(57)【要約】入手が容易なカルボニル化合物に、２段階の反応を行うことによって、高収率で目的とするジェミナルジフルオロ構造を有する含フッ素化合物を高収率で合成する方法を提供する。４−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチル等の化合物（１）に、５塩化リン等の式Ｘ−Ｚで表される化合物または式Ｚ２Ｏで表される化合物（ただし、Ｚは−ＯＺとなった構造が脱離基である１価基である。Ｘは塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。）を反応させ、つぎにＨＦ等のフッ素アニオンを発生するフッ素化剤を作用させて４，４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル等の含フッ素化合物（２）を得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下式（１）で表される化合物に、式Ｘ−Ｚで表される化合物または式Ｚ２Ｏで表される化合物（ただし、Ｚは−ＯＺとなった構造が脱離基である１価基である。Ｘは塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。）を反応させ、つぎにフッ素アニオンを発生するフッ素化剤を作用させて下式（２）で表される含フッ素化合物を得ることを特徴とする下式（２）で表される含フッ素化合物の製造方法。ただし、式中のＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。またはＲ１、Ｒ２、およびＲ３から選ばれる２つが共同で２価有機基を形成し、残りの１つが水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。
2002060853.tif 000007
【請求項２】
下式（１）で表される化合物にＸ−Ｚ（ただし、Ｚは−ＯＺとなった構造が脱離基である１価基である。Ｘは塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。）で表される化合物を反応させて、下式（３）〜（７）のいずれかで表される化合物から選ばれる１種以上の化合物を得て、つぎに該１種以上の化合物にフッ素アニオンを発生するフッ素化剤を作用させて下式（２）で表される含フッ素化合物を得ることを特徴とする下式（２）で表される含フッ素化合物の製造方法。ただし、式中のＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。またはＲ１、Ｒ２、およびＲ３から選ばれる２つが共同で２価有機基を形成し、残りの１つが水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。
2002060853.tif 000008
【請求項３】
下式（１）で表される化合物に式Ｚ２Ｏで表される化合物（ただし、Ｚは−ＯＺとなった構造が脱離基である１価基である。）を反応させて下式（６）で表される化合物および下式（７）で表される化合物から選ばれる１種以上の化合物を得て、つぎに該１種以上の化合物にフッ素アニオンを発生するフッ素化剤を作用させて下式（２）で表される含フッ素化合物を得ることを特徴とする下式（２）で表される含フッ素化合物の製造方法。ただし、式中のＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。またはＲ１、Ｒ２、およびＲ３から選ばれる２つが共同で２価有機基を形成し、残りの１つが水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。
2002060853.tif 000009
【請求項４】
フッ素アニオンを発生するフッ素化剤が、ＨＦである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
フッ素アニオンを発生するフッ素化剤を、触媒の存在下に作用させる請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
式（１）で表される化合物が下式（１ａ）で表される化合物であり、式（２）で表される含フッ素化合物が下式（２ａ）で表される含フッ素化合物である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
ただし、Ｒ４は炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜８のシクロアルキル基、１個以上のアリール基で置換されたアルキル基、１個以上の１価複素環基で置換されたアルキル基、アリール基、置換アリール基、または炭素数１〜２０のフルオロアルキル基である。
2002060853.tif 000010
【請求項７】
式（１）で表される化合物と式Ｘ−Ｚで表される化合物または式Ｚ２Ｏで表される化合物との反応で生成する化合物が２種以上の化合物からなり、該２種以上の化合物を単離することなく、つぎにフッ素アニオンを発生するフッ素化剤を作用させる請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、１つの炭素原子に２つのフッ素原子が結合した（−ＣＦ２）構造、すなわち、ジェミナルジフルオロ構造、を有する含フッ素化合物を効率的に製造する方法に関する。本発明における式（２）で表される含フッ素化合物は、香料、医薬品、農薬、化学薬品等として有用な化合物である。
＜背景技術＞
化合物中に炭素原子に結合したフッ素原子を導入する方法としては、（ａ）炭素原子に結合した塩素原子に、フッ素アニオンを発生するフッ素化剤（たとえば、ＫＦ、ＨＦ等）を作用させることによりＦ−の求核置換反応を行う方法が知られている。そして、該方法を用いてジェミナルジフルオロ構造を有する含フッ素化合物を得る方法としては、対応する部分にジェミナルジクロロ構造（−ＣＣｌ２構造）を有する化合物を原料として、これをフッ素化する方法が挙げられる。
しかし、（ａ）の反応に用いる所望のジェミナルジクロロ構造を有する化合物を選択的に得ることは一般に困難であり、工業的な製造方法としては採用しにくい問題があった。特にケトンのα位にＣ−Ｈ構造を有する化合物においては、ケトン部分をジェミナルジクロロ構造に変換しようとする際には脱ＨＣｌ等の反応が起こるために２種以上の化合物が生成し、目的とする化合物を高収率で得ることが困難である問題があった。したがって、ケトンをジェミナルジクロロ構造に変換した後にフッ素化する方法は、実施されていなかった。
また、他の方法でジェミナルジフルオロ構造を有する含フッ素化合物を合成する方法としては、（ｂ）カルボニル化合物またはチオカルボニル化合物を、ＳＦ４（Ｊ．Ｉｎｇ．Ｎｕｃｌ．Ｃｈｅｍ．，１９６４，２６，４１．）や、ジエチルアミノスルファートリフルオリド（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＮＳＦ３：以下ＤＡＳＴと略す）（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，１９９１，３２，５９６３．）等のフッ素化硫黄系フッ素化剤（以下、ＳＦ類化合物という。）と反応させる方法が知られている。さらに最近では窒素原子上の置換基を変換したＤＡＳＴを用いる方法（ＵＳＰ６０８０８８６）も報告されている。
しかし、（ｂ）の方法におけるＳＦ類化合物は取扱いに注意を要する化合物であり、また、後処理において制御が困難な激しい反応が起こる問題も報告されており、工業的な製造方法としての実施は困難である問題がある。また、ＳＦ類化合物を用いて反応を行った場合には、生成物に脱ＨＦ反応が起こることによってフルオロオレフィン類が副生し、生成物の純度が低下する問題がある。さらに、反応に用いる基質によっては、副生するフルオロオレフィン類と目的化合物の沸点差が小さいために、複雑な分離操作が必要であったり、精製操作によって大幅な収率低下が起こる問題がある。
さらに、（ｃ）Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応で得られたクロロオレフィン類をＨＦでフッ素化する手法も報告されている（ＵＳＰ４７９２６１８）。しかし、（ｃ）の方法を適用できる化合物には、構造上の制限がある。また、多くの場合、副生成物として分離精製が困難な異性体が生成するために、高純度のジェミナルジフルオロ化合物を得る方法としては不利であった。
本発明は、上記の課題を解決する目的でなされたものであり、入手が容易なカルボニル化合物から高収率で目的とするジェミナルジフルオロ構造を有する化合物を合成する方法を提供する。
＜発明の開示＞
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、カルボニル化合物から２工程の反応を行うことにより高純度のジェミナルジフルオロ体を製造する方法を見出した。
すなわち、本発明は下式（１）で表される化合物に、式Ｘ−Ｚで表される化合物または式Ｚ２Ｏで表される化合物（ただし、Ｚは−ＯＺとなった構造が脱離基である１価基である。Ｘは塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。）を反応させ、つぎにフッ素アニオンを発生するフッ素化剤を作用させて下式（２）で表される含フッ素化合物を得ることを特徴とする下式（２）で表される含フッ素化合物の製造方法を提供する。ただし、式中のＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。またはＲ１、Ｒ２、およびＲ３から選ばれる２つが共同で２価有機基を形成し、残りの１つが水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。
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本明細書においては、式（１）で表される化合物を化合物（１）のように記す。他の式で表される化合物についても同様に記す。また本明細書における圧力は絶対圧で記載する。
本明細書において、ハロゲン原子とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子をいう。有機基とは、炭素原子を必須とする基をいう。１価基とは、結合手が１つである基をいい、１価有機基であっても、１価原子であってもよい。２価基としては、結合手が２つである基をいい、２価有機基であっても、２価原子であってもよい。
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３がそれぞれ１価有機基である場合、これらの基は本発明における反応では変化しない１価基から選択され、１価脂肪族飽和炭化水素基、１価芳香族炭化水素基および／または１価複素環基で置換された１価脂肪族飽和炭化水素基、１価芳香族炭化水素基、および１価複素環基から選ばれる基、該選ばれる基の炭素−炭素結合間に、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子、もしくは置換窒素原子が挿入された基、または該選ばれる基の結合末端に、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子、もしくは置換窒素原子が結合した基が好ましい。
また、１価芳香族炭化水素基、１価芳香族炭化水素基および／または１価複素環基で置換された１価脂肪族炭化水素基、および１価複素環基は、それぞれ、該基中の水素原子の１個以上が置換基で置換されていてもよい。
該置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、１価芳香族炭化水素基が好ましい。また、前記に加えて該置換基としては、フッ素原子、アルコキシル基、アルキル置換アミノ基、シクロアルキル置換アミノ基、アリールオキシ基、アリール置換アミノ基、−ＮＯ２、−ＣＮ、−ＣＯＯＲａ、−ＣＯＮＲｂＲｃ、−ＳＯ２ＮＲｂＲｃ、−Ｓ（Ｏ）Ｒａ、−Ｓ（Ｏ）２Ｒａ、および−Ｃ（ＯＲａ）３から選ばれる基（以下、該選ばれる基をまとめて置換基（ｒ）という。）が好ましい。
ここで、Ｒａ、Ｒｂ、およびＲｃは、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基（たとえば、メチル基、エチル基、２−プロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等）、炭素数３〜８のシクロアルキル基（シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、１個以上のアリール基で置換されたアルキル基（たとえば、ベンジル基、フェネチル基、トリチル基等）、１個以上の１価複素環基で置換されたアルキル基（たとえば、２−ピリジルメチル基など）、アリール基（たとえば、フェニル基）、置換アリール基（たとえば、３−クロロフェニル基、４−メチルフェニル基、２，３−ジメトキシフェニル基、２−ニトロフェニル基、４−アミノフェニル基等）、またはフルオロアルキル基（たとえば、−ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＨ２ＣＦ３等）等である。
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が、それぞれ１価有機基である場合は、アルキル基、シクロアルキル基、フェニル基、アルキル置換フェニル基、アルキル置換１価複素環基、ベンジル基、または該基中の水素原子の１個以上が前記置換基（ｒ）で置換された基が好ましい。
またＲ１、Ｒ２、およびＲ３から選ばれる２つが共同で２価有機基を形成している（この場合、残り１つの基は水素原子、フッ素原子、または１価有機基である。）場合、２価飽和炭化水素基、エーテル性酸素原子（−Ｏ−）含有２価飽和炭化水素基、チオエーテル性硫黄原子（−Ｓ−）含有２価飽和炭化水素基、および−ＮＨ−含有２価飽和炭化水素基から選ばれる２価有機基、または該２価有機基中の炭素原子に結合した水素原子の１個以上が前記置換基（ｒ）で置換された基が好ましい。ここで２価飽和炭化水素基としては、アルキレン基が好ましく、−（ＣＨ２）ｎ−（ただし、ｎは１以上の整数である。）が好ましい。
本発明における化合物（１）としては、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２とＲ３とが共同で、−ＣＯＯＲ４で置換されたテトラメチレン基を形成した場合の化合物が好ましく、特に、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２とＲ３とが共同で−ＣＨ２ＣＨ（ＣＯＯＲ４）ＣＨ２ＣＨ２−を形成した場合の化合物（１ａ）が好ましい。また、本発明の目的化合物である含フッ素化合物（２）としては、該化合物（１ａ）に対応する下記含フッ素化合物（２ａ）が好ましい。また、後述する中間生成物（３）〜（７）としては、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２とＲ３とが共同で、−ＣＯＯＲ４で置換されたテトラメチレン基（特に−ＣＨ２ＣＨ（ＣＯＯＲ４）ＣＨ２ＣＨ２−なる基。）を形成した化合物がそれぞれ好ましい。
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ここで、Ｒ４は、前記Ｒａと同様の基であり、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数３〜８のシクロアルキル基、１個以上のアリール基で置換されたアルキル基、１個以上の１価複素環基で置換されたアルキル基、アリール基、置換アリール基、または炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を示し、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、置換フェニル基が好ましく、炭素数１〜２０のアルキル基、または炭素数３〜８のシクロアルキル基が特に好ましい。Ｒ４がメチルまたはエチルである化合物（１ａ）は公知の化合物であり、市販品として、または公知の製造方法により入手できる化合物である。他の化合物（１ａ）は公知の化合物から誘導できる。
本発明では、まず、化合物（１）に式Ｘ−Ｚで表される化合物（以下、化合物Ａと記す。）、または式Ｚ２Ｏで表される化合物（以下、化合物Ｂと記す。）を反応させる。
化合物ＡにおけるＺは、−ＯＺとなった構造が脱離基である１価基である。−ＯＺは、本発明のフッ素化剤との反応において脱離してフッ素原子と置換する脱離基である。Ｚとしては、たとえば、水素原子（−ＯＨは脱離基）、−ＰＯＣｌ２（−ＯＰ（Ｏ）Ｃｌ２は脱離基）、−ＣＯＣＨ３（−ＯＣＯＣＨ３は脱離基）等が挙げられる。化合物Ａ（Ｘ−Ｚ）におけるＸは、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。Ｘはフッ素化剤との反応においてフッ素原子と置換する。化合物ＡにおけるＸは塩素原子が好ましい。
化合物Ａとしては、ＨＸ、ＰＯＸ３、ＰＸ５、ＳＯＸ２、ＳＯ２Ｘ２、（ＣＯＸ）２、Ｒ５ＣＯＸ、Ｒ５ＳＯ２Ｘ、または（Ｒ５Ｏ）３Ｐ（Ｏ）Ｘで表される化合物が好ましい。Ｒ５は１価有機基であり、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、アルキル置換アリール基、アリール置換アルキル基、および（アルキル置換アリール）アルキル基から選ばれる基が好ましい。
このうち化合物Ａとしては、ＰＯＸ３、ＰＸ５、ＳＯＸ２、（ＣＯＸ）２、ＣＨ３ＣＯＣｌ、ＰｈＣＯＣｌ（ただし、Ｐｈはフェニル基である。以下同様。）、ＣＨ３ＣＨ２ＣＯＣｌ、ｐ−ＣＨ３Ｃ６Ｈ４ＳＯ２Ｃｌ（ただし、Ｃ６Ｈ４はフェニレン基である。）、ＣＨ３ＳＯ２Ｃｌ、ＣＦ３ＳＯ２Ｃｌ、（ＰｈＯ）２ＰＯ−Ｘ、（ＣＨ３ＣＨ２Ｏ）２ＰＯ−Ｘ、または（ＣＨ３Ｏ）２ＰＯ−Ｘで表される化合物がより好ましく、反応後の処理が容易である理由から特にＰＸ５が好ましい。これらの化合物Ａは容易に入手できる化合物である。
化合物Ｂ（Ｚ２Ｏ）におけるＺとしては、化合物ＡにおけるＺと同様の基が挙げられる。化合物Ｂとしては（Ｒ５ＣＯ）２Ｏ、（Ｒ５ＳＯ２）２Ｏが好ましく（ただし、Ｒ５は前記と同じ意味である。）、特に（ＣＨ３ＣＯ）２Ｏ、（ＰｈＣＯ）２Ｏ、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｏが好ましい。
本発明においては、化合物（１）に、化合物Ａまたは化合物Ｂを反応させる（以下、該反応の工程を第１工程という。）。第１工程の反応における生成物（以下、中間化合物という。）は、反応に用いた化合物（１）の構造や、化合物Ａや化合物Ｂの構造、反応条件等により変化しうる。本発明においては、これらの中間化合物は、必要に応じて単離してもよいが、該中間化合物を単離せずにつぎの第２工程におけるフッ素化反応を行ったとしても、中間化合物は目的とする含フッ素化合物（２）に導かれる。
通常の場合、化合物（１）と化合物Ａとの反応では、化合物（３）〜（７）から選ばれる１種以上の化合物が中間化合物として生成しうる。ただし、下式（３）〜（７）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｘ、およびＺは、反応に用いた化合物Ａに対応する。本発明においては、生成した中間化合物を取り出した後に、第２工程に導いても、これらの化合物を取り出さずに第２工程を行ってもよい。該中間化合物は１種であっても２種以上であってもよく、通常の場合には２種以上である。
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化合物（３）〜（７）としては、それぞれ化合物（３ａ）〜（７ａ）が好ましい。ただし、下式中のＸ、Ｚ、およびＲ４は上記と同じ意味であり、好ましい態様も同じである。
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一方、化合物（１）と化合物Ｂとの反応では、通常化合物（６）および／または化合物（７）が中間化合物として生成する。ただし、下式（６）および下式（７）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＺは、反応に用いた化合物Ｂに対応する。本発明においては、生成した中間化合物を取り出した後に、第２工程に導いても、これらの化合物を取り出さずにフッ素化反応を行ってもよい。中間化合物は１種であっても２種であってもよく、通常の場合は２種以上の化合物であるのが好ましい。
化合物（１ａ）に化合物Ｂを反応させた場合の中間化合物としては、化合物（６ａ）および化合物（７ａ）から選ばれる１種以上の化合物が好ましく、通常は化合物（６ａ）および化合物（７ａ）であるのが好ましい。ただし、式中のＺ、およびＲ４は上記と同じ意味であり、好ましい態様も同じである。
また、上記化合物（３）〜（７）、特には化合物（３ａ）〜（７ａ）は、それぞれが互いに沸点が近い化合物であったり、それぞれが不安定な化合物であったりするため、通常の分離精製操作で分離しにくい傾向がある。しかし、本発明の方法によれば、仮に２種以上の中間化合物が生成したとしても、これらを取り出す必要はなく、そのまま次の第２工程に用いることができる。
ここで、生成した中間化合物を単離する必要はないが、通常の反応後に実施する後処理は行うのが好ましい。後処理の方法としては、反応溶媒の留去、溶媒による抽出、酸またはアルカリの水溶液および／または水による洗浄、結晶化、カラムクロマトグラフィー精製等が挙げられる。
反応に用いる化合物Ａおよび化合物Ｂの量は、それぞれ、化合物（１）に対して通常０．１〜１００倍モルが好ましく、特には１．０モル〜１０倍モルが好ましい。また、反応温度は、操作性等の面から通常は−５０〜２５０℃が好ましく、特には−２０〜２００℃の範囲が好ましい。また、反応時間は通常は０．１〜７２時間が好ましく、特には０．５〜４８時間が好ましい。反応圧力は反応温度により適宜変更され、該反応は液相反応で行うのが好ましいことから、０．０１ＭＰａ〜１０．００ＭＰａが好ましく、０．０８ＭＰａ〜３．００ＭＰａがより好ましい。
第１工程の反応は、溶媒の存在下で実施してもよい。溶媒としては、該反応において不活性な溶媒を、１種または２種以上用いることができる。溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン等の炭化水素系溶媒、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロホルム、クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、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、Ｎ−メチルピロリジノン等のアミド系溶媒、その他ジメチルスルホキシド、オキシ塩化リン、水等が挙げられる。
該溶媒としては、酢酸エチル、アセトニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、オキシ塩化リン、ヘキサン、トルエン、キシレン等が好ましい。溶媒を用いる場合の量は、後処理の容易さ等の理由から、化合物（１）の１ｇに対して０．５〜２００ｍＬが好ましく、特には１〜５０ｍＬが好ましい。
第１工程の反応は、塩基の存在下に行ってもよい。塩基としては、有機塩基であっても、無機塩基等であってもよい。有機塩基としては、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、モルホリン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン、ナトリウムメトキシド、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド等が挙げられる。無機塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩類、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩類、水素化ナトリウム等のアルカリ金属水素化物等が挙げられる。
塩基を用いる場合の量は、化合物（１）の１モルに対して通常は０．１モル〜２００モルが好ましく、特には０．２モル〜１００モルが好ましい。
つぎに本発明においては、フッ素化剤との反応（以下、該反応の工程を第２工程と記す。）を行う。第２工程では、第１工程における中間生成物が２種以上である場合も、これらを分離することなく用いうる。また、第１工程における生成物が２種以上である場合において、それらの比率等は特に限定せずに第２工程に用いうる。
第２工程は、フッ素化剤との反応であり、本発明におけるフッ素化剤はフッ素アニオンの作用によりフッ素化反応を起こす。第２工程における、フッ素アニオンを発生するフッ素化剤としては、ＨＦ、ピリジニウムポリハイドロジェンフルオリド、テトラブチルアンモニウムジハイドロジェントリフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、ＡｇＦ２、ＳｂＦ５、ＳｂＦ３、ＳｂＦ３Ｃｌ２、ＣｒＦ３、ＨｇＦ、ＨｇＦ２、ＲｂＦ、ＫＦ、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＫＳＯ２Ｆ、ＫＨＦ２、ＺｎＦ２、ＣａＦ２、ＣｓＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＡｓＦ３、ＢｒＦ３、ＩＦ５、ＩＦ７、ＮｂＦ５、ＴａＦ５等が挙げられる。これらのうち、価格が安く、後処理が容易であることから、ＨＦまたはＫＦが好ましく、ＨＦが特に好ましい。
フッ素化剤の量は、ＨＦ以外のフッ素化剤においては、第１工程の生成物の総モル数に対して通常０．１〜１００倍モルが好ましく、特に０．２〜５０倍モルが好ましい。ＨＦにおいては、第１工程の生成物の総質量に対して０．１〜５００倍質量が好ましく、特には０．５〜１００倍質量が好ましい。
第２工程の反応温度は、操作性等の面から通常は−５０〜２５０℃が好ましく、特には−２０〜２００℃が好ましい。該反応温度は一定である必要はなく、反応の進行にあわせて適宜調節するのが好ましい。また、第２工程の反応時間は通常０．１〜７２時間が好ましく、特には０．５〜４８時間が好ましい。反応圧力は反応温度により適宜変更され、該反応を液相反応として実施できる理由から、０．０１ＭＰａ〜１０．０ＭＰａが好ましく、０．０８ＭＰａ〜３．００ＭＰａが特に好ましく、とりわけ常圧付近の圧力が好ましい。さらに反応において塩化水素が発生する場合には、この塩化水素を随時除去することによってフッ素化反応が促進される理由から、反応系中を０．０１ＭＰａ以上にするのが好ましく、０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａにするのが特に好ましい。第２工程の反応はハステロイ製の反応容器またはフッ素樹脂で内面がライニングされた反応装置を用いて実施するのが好ましい。
第２工程の反応は、触媒の存在下で実施してもよい。触媒としてはルイス酸触媒が好ましい。ルイス酸触媒としては、以下の化合物が挙げられる。なお、以下においてハロゲン化金属におけるハロゲン原子は１種であっても２種以上であってもよく、臭素原子、塩素原子、またはヨウ素原子が好ましい。
ルイス酸触媒の例としては、ハロゲン化アルカリ金属、ハロゲン化アルカリ土類金属、ハロゲン化遷移金属、ハロゲン化シラン、ハロゲン化ゲルマニウム、ハロゲン化ホウ素、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、ハロゲン化スズ、ハロゲン化チタン、ハロゲン化鉛、ハロゲン化ビスマス、ハロゲン化アンチモン、ハロゲン化テルル、ハロゲン化セレン、ハロゲン化ゲルマニウム、ハロゲン化ニオブ、ＩＦ３、ＢＦ３、および金属酸化物が挙げられ、好ましくはハロゲン化３価アンチモン、ハロゲン化５価アンチモン、ハロゲン化３価アルミニウム、ハロゲン化３価クロム、ハロゲン化１価銀、ハロゲン化１価水銀、ハロゲン化２価水銀、ハロゲン化２価カルシウム、ハロゲン化３価ホウ素、ハロゲン化３価ヒ素、ハロゲン化２価マグネシウム、ハロゲン化２価ベリリウム、ハロゲン化５価ニオブ、ハロゲン化５価タリウム、ハロゲン化３価ルビジウム、ハロゲン化４価スズ、ハロゲン化４価チタン、酸化アルミニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。このうち反応性が高いことから、ＳｂＦ５、ＳｂＣｌ５、ＳｂＣｌ２Ｆ３、ＮｂＣｌ５、ＮｂＣｌＦ４、ＮｂＦ５、ＴａＦ５、ＴａＣｌ５、ＴａＣｌＦ４等が好ましい例として挙げられる。
ルイス酸触媒の使用量は、化合物（１）に対して通常０．１〜１００モル％が好ましく、特には０．２〜５０モル％が好ましい。また、触媒は、フッ素化剤と第１工程の生成物を混合した後に触媒を添加してもよく、フッ素化剤に触媒を添加した後に第１工程の生成物を添加してもよい。
第２工程の反応は、溶媒の存在下に実施してもよい。溶媒としてはフッ素化反応に不活性な溶媒から適宜選択される。溶媒は１種または２種以上を用いうる。
溶媒の例としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン等の炭化水素系溶媒、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＣＦＣ−２２、ＨＣＦＣ−１２４、ＨＦＣ−１２５、ＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１３４、ＨＣＦＣ−１２３、ＨＣＦＣ−１２４、ＨＣＦＣ−２２５等のクロロフルオロカーボン系溶媒またはフルオロカーボン系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル等のシアノ系溶媒、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、Ｎ−メチルピロリジノン等のアミド系溶媒、ジクロロベンゼン、クロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒、その他ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。
これらのうち第２工程の溶媒としては、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ヘキサン、トルエン、キシレン、ジオキサン、ＨＣＦＣ−２２５等が好ましい。また、溶媒を用いる場合の量は後処理等の点から、第１工程の生成物の１ｇあたり、０．１〜２００ｍＬが好ましく、特には１〜５０ｍＬが好ましい。
本発明の製造方法では、ジェミナルジフルオロ構造を有する含フッ素化合物（２）が得られる。含フッ素化合物（２）におけるＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ化合物（１）に対応し、前記のとおりの意味である。生成した含フッ素化合物（２）を含む反応粗生成物は、目的に応じて後処理を行うのが好ましい。後処理の方法としては、第１工程の場合と同様の後処理の方法が挙げられ、蒸留が好ましい。特にフッ素化剤としてＨＦを用いた場合には、余剰のＨＦを気化させてできるだけ除去した後に、中和することによって、ＨＦを除去した後に後処理を行うことが望ましい。
本発明の製造方法により得られる含フッ素化合物（２）は、香料、医薬品、農薬、化学薬品等として、またはこれらの中間体として有用な化合物である。特に含フッ素化合物（２ａ）は医薬品や農薬の中間体として有用な化合物である。
＜発明を実施するための最良の形態＞
以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらにより限定されない。
［例１］第１工程の反応例
窒素雰囲気下で五塩化リン（１３６ｇ、０．６５ｍｏｌ）とトルエン３２５ｍＬを混ぜ、氷水で冷却して温度を０〜１０℃の範囲に保ちながら、４−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチル（１１１ｇ、０．６５ｍｏｌ）を３０分間かけて滴下した。最初の懸濁状態から徐々に固体部分が溶解し、途中から完全に透明な溶液になった。滴下終了後、そのまま１０分間撹拌を続け、ガスクロマトグラフィーにより原料の消失を確認した。反応フラスコに蒸留装置を取りつけ、減圧下で内容物を半分以上留去した（３６９ｇ）。フラスコ内に残った１９０ｇの油状物をトルエンで希釈して、水２００ｍＬ、塩化ナトリウム水溶液５０ｍＬ、水５０ｍＬで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥してエバポレーターで濃縮し、さらに真空下で減圧乾燥して１４６ｇの赤褐色油状物を得た。赤褐色油状物中には、４−クロロ−３−シクロヘキセンカルボン酸エチル、４，４−ジクロロシクロヘキサンカルボン酸エチルおよびトルエンがそれぞれ５２％、２８％、および２０％で含まれていた。
［例２］第２工程の反応例
２００ｍＬハステロイオートクレーブに減圧下で無水フッ化水素（６０ｇ、３ｍｏｌ）を導入し、そこに五塩化アンチモン（３ｇ、０．０１ｍｏｌ）を０．５ＭＰａの窒素圧で加え、室温で１時間撹拌した（２３４ｒｐｍ）。その間内圧が０．１５ＭＰａから０．１７ＭＰａに上昇した。その状態で、上記塩素化生成物（１８．８ｇ、７５．２ｍｍｏｌ）を０．６ＭＰａの窒素圧で３回に分けて加え、内圧が０．３ＭＰａとなり、内温が１４℃から２１℃に上昇した。室温で１時間撹拌したところ、内温が１６℃まで下がり、内圧が０．３２ＭＰａに上昇した。３０分かけて内温を５０℃まで加熱し、１時間加熱した。内圧が０．４ＭＰａになったらニードル弁を開放して０．３ＭＰａまで内圧を下げる操作を６回繰り返した。内圧の上昇が見られなくなった後、５０℃に加熱して過剰のフッ化水素を追い出し、オートクレーブを開けて内容物を氷で冷やした炭酸水素カリウム水溶液に加えた。酢酸エチルで抽出した後有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで濃縮して、１５．１３ｇの黒褐色油状物を得た。上記油状物を減圧蒸留し、４，４−ジフルオロシクロヘキサンカルボン酸エチル（２ｇ、ガスクロマトグラフィーによるピーク面積から計算される純度は９９％以上。）を得た。
１Ｈ−ＮＭＲ  δ（ｐｐｍ）：１．２６（３Ｈ，ｔ），１．７〜２．５（９Ｈ，ｍ），４．１４（２Ｈ，ｑ）．
１９Ｆ−ＮＭＲ  δ（ｐｐｍ）：−９４．９（ｄ），−１００．１（ｄ）．
＜産業上の利用の可能性＞
本発明の製造方法によれば、入手容易なカルボニル化合物を原料として、２工程の反応で、ジェミナルジフルオロ構造を有する含フッ素化合物を効率的にかつ位置選択的に製造することができる。本発明の方法では、第１工程において２種以上の中間生成物が生成したとしてもこれらを分離することなく次の工程を実施することが可能であり、第２工程の生成物からは、高純度の含フッ素化合物が得られる。したがって、製造工程の過程において、または生成物において、複雑な分離操作をすることなしに、高純度の含フッ素化合物が得られる。またフッ素化反応はＨＦ等を用いて実施でき、従来の方法よりも製造コストが安くできることから有利であり、工業的に有用な製造方法となりうる。
【国際調査報告】
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