を用いずに行われることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
反応が−２０℃〜１００℃の温度において行われることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
反応が４〜１００倍のモル量のフッ化水素を用いて行われることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
フッ化水素との反応の後に形成されたモノ−またはビス（フルオロアルキル）ホスファートを、強求電子試薬または強ルイス酸と反応せしめることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のホスホラン類を製造する方法。
【請求項１５】
前記反応を、（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ、ＳＯ２Ｃｌ２、ＳｂＦ５、ＡｌＣｌ３、ＶＦ５、ＳｂＣｌ５、ＮｂＦ５、ＡｓＦ５、ＢｉＦ５、ＡｌＦ３およびＴａＦ５からなる群から選択される求電子試薬または強ルイス酸を用いて行うことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
モノ（フルオロアルキル）−またはビス（フルオロアルキル）リン酸、モノ（フルオロアルキル）またはビス（フルオロアルキル）ホスファート類およびそれらの対応するホスホラン類を製造する方法であって、ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（フルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸の対応する誘導体もしくは塩を無水フッ化水素と反応せしめることを少なくとも含む方法。
【請求項２】
ビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または対応する誘導体として、２つのフルオロアルキル基が同一であるかまたは異なっているものを用いることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ビス（パーフルオロアルキル）ホスフィン酸もしくは（パーフルオロアルキル）ホスホン酸またはこれらの酸に対応する誘導体として、パーフルオロアルキル基が、１〜２０個の炭素原子を含み、直鎖または分枝状であるものを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、一価、二価または三価の金属カチオンとの塩であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
一価、二価または三価の金属カチオンが、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｕ２＋またはＡｌ３＋からなる群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、一価または二価の有機カチオンとの塩であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
一価または二価の有機カチオンが、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウム、トリアリールアルキルホスホニウム、グアニジニウム、ピロリジニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、ピペラジニウムまたはヘキサメチレンジアンモニウムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、ビス（フルオロアルキル）ホスホン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸のエステルであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
用いられるビス（フルオロアルキル）ホスフィン酸または（フルオロアルキル）ホスホン酸の誘導体が、ポリカチオンとの塩であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ポリカチオンが、ポリアンモニウムカチオンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
反応が極性溶媒中または溶媒を用いずに行われることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
反応が−２０℃〜１００℃の温度において行われることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
反応が４〜１００倍のモル量のフッ化水素を用いて行われることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
フッ化水素との反応の後に形成されたモノ−またはビス（フルオロアルキル）ホスファートを、強求電子試薬または強ルイス酸と反応せしめることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のホスホラン類を製造する方法。
【請求項１５】
前記反応を、（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ、ＳＯ２Ｃｌ２、ＳｂＦ５、ＡｌＣｌ３、ＶＦ５、ＳｂＣｌ５、ＮｂＦ５、ＡｓＦ５、ＢｉＦ５、ＡｌＦ３およびＴａＦ５からなる群から選択される求電子試薬または強ルイス酸を用いて行うことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【公表番号】特表２００７−５１１４７８（Ｐ２００７−５１１４７８Ａ）
【公表日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３８６８５（Ｐ２００６−５３８６８５）
【出願日】平成１６年１０月２２日（２００４．１０．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１１９４０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４９６２８
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（５９１０３２５９６）メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２２日（２００４．１０．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１１９４０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４９６２８
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（５９１０３２５９６）メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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