(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのフッ素原子が炭素−炭素不飽和二重結合の炭素原子に直接結合しているフルオロシクロアルケン類を、フッ化水素で処理するα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法において、
フッ化水素処理として、前記フルオロシクロアルケン類に対して３〜３０ｍｏｌ倍の前記フッ化水素を使用して、
（ａ）予め前記フッ化水素を非プロトン性極性溶媒に溶解した溶液を、前記フルオロシクロアルケン類またはこれを含有する混合物に添加する、
または、
（ｂ）前記フッ化水素を、前記フルオロシクロアルケン類またはこれを含有する混合物に吹き込む、
という処理を行なうことにより、該処理により得た反応マス中、前記フルオロシクロアルケン類の割合を、前記α,α−ジフルオロシクロアルカン類に対して０.６％以下にすることを特徴とするα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法。
【請求項２】
フルオロシクロアルケン類が、フルオロシクロヘキセン類である請求項１に記載のα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法。
【請求項３】
フルオロシクロアルケン類が、シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理して得られるものである請求項１に記載のα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法。
【請求項４】
シクロアルカノン類が、シクロブタノン類、シクロペンタノン類、シクロヘキサノン類、シクロヘプタノン類およびシクロオクタノン類からなる群より選択される化合物である請求項３に記載のα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法。
【請求項５】
シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理することにより、α,α−ジフルオロシクロアルカン類と１つのフッ素原子が炭素−炭素不飽和二重結合の炭素原子に直接結合しているフルオロシクロアルケン類との混合物を生成し、次いで該混合物をフッ化水素で処理するα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法において、
フッ化水素処理として、前記混合物中のフルオロシクロアルケン類に対して３〜３０ｍｏｌ倍の前記フッ化水素を使用して、
（ａ）予め前記フッ化水素を非プロトン性極性溶媒に溶解した溶液を、前記混合物に添加する、
または、
（ｂ）前記フッ化水素を、前記混合物に吹き込む、
という処理を行なうことにより、該処理により得た反応マス中、前記フルオロシクロアルケン類の割合を、前記α,α−ジフルオロシクロアルカン類に対して０.６％以下にすることを特徴とするα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法。
【請求項６】
シクロアルカノン類が、シクロブタノン類、シクロペンタノン類、シクロヘキサノン類、シクロヘプタノン類およびシクロオクタノン類からなる群より選択される化合物である請求項５に記載のα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬品や液晶材料等の合成原料として有用な化合物であるα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、α,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法としては、シクロアルカノン類と四フッ化硫黄とを反応させる方法（米国特許第２８５９２４５号等）、シクロアルカノン類と六フッ化モリブデンを反応させる方法（Tetrahedron, (27), 3965(1971)）、シクロアルカノン類をヒドラゾン誘導体とした後フッ化ハロゲンと反応させる方法（J. Am. Chem. Soc. (1987), 109(3),896等）等がある。しかし、これらの方法は高価かつ毒性、爆発性の高いフッ素化剤を使用しており、製造に特殊な設備を必要とする上に反応収率も低く、工業的な製造方法とは言い難い。また、１−クロロシクロヘキセン類に触媒の存在または不存在下に無水フッ化水素を反応させる方法（Helv. Chim. Acta, 46(1963),1818 等）がある。しかし、この方法は原料合成に煩雑な操作を必要とする上に、フッ化水素との反応収率が高くないという問題がある。
【０００３】
これらの問題を克服するために、近年様々な方法が提案されている。例えば特開昭６３−５４３３１号公報では、シクロヘキサノンを無水トリフルオロ酢酸と反応させ、アシラール化合物を得た後にフッ化水素と反応させることによって、穏和な条件下で１,１−ジフルオロシクロヘキサンを高収率で得られることが開示されている。この方法では、反応に使用した無水トリフルオロ酢酸をトリフルオロ酢酸として取出した後、五酸化リンなどで脱水することで再生使用できることから、製造コストを低く抑えるメリットがある。しかしながら、アシラール工程の反応時間が非常に長時間である上、アシラール体を取出した後次のフッ素化工程を行う必要がある。またフッ素化工程では３０〜５０当量にも及ぶ大過剰のフッ化水素を使用する必要があり、フッ化水素の回収設備が必要となる。したがって、この方法では、工程が煩雑になり設備負荷が大きくなることは避けられず、この点は工業的方法としては大きな欠点となりうるものである。
【０００４】
また、シクロアルカノン類から直接目的物を得る脱酸素フッ素化剤として、四フッ化硫黄を誘導化して得られるアミノサルファートリフルオリド類を用いる方法がある（J. Org. Chem., 40(1975) 574、特開平１１−１７１８５８号公報、特表平９−５０８６４６号公報、特表平１１−５０５２７１号公報等）。これらの方法では、特殊設備を必要とせず穏和な条件下でα,α−ジフルオロシクロアルカン類を合成できるが、脱酸素フッ素化剤が高価である。さらに大きな問題として、目的物以外にフルオロシクロアルケン骨格を有する副生物が生成し、この副生物と目的物の分離が極めて困難なため、これを目的物から除去するのに多大な労力を必要とする。
【０００５】
例えば、特表平１１−５０５２７１号公報では、ジエチルアミノサルファートリフルオリド（以下「ＤＡＳＴ」と略記する）と４−シクロヘキサノンカルボン酸エチルとを反応させた後、加水分解、中和、抽出、乾燥、脱溶媒、減圧蒸留を経て、４−フルオロ−３−シクロヘキセンカルボン酸エチルを不純物として含む４,４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチルを収率７０〜８０％程度で得ている。そして、その後の工程で、副生物である４−フルオロ−３−シクロヘキセンカルボン酸エチルを酸化剤「オキソン(OXONE)［商標］」等で処理するという、煩雑な精製法が開示されている。しかし、このような処理工程では、４,４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチルの収率が悪化するという問題がある。
【０００６】
また、特開平１１−１７１８５８号公報では、各種アミノサルファートリフルオリドと４−ｔ−ブチルシクロヘキサノンとの反応によって、４−ｔ−ブチル−１,１−ジフルオロシクロヘキサンと４−ｔ−ブチル−１−フルオロシクロヘキセンを、６７／３３から９６／４までの生成比で得られることが開示されている。しかし、これらの混合物から高純度の４−ｔ−ブチル−１,１−ジフルオロシクロヘキサンを単離する具体的方法については開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決すべくなされたものである。すなわち本発明の目的は、従来法に比べて、高純度のα,α−ジフルオロシクロアルカン類を効率良く製造できる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述のとおり、従来、フルオロシクロアルケン骨格を有する副生物は、α,α−ジフルオロシクロアルカン類を得るために除去すべき対象物としてしか考えられていなかった。しかし、本発明者らは、α,α−ジフルオロシクロアルカン類の効率的な製造方法を種々検討する過程で、シクロヘキサノンにＤＡＳＴ等の脱酸素フッ素化剤を作用させて得られる１,１−ジフルオロシクロヘキサンと１−フルオロシクロヘキセンとを含有する混合物をフッ化水素で処理したところ、１−フルオロシクロヘキセンが１,１−ジフルオロシクロヘキサンに容易に変換することを見出した。そして、この知見を基にさらに鋭意検討した結果、そのような反応混合物に直接フッ化水素を添加することにより、高純度の１,１−ジフルオロシクロヘキサンが得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、１つのフッ素原子が炭素−炭素不飽和二重結合の炭素原子に直接結合しているフルオロシクロアルケン類を、フッ化水素で処理するα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法において、
フッ化水素処理として、前記フルオロシクロアルケン類に対して３〜３０ｍｏｌ倍の前記フッ化水素を使用して、
（ａ）予め前記フッ化水素を非プロトン性極性溶媒に溶解した溶液を、前記フルオロシクロアルケン類またはこれを含有する混合物に添加する、
または、
（ｂ）前記フッ化水素を、前記フルオロシクロアルケン類またはこれを含有する混合物に吹き込む、
という処理を行なうことにより、該処理により得た反応マス中、前記フルオロシクロアルケン類の割合を、前記α,α−ジフルオロシクロアルカン類に対して０.６％以下にすることを特徴とするα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法である。
【００１０】
さらに本発明は、シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理することにより、α,α−ジフルオロシクロアルカン類と１つのフッ素原子が炭素−炭素不飽和二重結合の炭素原子に直接結合しているフルオロシクロアルケン類との混合物を生成し、次いで該混合物をフッ化水素で処理するα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法において、
フッ化水素処理として、前記混合物中のフルオロシクロアルケン類に対して３〜３０ｍｏｌ倍の前記フッ化水素を使用して、
（ａ）予め前記フッ化水素を非プロトン性極性溶媒に溶解した溶液を、前記混合物に添加する、
または、
（ｂ）前記フッ化水素を、前記混合物に吹き込む、
という処理を行なうことにより、該処理により得た反応マス中、前記フルオロシクロアルケン類の割合を、前記α,α−ジフルオロシクロアルカン類に対して０.６％以下にすることを特徴とするα,α−ジフルオロシクロアルカン類の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、フルオロシクロアルケン類は、１つのフッ素原子が炭素−炭素不飽和二重結合の炭素原子に直接結合した炭素−炭素不飽和二重結合を１つ有するシクロアルケン類を意味する。
【００１２】
また、このフルオロシクロアルケン類としては、例えば、４員環乃至８員環の単環構造を有する化合物、４員環乃至８員環の単環構造を形成する隣り合った炭素原子間がアルキレン基により架橋した縮環構造を有する化合物、４員環乃至８員環の単環構造を形成する隣り合わない炭素原子間がアルキレン基により架橋した環状構造を有する化合物などが挙げられる。その具体例としては、フルオロシクロブテン類、フルオロシクロペンテン類、フルオロシクロヘキセン類、フルオロシクロヘプテン類、フルオロシクロオクテン類などが挙げられる。これらのフルオロシクロアルケン類は、フッ素原子が結合した炭素原子以外の環構造を形成する炭素原子の任意の位置に、フッ化水素に対して不活性である置換基を有していてもよい。フッ化水素に対して不活性である置換基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。
【００１３】
フルオロシクロアルケン類に属する化合物の一部を具体的に例示するならば、例えば、１−フルオロシクロブテン、１−フルオロ−２−メチルシクロペンテン、１−フルオロ−４−メチルシクロヘプテン、４−ｔ−ブチル−１−フルオロシクロオクテン、１−フルオロシクロヘキセン、１−フルオロ−２−メチルシクロヘキセン、１−フルオロ−４−メチルシクロヘキセン、４−ｔ−ブチル−１−フルオロシクロヘキセン、４−フルオロ−３−シクロヘキセンカルボン酸エチル、４−フルオロ−３−シクロヘキセンカルボン酸、４−シアノ−１−フルオロシクロヘキセン、４−クロロ−１−フルオロシクロヘキセン、１−フルオロ−４−フェニルシクロヘキセン、１−フルオロ−３−フェニルシクロヘキセン、１−フルオロ−４−トリフルオロメチルシクロヘキセン、１−フルオロ−３−メトキシシクロヘキセン、２,６−ジメチル−１−フルオロシクロヘキセン、１−フルオロ−４−ニトロシクロヘキセン等が挙げられる。
【００１４】
フルオロシクロアルケン類は、いかなる方法で合成されたものでも用いることができる。例えば、後述するシクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理して得られるフルオロシクロアルケン類とα,α−ジフルオロシクロアルカン類を含有する反応混合物中のフルオロシクロアルケン類を用いることができる。
【００１５】
本発明においては、フルオロシクロアルケン類をフッ化水素で処理することにより、α,α−ジフルオロシクロアルカン類を得る。この処理によれば、フルオロシクロアルケン類の炭素−炭素二重結合を構成する２つの炭素原子のうち、フッ素原子が直接結合している方の炭素原子に対してフッ化水素のフッ素原子が結合し、フッ素原子が直接結合していない方の炭素原子に対してフッ化水素の水素原子が結合し、α,α−ジフルオロシクロアルカン類が生成する。例えば、１−フルオロシクロヘキセンの炭素−炭素二重結合にフッ素原子と水素原子がそれぞれ結合すれば、１,１−ジフルオロシクロヘキサンが得られる。また、１−フルオロ−２−メチルシクロヘキセンの炭素−炭素二重結合にフッ素原子と水素原子がそれぞれ結合すれば、１,１−ジフルオロ−２−メチルシクロヘキサンが得られる。
【００１６】
この処理に使用するフッ化水素は、無水のものが好ましいが、少量の水分の存在は特に問題ではない。また、フッ化水素の使用量は、特に制限はないが、好ましくはフルオロシクロアルケン類に対して１〜４０ｍｏｌ倍、特に好ましくは３〜３０ｍｏｌ倍である。フッ化水素を１ｍｏｌ倍以上使用することは、反応速度などの点で好ましい。また、４０ｍｏｌ倍以下で使用することは、反応後のフッ化水素の回収量を少なくし、回収設備の大型化を回避するなど、経済的な面で好ましい。処理後の未反応フッ化水素は、窒素等の不活性ガスを反応混合物に吹き込むことで、不活性ガスと共に容易に回収できる。
【００１７】
フルオロシクロアルケン類をフッ化水素で処理する際に、溶媒は使用してもしなくても問題ない。溶媒を使用する場合は、フッ化水素およびフルオロシクロアルケン類と反応しない溶媒を使用すべきである。フッ化水素およびフルオロシクロアルケン類に対して不活性な溶媒として非プロトン性極性溶媒を使用すると、フッ化水素が非プロトン性極性溶媒への溶解度が大きいため、フッ化水素処理を大気圧下または低圧力下にて行うことができる。したがって、非プロトン性極性溶媒を使用する方法は、工業的規模でフッ化水素処理を実施する場合に、高価な耐酸性のある高圧設備を必要としないという大きな利点がある。
【００１８】
非プロトン性極性溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；１,３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、テトラメチルウレア等のウレア類；などが挙げられる。
【００１９】
フッ化水素処理に溶媒を使用する場合、使用する溶媒量は特に制限はないが、通常反応原料に対し０.１〜１０質量倍程度である。
【００２０】
フッ化水素処理の温度は、使用するフッ化水素量、溶媒の使用の有無、また使用溶媒量などによって適正な範囲が適宜決定されるべきであるが、通常−２０〜１２０℃、好ましくは０〜８０℃である。処理温度が−２０℃以上であると反応速度などの点で好ましく、１２０℃以下であると製造設備面での負荷などの点で好ましい。
【００２１】
カルボニル基に隣接する炭素上に少なくとも一つの水素原子を有するシクロアルカノン類は、前述のフルオロシクロアルケン類の前駆体となりうる。すなわち、そのようなシクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理することで、前述のフルオロシクロアルケン類およびα,α−ジフルオロシクロアルカン類を得ることができる。そのようなシクロアルカノン類としては、例えば、４員環乃至８員環の単環構造を有する化合物、４員環乃至８員環の単環構造を形成する隣り合った炭素原子間がアルキレン基により架橋した縮環構造を有する化合物、４員環乃至８員環の単環構造を形成する隣り合わない炭素原子間がアルキレン基により架橋した環状構造を有する化合物などが挙げられる。その具体例としては、シクロブタノン類、シクロペンタノン類、シクロヘキサノン類、シクロヘプタノン類、シクロオクタノン類などが挙げられる。
【００２２】
前述のフルオロシクロアルケン類を与えるシクロアルカノン類を具体的に例示するならば、シクロブタノン、２−メチルシクロペンタノン、４−メチルシクロヘプタノン、４−ｔ−ブチルシクロオクタノン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロヘキサノン、４−メチルシクロヘキサノン、４−ｔ−ブチルシクロヘキサノン、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル、４−シクロヘキサノンカルボン酸、４−シアノシクロヘキサノン、４−クロロシクロヘキサノン、４−フェニルシクロヘキサノン、３−フェニルシクロヘキサノン、４−トリフルオロメチルシクロヘキサノン、３−メトキシシクロヘキサノン、２,６−ジメチルシクロヘキサノン、４−ニトロシクロヘキサノンが挙げられる。
【００２３】
なお、シクロアルカノン類の中でカルボニル基の酸素原子と炭素原子を結ぶ直線に対して非対称な化学構造を有するシクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理した場合は、α,α−ジフルオロシクロアルカン類とフルオロシクロアルケン類の混合物が得られる傾向にある。例えば、２−メチルシクロヘキサノンを脱酸素フッ素化剤で処理すると、α,α−ジフルオロシクロアルカン類である１,１−ジフルオロ−２−メチルシクロヘキサンと共に、フルオロシクロアルケン類である１−フルオロ−２−メチルシクロヘキセンと１−フルオロ−６−メチルシクロヘキセンの混合物が得られる。
【００２４】
シクロアルカノン類の処理に用いる脱酸素フッ素化剤としては、例えば、アミノサルファートリフルオリド類、ジアミノジフルオロメタン類などが挙げられる。アミノサルファートリフルオリド類の具体例としては、Ｎ,Ｎ−ジエチルアミノサルファートリフルオリド（ＤＡＳＴ）に代表されるジアルキルアミノサルファートリフルオリド、およびそれらの改良型であるＮ,Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アミノサルファートリフルオリド（エアプロダクツ社の登録商標名Deoxo-fluor）、Ｎ,Ｎ−ジアリールアミノサルファートリフルオリド、Ｎ−アルキル，Ｎ−アリールアミノサルファートリフルオリド等が挙げられる。ジアミノジフルオロメタン類の具体例としては、ビス−ジメチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジエチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジプロピルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｉ−プロピルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｎ−ブチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｉ−ブチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｔ−ブチルアミノ−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｎ−ペンチル−ジフルオロメタン、ビス−ジ−ｎ−ヘキシル−ジフルオロメタン、２,２−ジフルオロ−１,３−ジメチル−イミダゾリジン、２,２−ジフルオロ−１−エチル−３−メチル−イミダゾリジン、２,２−ジフルオロ−１,３−ジエチル−イミダゾリジン、２,２−ジフルオロ−１,３−ジ−ｎ−プロピル−イミダゾリジン、２,２−ジフルオロ−１,３−ジ−ｉ−プロピル−イミダゾリジン、２,２−ジフルオロ−１,３−ジ−ｎ−ブチル−イミダゾリジン、Ｎ−フェニル−Ｎ,Ｎ,Ｎ−トリメチルジアミノジフルオロメタン、ビス−ピペリジル−ジフルオロメタン等が挙げられる。これらのなかでも、Ｎ,Ｎ−ジエチルアミノサルファートリフルオリド、Ｎ,Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アミノサルファートリフルオリド、２,２−ジフルオロ−１,３−ジメチル−イミダゾリジンが好ましい。また、取り扱いの容易さの面から、２,２−ジフルオロ−１,３−ジメチル−イミダゾリジンは特に好ましい。ジアミノジフルオロメタン類は、例えば特開平１２−０３８３７０号公報に記載の方法により容易に製造することができる。
【００２５】
シクロアルカノン類を処理する際の脱酸素フッ素化剤の使用量は、原料に対して１当量以上が好ましく、１〜５当量がより好ましい。脱酸素フッ素化剤を１当量以上使用することは、反応進行の点において好ましい。また、５当量以下で使用することは、使用量当たりの反応効率の点において好ましい。
【００２６】
シクロアルカノン類と脱酸素フッ素化剤とを反応させる際には、溶媒を使用しなくても問題ないが、使用する場合は脱酸素フッ素化剤およびフルオロシクロアルケン類と反応しない溶媒であれば特に制限はない。好ましい溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等のアルカン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等の芳香族系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、エチレンジクロリド等のハロゲン系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、グライム、ジグライム、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリジノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、１,３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等の非プロトン性極性溶媒が挙げられる。
【００２７】
シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理する場合の温度は、脱酸素フッ素化剤がアミノサルファートリフルオリド類の場合、−７８℃〜１００℃が好ましく、０℃〜８０℃がより好ましい。−７８℃以上で処理することは反応速度などの点で好ましく、１００℃以下で処理することはアミノサルファートリフルオリド類の安定性などの点で好ましい。また脱酸素フッ素化剤がジアミノジフルオロメタン類である場合、０℃〜１５０℃が好ましく、２０℃〜１２０℃がより好ましい。０℃以上で処理することは反応速度などの点で好ましく、１５０℃以下で処理することはジアミノジフルオロメタン類の安定性などの点で好ましい。
【００２８】
シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理して得られる反応混合物のフッ化水素による処理は、前述のフルオロシクロアルケン類のフッ化水素処理と同一の処理方法および反応条件で行うことができる。
【００２９】
フルオロシクロアルケン類または前述のフルオロシクロアルケン類とα,α−ジフルオロシクロアルカン類を含有する混合物をフッ化水素で処理する方法の具体例としては、反応容器内のフルオロシクロアルケン類またはこれを含有する混合物にガス導入管を通してフッ化水素ガスを吹き込む方法、予めフッ化水素を非プロトン性極性溶媒に溶解した溶液をフルオロシクロアルケン類またはこれを含有する混合物に添加する方法が挙げられる。
【００３０】
シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理することにより得たフルオロシクロアルケン類とα,α−ジフルオロシクロアルカン類を含有する反応混合物を使用する場合は、その反応混合物中に残存する脱酸素フッ素化剤を加水分解し、その後、抽出や濃縮、蒸留等の操作によりフルオロシクロアルケン類またはα,α−ジフルオロシクロアルカン類、あるいはこれらの混合物を反応混合物から一旦単離して、フッ化水素処理を行うことができる。また、フルオロシクロアルケン類および／またはα,α−ジフルオロシクロアルカン類を単離することなく、その反応混合物を直接フッ化水素処理することもできる。
【００３１】
特に、シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤処理した後、フルオロシクロアルケン類およびα,α−ジフルオロシクロアルカン類を中間単離せずに、これら化合物を含有する反応混合物に直接フッ化水素を添加する方法、いわゆるワンポット法は操作が簡便であり、かつ同一反応機で行えるので製造設備を簡略化でき、工業規模で実施する場合に大きな利点となり得る。
【００３２】
以上説明したように、本発明においては、フルオロシクロアルケン類をフッ化水素で処理し、あるいは、シクロアルカノン類を脱酸素フッ素化剤で処理して得た反応混合物に直接フッ化水素を添加する。この方法により生成する反応混合物は、実質的にフルオロシクロアルケン類を含有しない。したがって、従来行われているようなフルオロシクロアルケン類を分離するための特別な精製工程を必要とせず、濃縮、抽出および蒸留等の通常の操作によりα,α−ジフルオロシクロアルカン類を反応混合物から容易に、かつ高純度で取り出すことができる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、合成例１中のアセトニトリル溶液中の２,２−ジフルオロ−１,３−ジメチルイミダゾリジン（以下「ＤＦＩ」と略記する）濃度は、ＤＦＩをアニリンと反応させて誘導化した後、高速液体クロマトグラフィ−法により測定した。また、フッ素イオンの濃度測定はランタン−アリザリンコンプレキソン試薬を用いる吸光光度分析法により行った。また、合成例１および各実施例におけるフルオロシクロアルケン類およびα,α−ジフルオロシクロアルカン類は、ガスクロマトグラフィー（以下「ＧＣ」と略記する）による内部標準法によって定量評価した。
【００３４】
＜合成例１＞
２,２−ジフルオロ−１,３−ジメチルイミダゾリジン（ＤＦＩ）の合成：
２−クロロ−１,３−ジメチルイミダゾリニウム＝クロリドの８０.０ｇ（０.４５２ｍｏｌ）と、スプレ−ドライ品のフッ化カリウム１０５.１ｇ（１.８１０ｍｏｌ）と、アセトニトリル３２０ｍｌを、５００ｍｌ四つ口反応フラスコに装入し、窒素雰囲気下８０℃で１７時間反応させた。反応液を２５℃まで冷却した後、反応液から無機塩を分別してＤＦＩ（ＭＷ１３６.１４）のアセトニトリル溶液４１４.２ｇを得た（溶液中ＤＦＩ濃度１１.４質量％、収率７７％）。
【００３５】
この反応液の減圧蒸留を行い、ＤＦＩ  ３２ｇ（純度９８.４％）を得た。物性値は次の通りである。沸点４７.０℃／３７ｍｍＨｇ、ＥＩ−ＭＳ：１３６（Ｍ+），１１７（Ｍ+−Ｆ+）、ＩＲ（ｎｅａｔ）ｃｍ-1：１４８６，１３８５，１２９５，１２４２，１０８５，９６６、Ｆ分析：計算値２７.９％，実測値２７.７％、1Ｈ−ＮＭＲ（δ，ｐｐｍ，ＣＤＣｌ3，ＴＭＳ基準）：２.５２（ｓ，６Ｈ，−ＣＨ3×２），３.０５（ｓ，４Ｈ，−ＣＨ2ＣＨ2−）、13Ｃ−ＮＭＲ（δ，ｐｐｍ，ＣＤＣｌ3，−４５℃，ＣＤＣｌ3 基準）：３１.４（ｓ，−ＣＨ3×２），４７.６（ｓ，−ＣＨ2ＣＨ2−），１２８.５（ｔ，Ｊ＝２３０Ｈｚ，＝ＣＦ2）、19Ｆ−ＮＭＲ（δ，ｐｐｍ，ＣＤＣｌ3，−４５℃，ＣＦＣｌ3 基準）：−７０.９（ｓ,＝ＣＦ2）。
【００３６】
＜実施例１＞
１,１−ジフルオロシクロヘキサン（以下「ＤＦＣ」と略記する）の合成：
攪拌機、温度計、滴下ロート、還流管を備えた５００ｍｌガラスフラスコに、９９％ＤＦＩ  １３４.６０ｇ（０.９７９ｍｏｌ）と、ｐ−キシレン２００ｍｌを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら、６５℃で、９９％シクロヘキサノン８０.０７ｇ（０.８０８ｍｏｌ）を２０分間で滴下した。その後、反応温度を８０℃に保ちながら８時間反応させたところ、原料転化率９０％で、ＤＦＣの収率は２０％、１−フルオロシクロヘキセン（以下「ＦＣＥ」と略記する）の収率は６８％であった。反応終了後、反応マスは２相に分かれたので、下相を分液して除き、上相であるｐ−キシレン相を水洗し、飽和重曹水にて中和した。さらに２回水洗した後、硫酸ナトリウムでｐ−キシレン相を乾燥し、蒸留によってＤＦＣおよびＦＣＥの混合物７０.９８ｇを得た（ＤＦＣ１６.８３ｇ（０.１４０ｍｏｌ），ＦＣＥ５４.０３ｇ（０.５４０ｍｏｌ））。
【００３７】
得られたＤＦＣおよびＦＣＥの混合物３.０ｇを、磁気攪拌子入りのポリエチレンボトル中で、あらかじめフッ化水素５.６ｇ（２８２ｍｍｏｌ）を１,３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（以下「ＤＭＩ」と略記する）３.２ｇ中に吹込んで調製した溶液と混合した。このポリエチレンボトルを密栓し、攪拌しながら水浴にて５０〜５２℃に加熱し４時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスをエーテル５０ｍｌで希釈し、重曹水で過剰のフッ化水素を中和し、水相を分液して得られた有機相を水洗し、さらに硫酸マグネシウムにて乾燥した。さらに減圧下で溶媒を留去して、ＤＦＣ２.６ｇを得た（ＧＣ純度９７.８％、ＦＣＥ不検出、シクロヘキサノンからの通算収率６３％）。
【００３８】
＜実施例２＞
４−ｔ−ブチル−１,１−ジフルオロシクロヘキサン（以下「ＴＢＤＦＣ」と略記する）の合成：
攪拌機、温度計、滴下ロート、還流管を備えた５００ｍｌガラスフラスコに、９９％ＤＦＩ  ２７.５０ｇ（０.２０ｍｏｌ）と、トルエン４０ｍｌを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら、４０℃で、９９％４−ｔ−ブチル−シクロヘキサノン１５.４４ｇ（０.１０ｍｏｌ）を２０分間で滴下した。その後、反応温度を７０℃に保ちながら６時間反応させたところ、原料転化率９４％で、ＴＢＤＦＣの収率は４５％、４−ｔ−ブチル−１−フルオロシクロヘキセン（以下「ＴＢＦＣＥ」と略記する）の収率は４９％であった。反応終了後、過剰のＤＦＩを加水分解した後、下相を分液して除き、上相であるトルエン相を水洗し、飽和重曹水にて中和した。さらに２回水洗した後、硫酸ナトリウムでトルエン相を乾燥し、トルエンを留去することでＴＢＤＦＣおよびＴＢＦＣＥの混合物１５.６９ｇを得た（ＴＢＤＦＣ７.５３ｇ（０.０４３ｍｏｌ），ＴＢＦＣＥ７.２８ｇ（０.０４７ｍｏｌ））。
【００３９】
得られたＴＢＤＦＣおよびＴＢＦＣＥの混合物３.００ｇを、磁気攪拌子入りのポリエチレンボトル中で、あらかじめフッ化水素３.７６ｇ（１８８ｍｍｏｌ）をＤＭＩ  ２.１０ｇ中に吹込んで調製した溶液と混合した。このポリエチレンボトルを密栓し、攪拌しながら水浴にて５０〜５２℃に加熱し４時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスをエーテル５０ｍｌで希釈し、重曹水で過剰のフッ化水素を中和し、水相を分液して得られた有機相を水洗し、さらに硫酸マグネシウムにて乾燥した。さらに減圧下溶媒を留去して、ＴＢＤＦＣ２.７４ｇを得た（ＧＣ純度９７.０％、ＴＢＦＣＥ不検出、４−ｔ−ブチル−シクロヘキサノンからの通算収率８１％）。
【００４０】
＜実施例３＞
４,４-ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル（以下「ＥＤＦＣ」と略記する）の合成：
攪拌機、温度計、滴下ロート、還流管を備えた２００ｍｌガラスフラスコに、ＤＦＩ  ２４.５ｇ（０.１７７ｍｏｌ）と、トルエン６０ｍｌを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら、６５℃で、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル２４.９ｇ（０.１４６ｍｏｌ）を２０分間で滴下した。その後、反応温度を８５℃に保ちながら６時間反応させたところ、原料転化率８２％で、ＥＤＦＣの収率は２１％、４−フルオロ−３−シクロヘキセンカルボン酸エチル（以下「ＥＦＥＣ」と略記する）の収率は５８％であった。反応終了後、過剰のＤＦＩを氷冷下にて加水分解し、水相を分液し、有機相を飽和重曹水および純水で洗浄した。さらにトルエンを減圧下留去することによって、ＥＤＦＣ５.８ｇ、ＥＦＥＣ１４.１ｇ、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル０.１ｇを含む混合物２２.４ｇを得た。
【００４１】
得られた混合物１０.３ｇを、磁気攪拌子入りのポリエチレンボトル中で、あらかじめフッ化水素４.３ｇ（２１６ｍｍｏｌ）をＤＭＩ  １.５ｇ中に吹込んで調製した溶液と混合した。このポリエチレンボトルを密栓し、攪拌しながら水浴にて５０〜５２℃に加熱し４時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスをエーテル５０ｍｌで希釈し、重曹水で過剰のフッ化水素を中和し、水相を分液して得られた有機相を水洗し、さらに硫酸マグネシウムにて乾燥した。さらに減圧下溶媒を留去し、その後減圧蒸留によって精ＥＤＦＣ８.８ｇを得た（ｂｐ ５５〜６７℃／３〜７ｍｍＨｇ、ＧＣ純度１００％、ＥＦＥＣ不検出、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチルからの通算収率６８％）。
【００４２】
＜実施例４＞
４,４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル（ＥＤＦＣ）の合成：
磁気攪拌機および還流管を備えた３０ｍｌガラスフラスコに、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル１.０２ｇ（６.０ｍｍｏｌ）と、塩化メチレン５ｍｌを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら氷冷した。反応器中に注射器にてジエチルアミノサルファートリフルオリド（ＤＡＳＴ）１.４３ｇ（８.９ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後氷浴をはずし室温にて１９時間反応させたところ、原料転化率８７％で、ＥＤＦＣの収率は５７％、ＥＦＥＣの収率は２２％であった。反応終了後、過剰のＤＡＳＴを氷冷下にて加水分解し、水相を分液し、有機相を飽和重曹水および純水で洗浄した。さらに塩化メチレンを減圧下留去することによって、ＥＤＦＣ０.５６ｇ、ＥＦＥＣ０.１９ｇ、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル０.１１ｇを含む混合物１.６２ｇを得た。
【００４３】
得られた混合物０.９１ｇを、磁気攪拌子入りのポリエチレンボトル中で、あらかじめフッ化水素０.３３ｇ（１６ｍｍｏｌ）をＤＭＩ  ０.１１ｇ中に吹込んで調製した溶液と混合した。このポリエチレンボトルを密栓し、攪拌しながら水浴にて５０〜５２℃に加熱し４時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスを重曹水で中和した後ＧＣ分析すると、反応マス中のＥＤＦＣ収量は０.４２ｇで、ＥＦＥＣはＥＤＦＣに対してＧＣ面積比で０.６％であった（４−シクロヘキサノンカルボン酸エチルからの通算収率６５％）。
【００４４】
＜実施例５＞
４,４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル（ＥＤＦＣ）の合成：
磁気攪拌機および還流管を備えた３０ｍｌガラスフラスコに、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル１.０３ｇ（６.０ｍｍｏｌ）と、塩化メチレン５ｍｌを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら氷冷した。反応器中に注射器にてDeoxo-fluor（エアプロダクツ社の登録商標名）２.１０ｇ（９.５ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後氷浴をはずし室温にて１９時間反応させたところ、原料転化率８９％で、ＥＤＦＣの収率は５６％、ＥＦＥＣの収率は３８％であった。反応終了後、過剰のDeoxo-fluorを氷冷下にて加水分解し、水相を分液し、有機相を飽和重曹水および純水で洗浄した。さらに塩化メチレンを減圧下留去することによって、ＥＤＦＣ０.５４ｇ、ＥＦＥＣ０.３３ｇ、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル０.０９ｇを含む混合物１.３２ｇを得た。
【００４５】
得られた混合物０.７７ｇを、磁気攪拌子入りのポリエチレンボトル中で、あらかじめフッ化水素０.４１ｇ（２１ｍｍｏｌ）をＤＭＩ  ０.１５ｇ中に吹込んで調製した溶液と混合した。このポリエチレンボトルを密栓し、攪拌しながら水浴にて５０〜５２℃に加熱し４時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスを重曹水で中和した後ＧＣ分析すると、反応マス中のＥＤＦＣ収量は０.３０ｇで、ＥＦＥＣはＥＤＦＣに対してＧＣ面積比で０.１％であった（４−シクロヘキサノンカルボン酸エチルからの通算収率７６％）。
【００４６】
＜実施例６＞
４,４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル（ＥＤＦＣ）のワンポット合成１：
磁気攪拌子、温度計、滴下ロート、ＨＦ吹込み管および排気管を備えた５００ｍｌポリエチレンボトル中に、ＤＦＩ  ８０.６ｇ（０.５８０ｍｏｌ）とトルエン１２０.０ｇを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら、７０℃で４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル７９.９ｇ（０.４６２ｍｏｌ）を１.５時間で滴下した。その後、さらに反応温度を７０〜７５℃に保ちながら４.５時間反応させたところ、原料転化率８６％で、ＥＤＦＣの収率は２２％、ＥＦＥＣの収率は６４％であった。氷浴にてポリエチレンボトルを冷却し、攪拌しながら反応マス中にフッ化水素８３.２ｇ（４.１５６ｍｏｌ）を１時間かけて吹込んだ。この際、反応器内の温度は５℃から２１℃まで上昇した。吹込みを止めた後、ポリエチレンボトルを密栓して、攪拌しながら水浴にて５０〜５２℃に加熱し１２時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスをトルエン６０ｇで希釈し、氷冷下過剰のＤＦＩを加水分解し、水相を分液した。得られた有機相を水洗し、重曹水で中和し、さらに水洗をした。この有機相を減圧下溶媒を留去し、減圧蒸留によって精ＥＤＦＣ６４.１ｇを得た（ｂｐ ７４〜７７℃／４〜８ｍｍＨｇ、ＧＣ純度９９.９％、ＥＦＥＣ含量０.１％以下、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチルからの通算収率７４％）。
【００４７】
＜実施例７＞
４,４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル（ＥＤＦＣ）のワンポット合成２：
磁気攪拌子、ＨＦ吹込み管および排気管を備えた３０ｍｌテフロン(商標名)ボトル中に、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチル２.００ｇ（１１.６ｍｍｏｌ）と、ジエチルエーテル５ｍｌを入れ、窒素雰囲気下攪拌しながら氷冷した。反応器中に注射器にてDeoxo-fluor ３.８８ｇ（１７.５ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後氷浴をはずし室温にて１７時間反応させたところ、原料転化率９０％で、ＥＤＦＣの収率は５０％、ＥＦＥＣの収率は４０％であった。反応終了後、食塩−氷浴にてテフロンボトルを冷却し、攪拌しながら反応マス中にフッ化水素２.４８ｇ（１２３.９ｍｏｌ）を４分間かけて吹込んだ。吹込みを止めた後、テフロンボトルを密栓して、攪拌しながら油浴にて５０〜５２℃に加熱し５４時間フッ化水素処理を行った。得られた反応マスを氷水中に排出しエーテルにて抽出し、有機相を重曹水で中和し、さらに水洗２回後硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧下エーテルを留去することによって、ＥＤＦＣ１.７９ｇを得た（ＧＣ純度９８.８％、ＥＦＥＣ含量０.１％、４−シクロヘキサノンカルボン酸エチルからの通算収率８０％）。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、従来法では、α,α−ジフルオロシクロアルカン類を製造する際の副生物のフルオロシクロアルケン類は分離除去の対象としか考えられていなかったが、本発明では、その副生物のフルオロシクロアルケン類をα,α−ジフルオロシクロアルカン類に変換して有効活用する。したがって、本発明によれば、従来法に比べて簡便な操作で、高純度のα,α−ジフルオロシクロアルカン類を効率良く製造することができる。すなわち本発明は、高純度のα,α−ジフルオロシクロアルカン類を安価かつ工業的に製造できる方法として、非常に有用である。