(57)【要約】  【課題】  本発明は、簡便、かつ、短縮された反応時間で、しかも高収率で生成することができるリン含有有機化合物の製造方法を提供せんとするものである。  【解決手段】  本発明のリン含有有機化合物の製造方法は、一般式（１）で示される３価のリン化合物と、一般式（２）で示されるハロゲン化合物とを、亜鉛を含むルイス酸存在下で反応させて、一般式（３）で示されるリン含有有機化合物を生成することを特徴とするものである。一般式（１）  【化１】2006028024.tif 000018  ［Ｒ1は炭素数１〜２０の脂肪族基から選ばれ、R2、R3は脂肪族基、芳香族基、アルコキシ基から選ばれる。］一般式（２）  【化２】2006028024.tif 000019  ［Ｒ4は脂肪族基から選ばれ、Ｘはハロゲン原子から選ばれる。］一般式（３）  【化３】2006028024.tif 000020【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で示される３価のリン化合物と、一般式（２）で示されるハロゲン化合物とを、亜鉛を含むルイス酸存在下で反応させて、一般式（３）で示されるリン含有有機化合物を生成させることを特徴とするリン含有有機化合物の製造方法。
一般式（１）
【化１】
2006028024.tif 000013
［Ｒ1は炭素数１〜２０の脂肪族基から選ばれ、R2、R3は脂肪族基、芳香族基、アルコキシ基から選ばれる。］
一般式（２）
【化２】
2006028024.tif 000014
［Ｒ4は脂肪族基から選ばれ、Ｘはハロゲン原子から選ばれる。］
一般式（３）
【化３】
2006028024.tif 000015
【化４】
2006028024.tif 000016
【請求項２】
該亜鉛を含むルイス酸が、ハロゲン化亜鉛であることを特徴とする請求項１記載のリン含有有機化合物の製造方法。
【請求項３】
該一般式（１）で示される３価のリン化合物が、一般式（４）で示される亜リン酸エステルであることを特徴とする請求項１または２記載のリン含有有機化合物の製造方法。
一般式（４）
【化５】
2006028024.tif 000017
［Ｒ1は炭素数１〜２０の脂肪族基から選ばれる。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品、農薬、難燃剤、添加剤、ポリマーの原料、溶媒、触媒、配位子等に幅広く利用される有用な化合物であるリン含有有機化合物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リン含有有機化合物は、医薬品、農薬、難燃剤、添加剤、ポリマーの原料、溶媒、触媒、配位子等に幅広く利用される産業上極めて重要な化合物であり、その合成法も数多く報告されている（非特許文献１参照）。有機リン化合物の合成法の中でも、リン−炭素結合の生成反応は有用で幾つかの手法が挙げられる。例えば、芳香族炭化水素とリンハロゲン化物にルイス酸を用いるフリーデル−クラフツ反応、リンハロゲン化物にグリニャール試薬やアルキルリチウムなどの有機金属化合物を作用させ、リン−炭素結合をもつ化合物を合成する方法、ホスフィドとハロゲン化アルキルと反応させる方法、アルブゾフ反応などを挙げることができる（例えば、非特許文献２、３参照）。アルブゾフ反応は、三価のリン化合物でリン原子と結合する置換基の少なくとも一つがアルコキシ基である化合物とハロゲン化アルキルと反応してリン−炭素結合を生成する反応で、亜リン酸エステルを用いることが多く、比較的毒性も低く穏和な条件で反応が進行するため広く用いられている。亜リン酸エステル類とハロゲン化アルキルのアルブゾフ反応によるホスホネートの製造方法としては、触媒を用いず、系中を高温にすることによって反応を進行させていた。しかしながら、反応活性が低いため、反応の進行には長時間かかること、化合物によっては（例えば２級、３級ハロゲン化アルキルで立体障害の大きい官能基を有する化合物など）収率が低いことなど、欠点を有していた。また、さらに高温にして活性を高めることも可能であるが、生成する化合物によっては分解してしまうこともある。
【非特許文献１】有機合成化学  第２８巻第２号（１９７０）
【非特許文献２】Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，８１，４１５（１９８１）.
【非特許文献３】Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，８４，５７７（１９８４）.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、かかる従来の技術の背景に鑑み、簡便、かつ、短縮された反応時間で、しかも高収率で生成することができるリン含有有機化合物の製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のリン含有有機化合物の製造方法は、一般式（１）で示される３価のリン化合物と、一般式（２）で示されるハロゲン化合物とを、亜鉛を含むルイス酸存在下で反応させて、一般式（３）で示されるリン含有有機化合物を生成することを特徴とするものである。
一般式（１）
【０００５】
【化１】
2006028024.tif 000002
【０００６】
［Ｒ1は炭素数１〜２０の脂肪族基から選ばれ、R2、R3は脂肪族基、芳香族基、アルコキシ基から選ばれる。］
一般式（２）
【０００７】
【化２】
2006028024.tif 000003
【０００８】
［Ｒ4は脂肪族基から選ばれ、Ｘはハロゲン原子から選ばれる。］
一般式（３）
【０００９】
【化３】
2006028024.tif 000004
【発明の効果】
【００１０】
本発明のリン含有有機化合物の製造方法によって、医薬品、農薬、難燃剤、添加剤、ポリマーの原料、溶媒、触媒、配位子等に幅広く利用される有用な化合物であるリン含有有機化合物をより穏和な条件で反応時間を短縮させ、高収率で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、前記課題、つまり簡便、かつ、短縮された反応時間で、しかも高収率で生成することができるリン含有有機化合物の製造方法について、鋭意検討し、特定なルイス酸触媒を用いて反応させてみたところ、意外にも、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【００１２】
本発明のリン含有有機化合物の製造方法は、下記一般式（１）で示される３価のリン化合物と、下記一般式（２）で示されるハロゲン化合物をルイス酸を触媒として反応させる方法であって、いわゆる従来技術のアルブゾフ反応そのものを採用して、下記一般式（３）で示されるリン含有有機化合物を製造するものである。
一般式（１）
【００１３】
【化４】
2006028024.tif 000005
【００１４】
［Ｒ1は炭素数１〜２０の脂肪族基から選ばれ、R2、R3は脂肪族基、芳香族基、アルコキシ基から選ばれる。］
一般式（２）
【００１５】
【化５】
2006028024.tif 000006
【００１６】
［Ｒ4は脂肪族基から選ばれ、Ｘはハロゲン原子から選ばれる。］
一般式（３）
【００１７】
【化６】
2006028024.tif 000007
【００１８】
本発明の特徴は、かかるアルブゾフ反応において、亜鉛を含むルイス酸という特定なルイス酸を触媒として採用する点にある。
【００１９】
かかる特定なルイス酸を用いずにアルブゾフ反応を行うと、反応活性が低く、反応が長時間を要する上に、用いる化合物によっては（例えば２級、３級ハロゲン化アルキルで立体障害の大きい官能基を有する化合物など）収率が低く、目的の生成物が満足に生成させることができない等の問題が惹起していた。
【００２０】
本発明者らの検討の結果、亜鉛を含むルイス酸を用いて、アルブゾフ反応を行ってみたところ、反応活性を著しく高め、短時間、高収率で、リン含有有機化合物を製造することができることを究明したものである。
【００２１】
かかる亜鉛を含むルイス酸としては、例えば、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、酢酸亜鉛、シアノ亜鉛、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、エトキシ亜鉛、メトキシ亜鉛などのアルコキシ亜鉛、アセチルアセトナート亜鉛水酸化亜鉛、硝酸亜鉛などを使用することができる。これらの中でもハロゲン化亜鉛が前記効果の上から最も好ましく使用される。
【００２２】
ここで反応活性を著しく高めることについて説明すると、従来のルイス酸を用いてのアルブゾフ反応では、ノルボルニル基を有するリン含有有機化合物を製造することなど、とても満足にできなかったものであるが、本発明の前記亜鉛を含むルイス酸を用いることによって、実施例にも明示しているように、ノルボルニルホスホン酸ジエチルを生成させることに成功したものである。しかも、本発明の特定なルイス酸によれば、かかる反応を穏和な条件であるにもかかわらず、反応効率よく完結させることに成功したものである。ここでいう穏和な条件としては、たとえば、反応温度としては、好ましくは０℃〜３００℃の温度範囲、より好ましくは５０℃〜２００℃の範囲が採用されることを意味する。
【００２３】
本発明の亜鉛を含むルイス酸の使用量は、所謂量でよく、前記一般式（２）で表されるハロゲン化合物に対して、好ましくは０．００１〜５当量の範囲、より好ましくは０．０１〜１当量の範囲が、前記効果の上から使用される。
【００２４】
本発明の上記一般式における脂肪族基とは、反応に関与しない置換基を有してもよいが、炭素数１〜２０個の直鎖、分岐鎖、または環状の脂肪族基を意味する。また、芳香族基とは、芳香族炭化水素基および複素環式芳香族基を示すものであり、これも反応に関与しない置換基を有してもよく、たとえばフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、ピリジル基、フリル基、チエニル基等を例示することができる。また、アルコキシ基とは、上記の脂肪族基、芳香族基に酸素原子が結合した基を意味する。上記における反応に関与しない置換基としては、枝分かれがあってもよく、たとえば炭素数１〜２０個のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族基、アルコキシ基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等を例示することができる。
【００２５】
本発明の前記一般式（１）、一般式（２）、および、一般式（４）で表される３価リン化合物、ハロゲン化合物はいずれも工業的に容易に入手可能な化合物である。
【００２６】
本発明の前記一般式（１）、（４）で表される３価リン化合物は、前記一般式（２）で表されるハロゲン化合物に対して通常０．５〜５当量程度の範囲で用いるのが好ましいが、用いる３価リン化合物が極めて安価であり溶媒を兼ねることができる場合には大過剰用いても差し支えない。
【００２７】
本発明において、３価リン化合物である一般式（１）のR2、R3がアルキル基の場合はホスフィナイトであり、R2、R3がアルキル基、アルコキシ基を表す場合はホスホナイトであり、R2、R3共にアルコキシ基の場合はホスファイトを表す。３価リン化合物を具体的に例示すると、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリイソプロピルホスファイト、トリプロピルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリヘキシルホスファイト、トリペンチルホスファイト、トリヘプチルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリノニルホスファイト、トリデシルホスファイト、ジメチルメチルホスホナイト、ジエチルメチルホスホナイト、ジイソプロピルメチルホスホナイト、ジメチルエチルホスホナイト、ジエチルエチルホスホナイト、ジイソプロピルエチルホスホナイト、ジメチルイソプロピルホスホナイト、ジエチルイソプロピルホスホナイト、ジイソプロピルイソプロピルホスホナイト、ジメチルフェニルホスホナイト、ジエチルフェニルホスホナイト、ジイソプロピルフェニルホスホナイト、メチルジメチルホスフィナイト、エチルジメチルホスフィナイト、イソプロピルジメチルホスフィナイト、メチルジエチルホスフィナイト、エチルジエチルホスフィナイト、イソプロピルジエチルホスフィナイト、メチルジイソプロピルホスフィナイト、エチルジイソプロピルホスフィナイト、イソプロピルジイソプロピルホスフィナイト、メチルジフェニルホスフィナイト、エチルジフェニルホスフィナイト、イソプロピルジフェニルホスフィナイト、などが挙げられるが、容易に化合物を入手できること、安価であること、反応性が高いことを考慮すると一般式（１）のR2、R3共にアルコキシ基であるホスファイト、すなわち、一般式（４）を示す場合が好適である。
【００２８】
また、一般式（２）のハロゲン化合物のＲ4は脂肪族基から選ばれる。Ｘはハロゲン原子、すなわち、ヨウ素、臭素、塩素、フッ素から選ばれるが、ヨウ素、臭素、塩素が好適である。さらに、一般式（１）のＲ1と一般式（２）のＲ4が同一の置換基の場合、一般式（２）のハロゲン化アルキルは触媒量でも反応は進行する。ハロゲン化アルキルを具体的に例示すると、クロロメタン、ブロモメタン、ヨードメタン、クロロエタン、ブロモエタン、ヨードエタン、２−クロロプロパン、２−ブロモプロパン、２−ヨードプロパン、１−クロロプロパン、１−ブロモプロパン、１−ヨードプロパン、１−クロロブタン、１−ブロモブタン、１−ヨードブタン、２−クロロブタン、２−ブロモブタン、２−ヨードブタン、１−クロロペンタン、１−ブロモペンタン、１−ヨードペンタン、１−クロロヘキサン、１−ブロモヘキサン、１−ヨードヘキサン、１−クロロヘプタン、１−ブロモヘプタン、１−ヨードヘプタン、１−クロロオクタン、１−ブロモオクタン、１−ヨードオクタン、１−クロロノナン、１−ブロモノナン、１−ヨードノナン、１−クロロデカン、１−ブロモデカン、１−ヨードデカン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン、ヨードシクロヘキサン、２−クロロノルボルナン、２−ブロモノルボルナン、２−ヨードノルボルナン、２−クロロアダマンタン、２−ブロモアダマンタン、２−ヨードアダマンタン、ベンジルクロライド、ベンジルブロマイド、ベンジルアイオダイド等が挙げられる。ハロゲン化合物の脂肪族基は直鎖、分岐鎖、環状であっても構わない。また、アルブゾフ反応に関与しない置換基であるならば、脂肪族基に置換基があっても構わない。本発明の製造方法において、モノハロゲン化合物のみならず、同一炭素原子上にハロゲンが結合していないジハロゲン化合物、トリハロゲン化合物などの多価ハロゲン化合物に適用することもできる。また、同一炭素原子上にハロゲンが結合していないジハロゲン化合物と、３価のリン官能基を２つ有する化合物とを反応させると縮合重合が進行するが、本発明の亜鉛を含むルイス酸を重合触媒として用いることもできる。
【００２９】
本発明を実施するにあたっては、反応に関与しない溶媒中で行うこともできる。具体的にはトルエン、ベンゼン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジグリムなどのエーテル系化合物、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化合物などが挙げられる。溶媒の使用量は、反応温度において原料の一部あるいは全部が溶解する程度であればよく、特に限定されない。
【実施例】
【００３０】
本発明の具体的実施態様を以下に実施例をもって説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各実施例における物性の測定に用いた装置は次の通りである。
【００３１】
〔核磁気共鳴（以下、単にＮＭＲという）〕
装置：核磁気共鳴装置（日本電子株式会社：EX270型）。
【００３２】
溶媒：重水素化クロロホルム。
【００３３】
〔ガスクロマトグラフィー（以下、単にＧＣという）〕
装置：ＧＣ−１８Ａ（島津製作所）
キャピラリーカラム：ＤＢ−５（Ｊ＆Ｗ社）
実施例１
窒素雰囲気下、クロロベンゼン（１．００ｍｌ）、ハロゲン化アルキルとしてベンジルクロライド（９．８３ｍｍｏｌ）、亜鉛を含むルイス酸触媒として塩化亜鉛（０．９５４ｍｍｏｌ）を容器に投入した。オイルバスを８０℃に保ち、３価のリン化合物としてジエチルフェニルホスホナイト（１０．１６ｍｍｏｌ）を投入し、途中サンプリングをし、ＧＣ測定を行い、ベンジルクロライド、ジエチルフェニルホスホナイトの消費量とエチル−ベンジルフェニルホスフィネートの生成量を確認した。その結果を、図１にベンジルクロライドの転化率として示した。その結果より、ベンジルクロライドとジエチルフェニルホスホナイトによるアルブゾフ反応は、ベンジルクロライドに対して約１０ｍｏｌ％の塩化亜鉛を使用することにより活性化され、下記に示す反応が進行し、反応開始１分後には１６％のベンジルクロライドが反応し、当量のフェニルベンジルホスフィン酸ジエチルエステルを生成し、反応開始１０分後には２７％、約２時間後で５０％の転化率となり、２７時間後に９２％の転化率で反応が完結した。
【００３４】
【化７】
2006028024.tif 000008
【００３５】
実施例２
窒素雰囲気下、クロロベンゼン（０．８４ｍｌ）、ベンジルクロライド（７．９３ｍｍｏｌ）、塩化亜鉛（７．７４ｍｍｏｌ）を容器に投入した。オイルバスを８０℃に保ち、ジエチルフェニルホスホナイト（８．０６ｍｍｏｌ）を投入し、途中サンプリングをし、ＧＣ測定を行い、ベンジルクロライド、ジエチルフェニルホスホナイトの消費量とエチル−ベンジルフェニルホスフィネートの生成量を確認した。その結果を、図１にベンジルクロライドの転化率として示した。その結果より、ベンジルクロライドとジエチルフェニルホスホナイトによるアルブゾフ反応は、ベンジルクロライドに対して当量（約１００ｍｏｌ％、実施例１の１０倍）の塩化亜鉛を使用することにより、実施例１よりもさらに活性化され、実施例１に示す反応が進行し、反応開始１分後には５２％のベンジルクロライドが反応し、当量のフェニルベンジルホスフィン酸ジエチルエステルを生成し、反応開始１０分後には８５％の転化率となり、反応が完結した。
【００３６】
実施例３
窒素雰囲気下、亜リン酸トリエチル（１４０ｍｍｏｌ）、ブロモノルボルナン（７０ｍｍｏｌ）、塩化亜鉛（１４ｍｍｏｌ）を容器に投入し、オイルバスを１５０℃に保ち８時間撹拌した。水洗し塩化亜鉛を除去した後、蒸留によってノルボルニルホスホン酸ジエチルを５．５ｇ（収率：３４％）得た。図２に生成したノルボルニルホスホン酸ジエチルの1Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示した。本実施例より、２級や３級のハロゲン化アルキルでノルボルニル基などの立体障害の大きい官能基を有していると通常アルブゾフ反応は進行せず、目的の化合物は全く得られないが、塩化亜鉛を触媒として用いることにより、下記に示す反応が進行し得られた化合物は、図２より目的物であるノルボルニルホスホン酸ジエチルであり、亜鉛を含むルイス酸が非常に効果か高いことがわかる。
【００３７】
【化８】
2006028024.tif 000009
【００３８】
比較例１
この比較例は、無触媒で反応させた例である。すなわち、窒素雰囲気下、クロロベンゼン（０．８２ｍｌ）、ベンジルクロライド（８．２０ｍｍｏｌ）を容器に投入した。オイルバスを８０℃に保ち、ジエチルフェニルホスホナイト（８．５８ｍｍｏｌ）を投入し、途中サンプリングをし、ＧＣ測定を行い、ベンジルクロライド、ジエチルフェニルホスホナイトの消費量とエチル−ベンジルフェニルホスフィネートの生成量を確認した。その結果を、図１にベンジルクロライドの転化率として示した。その結果より、ベンジルクロライドとジエチルフェニルホスホナイトによるアルブゾフ反応は、亜鉛を含むルイス酸のような触媒を用いないと下記に示す反応の進行が非常に遅く、反応開始１分後では、反応の進行が確認できず（すなわち０％の転化率）、反応開始１０分後で２％の転化率となり、約２時間後で１０％の転化率となり、約３０時間後に８４％の転化率で反応が完結した。
【００３９】
【化９】
2006028024.tif 000010
【００４０】
比較例２
窒素雰囲気下、亜リン酸トリエチル（１４０ｍｍｏｌ）、ブロモノルボルナン（７０ｍｍｏｌ）を容器に投入し、オイルバスを１５０℃に保ち８時間撹拌した。
反応は進行せず、原料がそのまま残った。すなわち、亜鉛を含むルイス酸を触媒として用いないと、本比較例より、２級や３級のハロゲン化アルキルでノルボルニル基などの立体障害の大きい官能基を有していると通常アルブゾフ反応は進行せず、目的の化合物は全くできないことが示された。
【００４１】
【化１０】
2006028024.tif 000011
【００４２】
比較例３
窒素雰囲気下、亜リン酸トリエチル（０．４ｍｏｌ）、ブロモノルボルナン（０．２ｍｏｌ）、塩化ニッケル（II）（０．０２ｍｏｌ）を容器に投入し、オイルバスを１５０℃に保ち８時間撹拌した。反応は進行せず、原料がそのまま残った。すなわち、亜鉛を含まないルイス酸（本比較例では塩化ニッケル）を触媒として用いても、本比較例より、２級のハロゲン化アルキルでノルボルニル基などの立体障害の大きい官能基を有しているとアルブゾフ反応は進行せず、目的の化合物は全くできないことが示された。
【００４３】
【化１１】
2006028024.tif 000012
【００４４】
以上の実施例１，２と比較例１より、例えばベンジルクロライドの転化率が約５０％に達する時間は、基質に対して１０ｍｏｌ％塩化亜鉛を用いた場合（実施例１）では約２時間、基質に対して当量の塩化亜鉛を用いた場合（実施例２）では約１分、塩化亜鉛を用いない場合（比較例１）では約１３時間と塩化亜鉛を用いない場合、特に反応速度が遅いことがわかる。また、ハロゲン化アルキルとして、２級ハロゲン化アルキルで立体障害の大きいノルボルニル基を有するブロモノルボルナンを用いてアルブゾフ反応を行った場合、比較例２のように亜鉛を含むルイス酸を触媒として用いないと、アルブゾフ反応は進行しないが、実施例３の如く、亜鉛を含むルイス酸として塩化亜鉛を用いると反応が進行し目的物のノルボルニルホスホン酸ジエチルを得ることが出来る。また、比較例３のように亜鉛を含んでいないルイス酸として塩化ニッケルを用いた場合はアルブゾフ反応が進行せず、ルイス酸が亜鉛であることに効果があることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例１、２と比較例１の各時間におけるベンジルクロライドの転化率をプロットした図である。
【図２】実施例３で生成したノルボルニルホスホン酸ジエチルの1Ｈ−ＮＭＲのスペクトル図である。
【図１】
2006028024.tif 000021
【図２】
2006028024.tif 000022