２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法
【課題】２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法を提供する。
【解決手段】２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と反応させることにより２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成し（脱ヒドロキシフッ素化反応工程）、得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うことにより（エアレーション蒸留工程）、高純度の２−フルオロイソ酪酸エステルを収率良く製造することができる。本発明の製造方法は、フッ素源を大過剰用いる必要がなく、且つ副生物のメタクリル酸エステルが大量規模でも好適に精製除去できる。
この様に、本発明の好ましい態様では、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法における従来技術の問題点を解決することができる。
【解決手段】２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と反応させることにより２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成し（脱ヒドロキシフッ素化反応工程）、得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うことにより（エアレーション蒸留工程）、高純度の２−フルオロイソ酪酸エステルを収率良く製造することができる。本発明の製造方法は、フッ素源を大過剰用いる必要がなく、且つ副生物のメタクリル酸エステルが大量規模でも好適に精製除去できる。
この様に、本発明の好ましい態様では、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法における従来技術の問題点を解決することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２−フルオロイソ酪酸エステルは医農薬中間体として重要である。本発明に関連する従来技術としては、原料に２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを用いてヒドロキシル基をフッ素原子に置き換える脱ヒドロキシフッ素化反応が一般的である。その代表例として特許文献１から６が挙げられる。これらは、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、無水硫酸（ＳＯ３）、フルオロ硫酸（ＦＳＯ３Ｈ）またはクロロ硫酸（ＣｌＳＯ３Ｈ）の存在下に無水フッ化水素（ＨＦ）またはピリジン・フッ化水素（Ｐｙ・ＨＦ）と反応させるものである。この中には、ヒドロキシル基（−ＯＨ）を脱離基（−ＯＳＯ２ＣＨ３、−ＯＳＯ２ＣＦ３または−ＯＳＯＣｌ）に誘導した後に無水フッ化水素と反応させるものもある。
【０００３】
一方、本特許出願人は、スルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と有機塩基の組み合わせによるアルコール類の脱ヒドロキシフッ素化反応を開示している（特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０５９４６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２１３６０号公報
【特許文献３】国際公開１９９８／００１４１６号公報
【特許文献４】特開平８−１２７５５５号公報
【特許文献５】国際公開１９９４／０２４０８６号公報
【特許文献６】特開平５−０８５９８７号公報
【特許文献７】特開２００６−２９０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法を提供することにある。該化合物の製造研究では、メタクリル酸エステルの副生を如何に抑制するか、または副生したメタクリル酸エステルを如何に精製除去するかが重要な課題である。従来の製造方法では、フッ素源（Ｆ−）を大過剰用いることによりメタクリル酸エステルの副生を抑制していた。そのため、過剰に用いたフッ素源の後処理や回収に手間が掛かり、さらに製造設備の材質にも耐腐食性のより強いハステロイや四フッ化エチレン樹脂等を用いる必要があった。よって、結果的にコストの高い製造方法になっていた。また、目的物の２−フルオロイソ酪酸エステルと副生物のメタクリル酸エステルの沸点が極めて近いため（メチルエステルの場合、それぞれ１０６℃、１００℃）、高純度の目的物を得るには、理論段数の高い蒸留装置を用いて還流比（戻し率）を上げ、長時間掛けて分別蒸留を行なう必要があった。しかしながら、この様な分別蒸留を大量規模で行なうと、副生物のメタクリル酸エステルが蒸留装置内で自己重合を起こし、操作上問題のあることが新たに分かった。一方、スキーム１に示す様に、副生物のメタクリル酸エステルを臭素（Ｂｒ２）と反応させることにより自己重合を起こさず沸点の格段に高いジ臭素化物に誘導し、分別蒸留を簡易に行なう手法も開示されている（ＣＮ １９４４３８８、特開２００１−２２６３１８号公報、特開平９−１２５０８号公報）。しかしながら、本手法は煩雑な操作を付加的に必要とし、さらに大量規模での精製においてはジ臭素化物がハロゲン系廃棄物として新たに問題となる。
【化１】
【０００６】
一方、特許文献７に対しては、第１級アルコールや第２級アルコールと比較して第３級アルコールの脱ヒドロキシフッ素化反応ではオレフィン体が副生し易く、好結果を得るにはフッ素源を大過剰用いる必要があった。
【０００７】
この様に、フッ素源を大過剰用いる必要がなく、且つ副生物のメタクリル酸エステルが大量規模でも好適に精製除去できる、２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を踏まえて鋭意検討した結果、２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリドと反応させることにより２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成し（脱ヒドロキシフッ素化反応工程）、得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うことにより（エアレーション蒸留工程）、フッ素源を大過剰用いる必要がなく、且つ副生物のメタクリル酸エステルが大量規模でも好適に精製除去できる、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法を新たに見出した。また、脱ヒドロキシフッ素化反応工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行うことが好ましく、メタクリル酸エステルの副生を効果的に抑制することができる。さらに、エアレーション蒸留工程を重合禁止剤の存在下に行うことが好ましく、副生物のメタクリル酸エステルの自己重合を相乗的に抑制することができる。前記重合禁止剤がフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）またはメトキノン（ヒドロキノンモノメチルエーテル）であることが好ましく、大量規模での入手が容易で自己重合の抑制効果が優れている。
【０００９】
この様に、２−フルオロイソ酪酸エステルの有用な製造方法を見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は［発明１］から［発明４］を含み、２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法を提供する。
【００１１】
［発明１］
一般式［１］
【化２】
【００１２】
で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と反応させることにより、一般式［２］
【化３】
【００１３】
で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成する脱ヒドロキシフッ素化反応工程、前記脱ヒドロキシフッ素化反応工程で得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うエアレーション蒸留工程を含む、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【００１４】
［式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｒは炭素数１から６のアルキル基を表す］
［発明２］
脱ヒドロキシフッ素化反応工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行うことを特徴とする、発明１に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【００１５】
［発明３］
エアレーション蒸留工程を重合禁止剤の存在下に行うことを特徴とする、発明１または発明２に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【００１６】
［発明４］
前記重合禁止剤がフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）またはメトキノン（ヒドロキノンモノメチルエーテル）であることを特徴とする、発明３に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明が従来技術に比べて有利な点を以下に述べる。
【００１８】
本発明の製造方法は、フッ素源の使用量が格段に少なく、さらに好適な反応条件では有機塩基がフッ化水素に対して過剰に用いられるため、耐腐食性の強い材質を用いる必要がない。また、分別蒸留を長時間掛けて行っても、エアレーション蒸留のためメタクリル酸エステルの自己重合が起こらず、高純度の２−フルオロイソ酪酸エステルを大量規模で収率良く回収することができる。さらに、ジ臭素化物への誘導等の蒸留精製の前処理を一切必要としない。
【００１９】
また、特許文献７に対しては、本発明で対象とする２−ヒドロキシイソ酪酸エステルは第３級アルコールであるにも拘わらず、フッ素源の使用量が格段に少なくても所望の反応が良好に進行することを新たに見出した。この知見は当初の予想に反して驚くべきものである。
【００２０】
この様に、本発明の好ましい態様では、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法における従来技術の問題点を解決することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法について詳細に説明する。
【００２２】
本発明の製造方法は、脱ヒドロキシフッ素化反応とエアレーション蒸留の２工程から成る。
【００２３】
［１．脱ヒドロキシフッ素化反応工程］
先ず、脱ヒドロキシフッ素化反応工程について詳細に説明する。
【００２４】
脱ヒドロキシフッ素化反応工程では、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリドと反応させることにより、一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成することができる。該含有組成物には、副生物としてメタクリル酸エステルが含まれる。
【００２５】
一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルのＭｅは、メチル基を表す。
【００２６】
一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルのＲは、炭素数１から６のアルキル基を表す。該アルキル基は、直鎖または枝分れの鎖式、または環式（炭素数が３以上の場合）を採ることができる。その中でもメチル基およびエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
【００２７】
スルフリルフルオリドの使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．７モル以上を用いれば良く、０．８から３モルが好ましく、０．９から２モルが特に好ましい。
【００２８】
有機塩基としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリｎ−プロピルアミン、トリｎ−ブチルアミン、トリｎ−アミルアミン、トリｎ−ヘキシルアミン、ピリジン、２，３−ルチジン、２，４−ルチジン、２，５−ルチジン、２，６−ルチジン、３，４−ルチジン、３，５−ルチジン、２，３，４−コリジン、２，４，５−コリジン、２，５，６−コリジン、２，４，６−コリジン、３，４，５−コリジン、３，５，６−コリジン、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’−ペンタメチルグアニジン、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＴＢＤ）、ＢＥＭＰ、ｔｅｒｔ−Ｂｕ−Ｐ４等が挙げられる。その中でもトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、ピリジン、２，６−ルチジン、２，４，６−コリジン、４−ジメチルアミノピリジン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エンおよび１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンが好ましく、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、ピリジン、２，６−ルチジン、２，４，６−コリジンおよび１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンが特に好ましい。これらの有機塩基は単独または組み合わせて用いることができる。
【００２９】
有機塩基の使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．７モル以上を用いれば良く、０．８から４モルが好ましく、０．９から３モルが特に好ましい。
【００３０】
「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の有機塩基としては、上記の有機塩基（発明１で用いる有機塩基）と同じものが挙げられ、好ましい有機塩基および特に好ましい有機塩基も同じである。よって、両方の有機塩基を揃えて用いることが好ましい態様の１つである。
【００３１】
「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の有機塩基とフッ化水素のモル比は、１００：１から１：１００の範囲であれば良く、５０：１から１：５０が好ましく、２５：１から１：２５が特に好ましい。トリｎ−ブチルアミン・３フッ化水素錯体は、トリエチルアミン・３フッ化水素錯体の調製方法を参考にして同様に調製することができる。また、アルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ ２００９−２０１０カタログ）から市販されている「トリエチルアミン１モルとフッ化水素３モルからなる錯体」および「ピリジン〜３０％（〜１０モル％）とフッ化水素〜７０％（〜９０モル％）からなる錯体」を用いることもできる。
【００３２】
本工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行う場合、該使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対してフッ素アニオン（Ｆ−）として０．１モル以上を用いれば良く、０．２から２モルが好ましく、０．３から１モルが特に好ましい。
【００３３】
発明１で用いる有機塩基と「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の有機塩基の合計使用量（モル）が「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」のフッ化水素の使用量（モル）に対して過剰に用いられると、腐食性を格段に軽減することができ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や場合によってはガラス（グラスライニング）等の材質を用いることができる。よって、有機塩基がフッ化水素に対して過剰に用いられる反応条件は好ましい態様の１つである。
【００３４】
反応溶媒としては、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン等の脂肪族炭化水素系、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素系、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン系、ジエチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル系、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等のアミド系、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。その中でもｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、トルエン、キシレン、メシチレン、塩化メチレン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、プロピオニトリルおよびジメチルスルホキシドが好ましく、トルエン、キシレン、塩化メチレン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリルが特に好ましい。これらの反応溶媒は単独または組み合わせて用いることができる。本工程は反応溶媒を用いずに行っても良好に進行するため、無溶媒（ニート、反応溶媒の非存在下）での反応は好ましい態様の１つである。
【００３５】
反応溶媒を用いる場合、該使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．０１Ｌ以上を用いれば良く、０．０２から２Ｌが好ましく、０．０３から１Ｌが特に好ましい。
【００３６】
反応温度は、−３０から＋２００℃の範囲で行えば良く、−２０から＋１７５℃が好ましく、−１０から＋１５０℃が特に好ましい。
【００３７】
反応時間は、１２０時間以内の範囲で行えば良く、原料および反応条件により異なるため、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、核磁気共鳴等の分析手段により反応の進行状況を追跡し、原料が殆ど消失した時点を終点とすることが好ましい。
【００３８】
後処理は、特に制限はないが、好ましくは、反応終了液を直接、減圧蒸留することにより、目的とする一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を収率良く回収することができる。さらに、有機塩基がフッ化水素に対して過剰に用いられる好適な反応条件を組み合わせることにより、該含有組成物中のフッ素イオン濃度（Ｆ−）を有意に低減できる（実施例１の１７４ｐｐｍに対応）ことも新たに見出した。この現象（有機塩基の存在下に蒸留することでフッ素イオン濃度が低下する現象）は、引き続く該含有組成物の分別蒸留においても認められ（実施例１の６ｐｐｍに対応）、本特許出願人が類似化合物を対象として特開２００９−６７７７６号公報で開示した現象と同様である。本発明の製造方法は、フッ素源の使用量が格段に少ないことにメリットがあり、さらに上記の好適な反応条件と好ましい後処理を採用することにより、フッ素化反応であるにも拘わらず、後処理において一般的に多用される通常の脱弗操作を必要としない。本発明は、この様な観点からも工業的な製造方法として好適である。また、反応終了液からの直接的な減圧蒸留後の釜残の大部分は「有機塩基と、フルオロ硫酸またはフッ化水素からなる塩または錯体」であり、含有する有機塩基は無機塩基の水溶液等による中和、蒸留等による精製、必要に応じてモレキュラシーブス等による脱水等の再生操作を行い、再利用することができる。この再生操作においては、脂溶性が高く蒸留精製において適度な沸点を有するトリｎ−ブチルアミンが好適である。
【００３９】
［２．エアレーション蒸留工程］
次に、エアレーション蒸留工程について詳細に説明する。
【００４０】
エアレーション蒸留工程では、脱ヒドロキシフッ素化反応工程で得られた、一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物（副生物としてメタクリル酸エステルが含まれる）を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うことにより、副生物のメタクリル酸エステルを殆ど含まない蒸留精製品を回収することができる。
【００４１】
エアレーション蒸留は、副生物のメタクリル酸エステルの気相状態での自己重合を効果的に抑制することができる。さらに、重合禁止剤は、副生物のメタクリル酸エステルの液相状態での自己重合を効果的に抑制することができるため、これらを組み合わせることにより、蒸留精製における自己重合を相乗的に制御することができる。
【００４２】
エアレーション蒸留は、脱ヒドロキシフッ素化反応工程の好ましい後処理である、反応終了液からの直接的な減圧蒸留の時にも好適に適応できるため、請求項中の「蒸留精製」には、この減圧蒸留も含まれるものとする。
【００４３】
エアレーション蒸留における酸素導入量は、特に制限はないが、蒸留装置だけでなく減圧系や排気系も含めた蒸留のシステム全体において爆発が起こらない様に設定すれば良く、限界酸素濃度の９０％以下が好ましく、限界酸素濃度の８０％以下が特に好ましい。一方、酸素導入量が極端に少ないと所望の効果が得られないため、限界酸素濃度の０．０００１％以上が好ましく、限界酸素濃度の０．００１％以上が特に好ましい。空気を導入する場合は、空気中の酸素濃度を２１％として計算すれば良い。限界酸素濃度は、一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルのＲ（炭素数１から６のアルキル基）や該含有組成物に含まれるメタクリル酸エステルの副生量等により異なるが、約１０％を目安として考えれば良い。最後に、エアレーション蒸留としては、空気と接触させるのが好ましく、酸素と接触させるのと同等の自己重合の抑制効果を得るのに設備的な負担が少なく安全に行うことができる。
【００４４】
重合禁止剤としては、フェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、メトキノン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン（ＴＢＨ）、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、１，２，４−トリヒドロキシベンゼン、ロイコキニザリン、ノンフレックスＦ、ノンフレックスＨ、ノンフレックスＤＣＤ、ノンフレックスＭＢＰ［２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）］、オゾノン３５、テトラエチルチウラムジスルフィド、Ｑ−１３００、Ｑ−１３０１、クロラニル、イオウ等が挙げられる。その中でもフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、メトキノン、ノンフレックスＦ、ノンフレックスＨ、ノンフレックスＤＣＤ、ノンフレックスＭＢＰ、Ｑ−１３００およびＱ−１３０１が好ましく、フェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノールおよびメトキノンが特に好ましい。これらの重合禁止剤は市販されており、単独または組み合わせて用いることができる。
【００４５】
重合禁止剤の使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．０００００１モル以上を用いれば良く、０．００００１から０．０５モルが好ましく、０．０００１から０．０３モルが特に好ましい。重合禁止剤はエアレーション蒸留に必須ではないが、工業的な製造には極めて効果的である。
【００４６】
重合禁止剤は、脱ヒドロキシフッ素化反応工程の段階［具体的には、原料の仕込み段階、反応終了液からの直接的な減圧蒸留（好ましい後処理）の段階、該減圧蒸留における留出物（含有組成物）回収の受器等］から予め加えておくこともでき、副生物のメタクリル酸エステルの自己重合に対して、さらに好ましい抑制効果が得られる場合もある。
【００４７】
［実施例］
実施例により本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。Ｍｅはメチル基を表す。
【実施例１】
【００４８】
３Ｌステンレス鋼製耐圧反応容器に、下記式
【化４】
【００４９】
で示される２−ヒドロキシイソ酪酸メチル４２９ｇ（３．６３ｍｏｌ、１．００ｅｑ）、トリｎ−ブチルアミン１０２９ｇ（５．５５ｍｏｌ、１．５３ｅｑ）とトリｎ−ブチルアミン・３フッ化水素錯体１４８ｇ（６０３ｍｍｏｌ、０．１６６ｅｑ）を加え、室温で内圧が１．０ＭＰａになる様に調整しながらスルフリルフルオリドをボンベより連続的に吹き込み、２１時間４５分攪拌した。さらに、内温７１から９２℃で内圧が１．０ＭＰａになる様に調整しながらスルフリルフルオリドをボンベより連続的に吹き込み、２２時間２５分攪拌した。最後に、内温１００から１０５℃で内圧が１．０ＭＰａになる様に調整しながらスルフリルフルオリドをボンベより連続的に吹き込み、３時間５５分攪拌した。スルフリルフルオリドのトータル使用量は４４１ｇ（４．３２ｍｏｌ、１．１９ｅｑ）であった。反応終了液を室温まで降温し、反応の変換率をガスクロマトグラフィーにより測定したところ９９％であった。反応終了液を蒸留装置に移し、単蒸留（フラッシュ蒸留、沸点〜８３℃、減圧度〜４．２ｋＰａ）することにより、下記式
【化５】
【００５０】
で示される２−フルオロイソ酪酸メチルの含有組成物を４５３ｇ合成した。含有組成物には１Ｈ−ＮＭＲでの定量により２−フルオロイソ酪酸メチル、メタクリル酸メチル、２−ヒドロキシイソ酪酸メチルおよびトリｎ−ブチルアミンがそれぞれ３４４ｇ、５９ｇ、６ｇ、４３ｇ含まれていた（重量比７６：１３：１：１０）。収率は７９％であった。フッ素イオン濃度は１７４ｐｐｍであった。
【００５１】
上記で得られた２−フルオロイソ酪酸メチルの含有組成物４５３ｇ（全量）を分別蒸留［理論段数３０、空気導入量５ｍＬ／分］を６時間５０分掛けて行い、本留［沸点８９℃、減圧度５０ｋＰａ、還流比（留出：戻り）１：５］を２９２ｇ回収した。回収率は８５％であり、トータル収率は６７％であった。ガスクロマトグラフィー純度は９９．７％（残り０．３％はメタクリル酸メチル）であった。フッ素イオン濃度は６ｐｐｍであった。また、エアレーション蒸留を採用することにより、分別蒸留の装置内の全ての箇所でメタクリル酸メチルの自己重合は認められなかった。２−フルオロイソ酪酸メチルの１Ｈ−ＮＭＲおよび１９Ｆ−ＮＭＲを下に示す。
【００５２】
１Ｈ−ＮＭＲ［基準物質；（ＣＨ３）４Ｓｉ、重溶媒；ＣＤＣｌ３］、δ ｐｐｍ；１．５７（ｄ、２１．２Ｈｚ、６Ｈ）、３．７７（ｓ、３Ｈ）。
【００５３】
１９Ｆ−ＮＭＲ（基準物質；Ｃ６Ｈ５ＣＦ３、重溶媒；ＣＤＣｌ３）、δ ｐｐｍ；−８４．２９（ｓｅｐ、２１．３Ｈｚ、１Ｆ）。
【実施例２】
【００５４】
実施例１を参考にして同様に合成した、下記式
【化６】
【００５５】
で示される２−フルオロイソ酪酸メチルの含有組成物（副生物のメタクリル酸メチルも実施例１と同程度含まれる）の分別蒸留（エアレーション蒸留）をメトキノン（２−ヒドロキシイソ酪酸メチル１モルに対して０．００１モル使用）の存在下に行い、実施例１と同等の結果を得た。実施例２の分別蒸留は実施例１の２倍のスケールで２倍の時間を掛けて行ったが、エアレーション蒸留と重合禁止剤を組み合わせることにより、スケールアップしても分別蒸留の装置内の全ての箇所でメタクリル酸メチルの自己重合は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明で対象とする２−フルオロイソ酪酸エステルは、医農薬中間体として利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２−フルオロイソ酪酸エステルは医農薬中間体として重要である。本発明に関連する従来技術としては、原料に２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを用いてヒドロキシル基をフッ素原子に置き換える脱ヒドロキシフッ素化反応が一般的である。その代表例として特許文献１から６が挙げられる。これらは、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、無水硫酸（ＳＯ３）、フルオロ硫酸（ＦＳＯ３Ｈ）またはクロロ硫酸（ＣｌＳＯ３Ｈ）の存在下に無水フッ化水素（ＨＦ）またはピリジン・フッ化水素（Ｐｙ・ＨＦ）と反応させるものである。この中には、ヒドロキシル基（−ＯＨ）を脱離基（−ＯＳＯ２ＣＨ３、−ＯＳＯ２ＣＦ３または−ＯＳＯＣｌ）に誘導した後に無水フッ化水素と反応させるものもある。
【０００３】
一方、本特許出願人は、スルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と有機塩基の組み合わせによるアルコール類の脱ヒドロキシフッ素化反応を開示している（特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０５９４６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２１３６０号公報
【特許文献３】国際公開１９９８／００１４１６号公報
【特許文献４】特開平８−１２７５５５号公報
【特許文献５】国際公開１９９４／０２４０８６号公報
【特許文献６】特開平５−０８５９８７号公報
【特許文献７】特開２００６−２９０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法を提供することにある。該化合物の製造研究では、メタクリル酸エステルの副生を如何に抑制するか、または副生したメタクリル酸エステルを如何に精製除去するかが重要な課題である。従来の製造方法では、フッ素源（Ｆ−）を大過剰用いることによりメタクリル酸エステルの副生を抑制していた。そのため、過剰に用いたフッ素源の後処理や回収に手間が掛かり、さらに製造設備の材質にも耐腐食性のより強いハステロイや四フッ化エチレン樹脂等を用いる必要があった。よって、結果的にコストの高い製造方法になっていた。また、目的物の２−フルオロイソ酪酸エステルと副生物のメタクリル酸エステルの沸点が極めて近いため（メチルエステルの場合、それぞれ１０６℃、１００℃）、高純度の目的物を得るには、理論段数の高い蒸留装置を用いて還流比（戻し率）を上げ、長時間掛けて分別蒸留を行なう必要があった。しかしながら、この様な分別蒸留を大量規模で行なうと、副生物のメタクリル酸エステルが蒸留装置内で自己重合を起こし、操作上問題のあることが新たに分かった。一方、スキーム１に示す様に、副生物のメタクリル酸エステルを臭素（Ｂｒ２）と反応させることにより自己重合を起こさず沸点の格段に高いジ臭素化物に誘導し、分別蒸留を簡易に行なう手法も開示されている（ＣＮ １９４４３８８、特開２００１−２２６３１８号公報、特開平９−１２５０８号公報）。しかしながら、本手法は煩雑な操作を付加的に必要とし、さらに大量規模での精製においてはジ臭素化物がハロゲン系廃棄物として新たに問題となる。
【化１】
【０００６】
一方、特許文献７に対しては、第１級アルコールや第２級アルコールと比較して第３級アルコールの脱ヒドロキシフッ素化反応ではオレフィン体が副生し易く、好結果を得るにはフッ素源を大過剰用いる必要があった。
【０００７】
この様に、フッ素源を大過剰用いる必要がなく、且つ副生物のメタクリル酸エステルが大量規模でも好適に精製除去できる、２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を踏まえて鋭意検討した結果、２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリドと反応させることにより２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成し（脱ヒドロキシフッ素化反応工程）、得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うことにより（エアレーション蒸留工程）、フッ素源を大過剰用いる必要がなく、且つ副生物のメタクリル酸エステルが大量規模でも好適に精製除去できる、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法を新たに見出した。また、脱ヒドロキシフッ素化反応工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行うことが好ましく、メタクリル酸エステルの副生を効果的に抑制することができる。さらに、エアレーション蒸留工程を重合禁止剤の存在下に行うことが好ましく、副生物のメタクリル酸エステルの自己重合を相乗的に抑制することができる。前記重合禁止剤がフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）またはメトキノン（ヒドロキノンモノメチルエーテル）であることが好ましく、大量規模での入手が容易で自己重合の抑制効果が優れている。
【０００９】
この様に、２−フルオロイソ酪酸エステルの有用な製造方法を見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は［発明１］から［発明４］を含み、２−フルオロイソ酪酸エステルの工業的な製造方法を提供する。
【００１１】
［発明１］
一般式［１］
【化２】
【００１２】
で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と反応させることにより、一般式［２］
【化３】
【００１３】
で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成する脱ヒドロキシフッ素化反応工程、前記脱ヒドロキシフッ素化反応工程で得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うエアレーション蒸留工程を含む、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【００１４】
［式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｒは炭素数１から６のアルキル基を表す］
［発明２］
脱ヒドロキシフッ素化反応工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行うことを特徴とする、発明１に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【００１５】
［発明３］
エアレーション蒸留工程を重合禁止剤の存在下に行うことを特徴とする、発明１または発明２に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【００１６】
［発明４］
前記重合禁止剤がフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）またはメトキノン（ヒドロキノンモノメチルエーテル）であることを特徴とする、発明３に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明が従来技術に比べて有利な点を以下に述べる。
【００１８】
本発明の製造方法は、フッ素源の使用量が格段に少なく、さらに好適な反応条件では有機塩基がフッ化水素に対して過剰に用いられるため、耐腐食性の強い材質を用いる必要がない。また、分別蒸留を長時間掛けて行っても、エアレーション蒸留のためメタクリル酸エステルの自己重合が起こらず、高純度の２−フルオロイソ酪酸エステルを大量規模で収率良く回収することができる。さらに、ジ臭素化物への誘導等の蒸留精製の前処理を一切必要としない。
【００１９】
また、特許文献７に対しては、本発明で対象とする２−ヒドロキシイソ酪酸エステルは第３級アルコールであるにも拘わらず、フッ素源の使用量が格段に少なくても所望の反応が良好に進行することを新たに見出した。この知見は当初の予想に反して驚くべきものである。
【００２０】
この様に、本発明の好ましい態様では、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法における従来技術の問題点を解決することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法について詳細に説明する。
【００２２】
本発明の製造方法は、脱ヒドロキシフッ素化反応とエアレーション蒸留の２工程から成る。
【００２３】
［１．脱ヒドロキシフッ素化反応工程］
先ず、脱ヒドロキシフッ素化反応工程について詳細に説明する。
【００２４】
脱ヒドロキシフッ素化反応工程では、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリドと反応させることにより、一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成することができる。該含有組成物には、副生物としてメタクリル酸エステルが含まれる。
【００２５】
一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルのＭｅは、メチル基を表す。
【００２６】
一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルのＲは、炭素数１から６のアルキル基を表す。該アルキル基は、直鎖または枝分れの鎖式、または環式（炭素数が３以上の場合）を採ることができる。その中でもメチル基およびエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
【００２７】
スルフリルフルオリドの使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．７モル以上を用いれば良く、０．８から３モルが好ましく、０．９から２モルが特に好ましい。
【００２８】
有機塩基としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリｎ−プロピルアミン、トリｎ−ブチルアミン、トリｎ−アミルアミン、トリｎ−ヘキシルアミン、ピリジン、２，３−ルチジン、２，４−ルチジン、２，５−ルチジン、２，６−ルチジン、３，４−ルチジン、３，５−ルチジン、２，３，４−コリジン、２，４，５−コリジン、２，５，６−コリジン、２，４，６−コリジン、３，４，５−コリジン、３，５，６−コリジン、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’−ペンタメチルグアニジン、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＴＢＤ）、ＢＥＭＰ、ｔｅｒｔ−Ｂｕ−Ｐ４等が挙げられる。その中でもトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、ピリジン、２，６−ルチジン、２，４，６−コリジン、４−ジメチルアミノピリジン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エンおよび１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンが好ましく、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、ピリジン、２，６−ルチジン、２，４，６−コリジンおよび１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンが特に好ましい。これらの有機塩基は単独または組み合わせて用いることができる。
【００２９】
有機塩基の使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．７モル以上を用いれば良く、０．８から４モルが好ましく、０．９から３モルが特に好ましい。
【００３０】
「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の有機塩基としては、上記の有機塩基（発明１で用いる有機塩基）と同じものが挙げられ、好ましい有機塩基および特に好ましい有機塩基も同じである。よって、両方の有機塩基を揃えて用いることが好ましい態様の１つである。
【００３１】
「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の有機塩基とフッ化水素のモル比は、１００：１から１：１００の範囲であれば良く、５０：１から１：５０が好ましく、２５：１から１：２５が特に好ましい。トリｎ−ブチルアミン・３フッ化水素錯体は、トリエチルアミン・３フッ化水素錯体の調製方法を参考にして同様に調製することができる。また、アルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ ２００９−２０１０カタログ）から市販されている「トリエチルアミン１モルとフッ化水素３モルからなる錯体」および「ピリジン〜３０％（〜１０モル％）とフッ化水素〜７０％（〜９０モル％）からなる錯体」を用いることもできる。
【００３２】
本工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行う場合、該使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対してフッ素アニオン（Ｆ−）として０．１モル以上を用いれば良く、０．２から２モルが好ましく、０．３から１モルが特に好ましい。
【００３３】
発明１で用いる有機塩基と「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の有機塩基の合計使用量（モル）が「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」のフッ化水素の使用量（モル）に対して過剰に用いられると、腐食性を格段に軽減することができ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や場合によってはガラス（グラスライニング）等の材質を用いることができる。よって、有機塩基がフッ化水素に対して過剰に用いられる反応条件は好ましい態様の１つである。
【００３４】
反応溶媒としては、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン等の脂肪族炭化水素系、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素系、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン系、ジエチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル系、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等のアミド系、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。その中でもｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、トルエン、キシレン、メシチレン、塩化メチレン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、プロピオニトリルおよびジメチルスルホキシドが好ましく、トルエン、キシレン、塩化メチレン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびアセトニトリルが特に好ましい。これらの反応溶媒は単独または組み合わせて用いることができる。本工程は反応溶媒を用いずに行っても良好に進行するため、無溶媒（ニート、反応溶媒の非存在下）での反応は好ましい態様の１つである。
【００３５】
反応溶媒を用いる場合、該使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．０１Ｌ以上を用いれば良く、０．０２から２Ｌが好ましく、０．０３から１Ｌが特に好ましい。
【００３６】
反応温度は、−３０から＋２００℃の範囲で行えば良く、−２０から＋１７５℃が好ましく、−１０から＋１５０℃が特に好ましい。
【００３７】
反応時間は、１２０時間以内の範囲で行えば良く、原料および反応条件により異なるため、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、核磁気共鳴等の分析手段により反応の進行状況を追跡し、原料が殆ど消失した時点を終点とすることが好ましい。
【００３８】
後処理は、特に制限はないが、好ましくは、反応終了液を直接、減圧蒸留することにより、目的とする一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を収率良く回収することができる。さらに、有機塩基がフッ化水素に対して過剰に用いられる好適な反応条件を組み合わせることにより、該含有組成物中のフッ素イオン濃度（Ｆ−）を有意に低減できる（実施例１の１７４ｐｐｍに対応）ことも新たに見出した。この現象（有機塩基の存在下に蒸留することでフッ素イオン濃度が低下する現象）は、引き続く該含有組成物の分別蒸留においても認められ（実施例１の６ｐｐｍに対応）、本特許出願人が類似化合物を対象として特開２００９−６７７７６号公報で開示した現象と同様である。本発明の製造方法は、フッ素源の使用量が格段に少ないことにメリットがあり、さらに上記の好適な反応条件と好ましい後処理を採用することにより、フッ素化反応であるにも拘わらず、後処理において一般的に多用される通常の脱弗操作を必要としない。本発明は、この様な観点からも工業的な製造方法として好適である。また、反応終了液からの直接的な減圧蒸留後の釜残の大部分は「有機塩基と、フルオロ硫酸またはフッ化水素からなる塩または錯体」であり、含有する有機塩基は無機塩基の水溶液等による中和、蒸留等による精製、必要に応じてモレキュラシーブス等による脱水等の再生操作を行い、再利用することができる。この再生操作においては、脂溶性が高く蒸留精製において適度な沸点を有するトリｎ−ブチルアミンが好適である。
【００３９】
［２．エアレーション蒸留工程］
次に、エアレーション蒸留工程について詳細に説明する。
【００４０】
エアレーション蒸留工程では、脱ヒドロキシフッ素化反応工程で得られた、一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物（副生物としてメタクリル酸エステルが含まれる）を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うことにより、副生物のメタクリル酸エステルを殆ど含まない蒸留精製品を回収することができる。
【００４１】
エアレーション蒸留は、副生物のメタクリル酸エステルの気相状態での自己重合を効果的に抑制することができる。さらに、重合禁止剤は、副生物のメタクリル酸エステルの液相状態での自己重合を効果的に抑制することができるため、これらを組み合わせることにより、蒸留精製における自己重合を相乗的に制御することができる。
【００４２】
エアレーション蒸留は、脱ヒドロキシフッ素化反応工程の好ましい後処理である、反応終了液からの直接的な減圧蒸留の時にも好適に適応できるため、請求項中の「蒸留精製」には、この減圧蒸留も含まれるものとする。
【００４３】
エアレーション蒸留における酸素導入量は、特に制限はないが、蒸留装置だけでなく減圧系や排気系も含めた蒸留のシステム全体において爆発が起こらない様に設定すれば良く、限界酸素濃度の９０％以下が好ましく、限界酸素濃度の８０％以下が特に好ましい。一方、酸素導入量が極端に少ないと所望の効果が得られないため、限界酸素濃度の０．０００１％以上が好ましく、限界酸素濃度の０．００１％以上が特に好ましい。空気を導入する場合は、空気中の酸素濃度を２１％として計算すれば良い。限界酸素濃度は、一般式［２］で示される２−フルオロイソ酪酸エステルのＲ（炭素数１から６のアルキル基）や該含有組成物に含まれるメタクリル酸エステルの副生量等により異なるが、約１０％を目安として考えれば良い。最後に、エアレーション蒸留としては、空気と接触させるのが好ましく、酸素と接触させるのと同等の自己重合の抑制効果を得るのに設備的な負担が少なく安全に行うことができる。
【００４４】
重合禁止剤としては、フェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、メトキノン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン（ＴＢＨ）、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、１，２，４−トリヒドロキシベンゼン、ロイコキニザリン、ノンフレックスＦ、ノンフレックスＨ、ノンフレックスＤＣＤ、ノンフレックスＭＢＰ［２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）］、オゾノン３５、テトラエチルチウラムジスルフィド、Ｑ−１３００、Ｑ−１３０１、クロラニル、イオウ等が挙げられる。その中でもフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、メトキノン、ノンフレックスＦ、ノンフレックスＨ、ノンフレックスＤＣＤ、ノンフレックスＭＢＰ、Ｑ−１３００およびＱ−１３０１が好ましく、フェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノールおよびメトキノンが特に好ましい。これらの重合禁止剤は市販されており、単独または組み合わせて用いることができる。
【００４５】
重合禁止剤の使用量は、一般式［１］で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステル１モルに対して０．０００００１モル以上を用いれば良く、０．００００１から０．０５モルが好ましく、０．０００１から０．０３モルが特に好ましい。重合禁止剤はエアレーション蒸留に必須ではないが、工業的な製造には極めて効果的である。
【００４６】
重合禁止剤は、脱ヒドロキシフッ素化反応工程の段階［具体的には、原料の仕込み段階、反応終了液からの直接的な減圧蒸留（好ましい後処理）の段階、該減圧蒸留における留出物（含有組成物）回収の受器等］から予め加えておくこともでき、副生物のメタクリル酸エステルの自己重合に対して、さらに好ましい抑制効果が得られる場合もある。
【００４７】
［実施例］
実施例により本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。Ｍｅはメチル基を表す。
【実施例１】
【００４８】
３Ｌステンレス鋼製耐圧反応容器に、下記式
【化４】
【００４９】
で示される２−ヒドロキシイソ酪酸メチル４２９ｇ（３．６３ｍｏｌ、１．００ｅｑ）、トリｎ−ブチルアミン１０２９ｇ（５．５５ｍｏｌ、１．５３ｅｑ）とトリｎ−ブチルアミン・３フッ化水素錯体１４８ｇ（６０３ｍｍｏｌ、０．１６６ｅｑ）を加え、室温で内圧が１．０ＭＰａになる様に調整しながらスルフリルフルオリドをボンベより連続的に吹き込み、２１時間４５分攪拌した。さらに、内温７１から９２℃で内圧が１．０ＭＰａになる様に調整しながらスルフリルフルオリドをボンベより連続的に吹き込み、２２時間２５分攪拌した。最後に、内温１００から１０５℃で内圧が１．０ＭＰａになる様に調整しながらスルフリルフルオリドをボンベより連続的に吹き込み、３時間５５分攪拌した。スルフリルフルオリドのトータル使用量は４４１ｇ（４．３２ｍｏｌ、１．１９ｅｑ）であった。反応終了液を室温まで降温し、反応の変換率をガスクロマトグラフィーにより測定したところ９９％であった。反応終了液を蒸留装置に移し、単蒸留（フラッシュ蒸留、沸点〜８３℃、減圧度〜４．２ｋＰａ）することにより、下記式
【化５】
【００５０】
で示される２−フルオロイソ酪酸メチルの含有組成物を４５３ｇ合成した。含有組成物には１Ｈ−ＮＭＲでの定量により２−フルオロイソ酪酸メチル、メタクリル酸メチル、２−ヒドロキシイソ酪酸メチルおよびトリｎ−ブチルアミンがそれぞれ３４４ｇ、５９ｇ、６ｇ、４３ｇ含まれていた（重量比７６：１３：１：１０）。収率は７９％であった。フッ素イオン濃度は１７４ｐｐｍであった。
【００５１】
上記で得られた２−フルオロイソ酪酸メチルの含有組成物４５３ｇ（全量）を分別蒸留［理論段数３０、空気導入量５ｍＬ／分］を６時間５０分掛けて行い、本留［沸点８９℃、減圧度５０ｋＰａ、還流比（留出：戻り）１：５］を２９２ｇ回収した。回収率は８５％であり、トータル収率は６７％であった。ガスクロマトグラフィー純度は９９．７％（残り０．３％はメタクリル酸メチル）であった。フッ素イオン濃度は６ｐｐｍであった。また、エアレーション蒸留を採用することにより、分別蒸留の装置内の全ての箇所でメタクリル酸メチルの自己重合は認められなかった。２−フルオロイソ酪酸メチルの１Ｈ−ＮＭＲおよび１９Ｆ−ＮＭＲを下に示す。
【００５２】
１Ｈ−ＮＭＲ［基準物質；（ＣＨ３）４Ｓｉ、重溶媒；ＣＤＣｌ３］、δ ｐｐｍ；１．５７（ｄ、２１．２Ｈｚ、６Ｈ）、３．７７（ｓ、３Ｈ）。
【００５３】
１９Ｆ−ＮＭＲ（基準物質；Ｃ６Ｈ５ＣＦ３、重溶媒；ＣＤＣｌ３）、δ ｐｐｍ；−８４．２９（ｓｅｐ、２１．３Ｈｚ、１Ｆ）。
【実施例２】
【００５４】
実施例１を参考にして同様に合成した、下記式
【化６】
【００５５】
で示される２−フルオロイソ酪酸メチルの含有組成物（副生物のメタクリル酸メチルも実施例１と同程度含まれる）の分別蒸留（エアレーション蒸留）をメトキノン（２−ヒドロキシイソ酪酸メチル１モルに対して０．００１モル使用）の存在下に行い、実施例１と同等の結果を得た。実施例２の分別蒸留は実施例１の２倍のスケールで２倍の時間を掛けて行ったが、エアレーション蒸留と重合禁止剤を組み合わせることにより、スケールアップしても分別蒸留の装置内の全ての箇所でメタクリル酸メチルの自己重合は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明で対象とする２−フルオロイソ酪酸エステルは、医農薬中間体として利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式［１］
【化１】
で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と反応させることにより、一般式［２］
【化２】
で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成する脱ヒドロキシフッ素化反応工程、前記脱ヒドロキシフッ素化反応工程で得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うエアレーション蒸留工程を含む、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
［式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｒは炭素数１から６のアルキル基を表す］
【請求項２】
脱ヒドロキシフッ素化反応工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行うことを特徴とする、請求項１に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【請求項３】
エアレーション蒸留工程を重合禁止剤の存在下に行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【請求項４】
前記重合禁止剤がフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）またはメトキノン（ヒドロキノンモノメチルエーテル）であることを特徴とする、請求項３に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【請求項１】
一般式［１］
【化１】
で示される２−ヒドロキシイソ酪酸エステルを有機塩基の存在下にスルフリルフルオリド（ＳＯ２Ｆ２）と反応させることにより、一般式［２］
【化２】
で示される２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を合成する脱ヒドロキシフッ素化反応工程、前記脱ヒドロキシフッ素化反応工程で得られた２−フルオロイソ酪酸エステルの含有組成物を空気または酸素と接触させながら蒸留精製を行うエアレーション蒸留工程を含む、２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
［式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｒは炭素数１から６のアルキル基を表す］
【請求項２】
脱ヒドロキシフッ素化反応工程を「有機塩基とフッ化水素からなる塩または錯体」の存在下に行うことを特徴とする、請求項１に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【請求項３】
エアレーション蒸留工程を重合禁止剤の存在下に行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【請求項４】
前記重合禁止剤がフェノチアジン、ヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）またはメトキノン（ヒドロキノンモノメチルエーテル）であることを特徴とする、請求項３に記載の２−フルオロイソ酪酸エステルの製造方法。
【公開番号】特開２０１１−２０７８００（Ｐ２０１１−２０７８００Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６４１４（Ｐ２０１０−７６４１４）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【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２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]