JPH0643401B2 - Ｎ―フルオロピリジニウムピリジンヘプタフルオロジボレート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は１９８９年５月１２日に出願された出願番号第
３５１，１１５号の一部継続出願である。

本発明はＮ−フルオロピリジニウムピリジンヘプタフル
オロジボレートに関するものである。

多数のフッ素化試薬が当技術分野で知られている。ある
種類のフッ素化試薬は求電子性フッ素化試薬として知ら
れている。この種類のフッ素化試薬はＯ−ＦまたはＮ−
Ｆ結合を含む構造を特色とする。Ｎ−Ｆ結合を含む求電
子性フッ素化試薬には下記のものが含まれる：１−フル
オロ−２−ビリドン、プリントン（Ｓ．Ｔ．Ｐｕｒｒｉ
ｎｇｔｏｎ）らにより教示，“１−フルオロ−２−ピリ
ドン：有用なフッ素化試薬”，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｇｈｅｍ．
４８，７６１（１９８３）；Ｎ−フルオロ−Ｎ−アルキ
ルスルホンアミド、バーネット（Ｗ．Ｅ．Ｂａｒｎｅｔ
ｔｅ）により教示，“Ｎ−フルオロ−Ｎ−アルキルスル
ホンアミド：カルバニオンのフッ素化に有用な試薬”，
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０６，４５２（１９８
４）；Ｎ−フルオロキヌクリジニウムフルオリド、バン
クス（Ｒ．Ｅ．Ｂａｎｋｓ）らにより教示，“Ｎ−フル
オロキヌクリジニウムフルオリドによる求電子性フッ素
化”，Ｊ．ｏｆ Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ．３２，
４６１（１９８６）；ならびにＮ−フルオロピリジニフ
ム塩、ウメモト（Ｔ．Ｕｍｅｍｏｔｏ）らにより教示，
“Ｎ−フルオロピリジニウムトリフレートおよびその同
族体、ピリジン核およびハロゲン原子の第１の安定な塩
類”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２７
（２８），３２７１（１９８６）。

Ｎ−フルオロピリジニウム塩は各種有機化合物をフッ素
化する能力をもつ安定なフッ素化試薬であることが示さ
れている。たとえばウメモト（Ｔ．Ｕｍｅｍｏｔｏ）
ら，“Ｎ−フルオロピリジニウムトリフレートおよびそ
の誘導体：有用なフッ素化試薬”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒ
ｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２７（３７），４４６５（１９
８６）には、これらの塩類が芳香族化合物をフッ素化
し、およびエノールシリルエーテル類をα−フルオロケ
トンに転化するのに有用であると報告されている。ウメ
モト（Ｔ．Ｕｍｅｍｏｔｏ）ら，“Ｎ−フルオロピリジ
ニウム塩の塩基開始型反応；反応性種として報告される
新規な環状カルベン”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ２８（２４），２７０５（１９８７）に
は、Ｎ−フルオロピリジニウム塩を有用なピリジン誘導
体、たとえば２−クロロピリジンに転化することもでき
ると報告されている。

しかしＮ−フルオロピリジニウム塩はそれらの一般的製
法が危険であるため不利である。上記ウメモトらの最初
の報文により教示されるように、フッ素をまず低温でピ
リジンまたは置換ピリジンと反応させてピリジンジフル
オリドを得る。第２工程でこのピリジンジフルオリドを
Ｎ−フルオロピリジニウム塩に転化する。Ｎ−フルオロ
ピリジニウムテトラフルオロボレートおよびその製法を
下記に示す： 欧州特許出願公開第２０４，５３５号明細書も参照され
たい。当業者に知られているようにピリジンジフルオリ
ドは本来不安定であり、０℃以下の温度ですら急激に分
解することが知られている。上記の製法を大規模に採用
した場合、ピリジンジフルオリドの製造は一時的であっ
ても極めて危険になるであろう。

上記の危険性に対応して、本発明者らはフッ素をピリジ
ン−三フッ化ホウ素コンプレックスと反応させることに
より、分離しうる量のピリジンジフルオリドの生成なし
にＮ−フルオロピリジニウムテトラフルオロボレートを
製造することを試みた。得られた生成物は全く予想外の
ものであった。

発明の要約 得られた生成物は下記の新規化合物である： この新規化合物はＮ−フルオロピリジニウムピリジンヘ
プタフルオロジボレートと呼ばれるであろう。上記ウメ
モトらの最初の報文により教示されるＮ−フルオロピリ
ジニウムテトラフルオロボレートと異なり、本発明化合
物はさらに１個のピリジン環を含み、テトラフルオロボ
レート基ではなくヘプタフルオロジボレート基を含む。
またウメモトらはＮ−フルオロピリジニウムテトラフル
オロボレートは９０−９１℃の融点をもつと報告してい
るが、本発明の新規化合物は１９６−１９７℃の融点を
もつ。

本発明化合物はフッ素化剤として有用であり、現在用い
られているフッ素化剤Ｎ−フルオロピリジニウムトリフ
レートより安価である。本発明化合物の他の利点は、ピ
リジンジフルオリド中間体に伴う製造の危険性が排除さ
れ、本発明化合物はより好都合な温度で製造しうること
である。

分離しうる量のピリジンジフルオリドの生成なしにＮ−
フルオロピリジニウムテトラフルオロボレート系塩を製
造する本発明者らの試みに際して、本発明者らがフッ素
を３，５−ジクロロピリジン−三フッ化ホウ素コンプレ
ックスと反応させた点を留意すべきである。上記ウメモ
トらの報文の教示に基づいて予想された前記欧州特許出
願明細書の例４５に示される３，５−ジクロロ−Ｎ−フ
ルオロピリジニウムテトラフルオロボレート、本発明化
合物の塩素化型などは生成しなかった。これはさらに本
発明のＮ−フルオロピリジニウムピリジンヘプタフルオ
ロジボレートの意外性を証明する。

本発明の他の利点は、以下の説明および特許請求の範囲
の記載から明らかになるであろう。

好ましい形態の詳細な説明 本発明のＮ−フルオロピリジニウムピリジンヘプタフル
オロジボレートは、フッ素を、欲剤に溶解したピリジン
−三フッ化ホウ素と約−４０℃から約＋３５℃までの温
度で反応させることにより製造される。本発明化合物を
製造するためには市販のピリジン−三フッ化ホウ素を使
用するか、またはピリジン−三フッ化ホウ素は単にＢＦ
_３をピリジン上に導通することにより製造しうる。

かなりの量のピリジン−三フッ化ホウ素を溶解し、フッ
素に対して不活性であり、かつ生成物に対して非反応性
である溶剤がここでは有用である。有用な溶剤の一例は
アセトニトリルである。好ましくは溶剤は市販のアセト
ニトリルである。

好ましくは、溶解したピリジン−三フッ化ホウ素は約−
２５℃から約＋２５℃まで、より好ましくは約−５℃か
ら約＋２５℃までの温度である。

次いで市販のフッ素を溶液に吹き込む。安全性の理由か
ら、フッ素を市販の窒素で希釈することが有利である。
窒素の使用量に対して、フッ素の使用量は約５−３５重
量％、より好ましくは約１０−２０重量％である。一般
に約１モル当量のフッ素がアセトニトリル中のピリジン
−三フッ化ホウ素に添加される。１モル当量より多いフ
ッ素の添加はフッ素を浪費し、一方１モル当量より少な
いフッ素の添加はピリジン−三フッ化ホウ素を浪費す
る。

本発明の実施例１に報告するように、７ｇのピリジン−
三フッ化ホウ素を５０ｍＬのアセトニトリルに溶解し、
そしてフッ素と反応させて、生成物収率６６％が得られ
た。その際本発明者らは、スケールアップした場合これ
より多い量のピリジン−三フッ化ホウ素を用いると収率
が低下することを見出した。

次いで本発明者らは、本発明の反応を水の存在下で行う
ことにより生成物収率が予想外に改良されることを偶然
に見出した。市販の溶剤は水を含有する可能性があるの
で、溶剤は水の供給源として役立つであろう。たとえば
市販のアセトニトリルの一試料は０．２２重量％の水、
すなわち１００ccのアセトニトリル中に約１７０μｌの
水を含有していた。市販のアセトニトリルの他の試料は
０．００５重量％、すなわち１００ccのアセトニトリル
中に約４μｌの水を含有していた。溶剤が不十分な量の
水を含有するか、または水を含有しない場合は、下記の
通り要求される全量の水に達するために水を添加しなけ
ればならない。

従って、好ましくはフッ素を水の存在下で、溶剤に溶解
したピリジン−三フッ化ホウ素と反応させる。好ましく
は、存在する水の全量は出発ピリジン−三フッ化ホウ素
のｇ当たり約２−約１２μｌである。出発ピリジン−三
フッ化ホウ素のｇ当たり約２０μｌより多い水の使用は
ピリジンＢＦ₄塩を沈殿させ、これは目的生成物をもた
らさず、かつ目的生成物を汚染させる。より好ましくは
存在する水の全量は出発ピリジン−三フッ化ホウ素のｇ
当たり約３−約８μｌであた、極めて好ましくはｇ当た
り約４−約６μｌである。

水は数種の異なる方法で反応混合物に添加することがで
きる。たとえば溶剤に溶解したピリジン−三フッ化ホウ
素にフッ素との反応前に水を添加することができる；こ
の水の添加法はピリジンＢＦ₄塩の沈殿が生じる可能性
があるため望ましくない。他の例として、窒素流または
空気流を水に吹き込み、ついでこの湿潤したガスを反応
器に導通して、定常的ではあるが極めて低速で水を連続
供給することができる；湿潤ガスの流量は、反応器中に
出発ピリジン−三フッ化ホウ素に対し要求される量の水
を供給し、かつフッ素質量流量により指示される反応速
度を提供すべく調整される。他の好ましい方法において
は、水を漸増添加し、水の漸増添加速度はフッ素質量流
量により決定される；このような漸増添加は連続的また
は断続的に行うことができる。極めて好ましくは、各漸
増添加量は出発ピリジン−三フッ化ホウ素のｇ当たり水
約０．３−約２．０μｌである。

本発明者らは、アセトニトリル中においてＮ−フルオロ
ピリジニウムピリジンヘプタフルオロジボレート生成物
がピリジン−三フッ化ホウ素より溶解性が低いことも見
出した。ピリジン−三フッ化ホウ素対アセトニトリルの
比率が大きすぎる場合、生成物は溶液から排除され、フ
ッ素の流れを妨害し、従って反応を妨害する。好ましく
はピリジン−三フッ化ホウ素ｇ対アセトニトリルccの比
率は０．８を越えるべきでない。

フッ素の取り込みは、反応器からの排出ガス流を水中の
ヨウ化カリウム溶液を入れたバブラーに導通することに
より簡便に探知することができる。フッ素の取り込みが
停止するとフッ素は反応器を通過し、直ちにバブラー内
のヨウ化カリウムと反応してヨウ素を放出し、これがほ
とんど無職の溶液を暗褐色に変化させる。

Ｎ−フルオロピリジニウムピリジンヘプタフルオロジボ
レートはフッ素化剤として有用である。この化合物は下
記を含む有機化合物のフッ素化に有用である：脂肪族化
合物、たとえば１−オクチルマグネシウムブロミドおよ
びエノレート誘導体、たとえば３−ペンタノンエノール
アセテート；非環式化合物、たとえば１−モルホリノ−
１−シクロヘキセン、１−モルホリノ−１−シクロペン
テン、２−カルボエトキシシクロペンタノンおよびシク
ロヘキサノントリメチルシリルエノールエーテル；なら
びに芳香族化合物、たとえばベンゼンおよびアニソー
ル。フッ素化脂肪族化合物は薬剤を含めた多数の用途に
有用であり、一方フッ素化芳香族化合物は薬剤用および
農業用化合物の中間体を含めた多数の用途に有用であ
る。

従って本発明は、Ｎ−フルオロピリジニウムピリジンヘ
プタフルオロジボレートをフッ素化剤として用いること
による有機化合物のフッ素化法を提供する。本発明によ
る有機化合物のフッ素化法は、Ｎ−フルオロピリジニウ
ムピリジンヘプタフルオロジボレートを溶剤中の有機化
合物と反応させることによる。好ましくは、溶剤は塩化
メチレンまたはアセトニトリルである。

本発明を以下の実施例によってより詳細に説明する。こ
れらは本発明を限定するものではない。

実施例１ 実施例１はＮ−フルオロピリジニウムピリジンヘプタフ
ルオロジボレートの製造を目的とする。

ピリジン−三フッ化ホウ素コンプレックス（７ｇ，０．
０４７７ｍｏｌ）を５０ｍＬのアセトニトリルに氷浴温
度で溶解した。窒素（６８cc／分）で希釈したフッ素
（８cc／分）を３時間吹き込んだ（０．０５４ｍｏｌの
フッ素）。添加終了後、溶液を四塩化炭素により摩砕処
理し、冷却して５．２ｇの桃色固体を得た。アセトンか
ら再結晶して黄褐色結晶を得た。融点１９６−７℃。元
素分析：計算値（Ｃ₁₀Ｈ₁₀Ｂ₂Ｆ₈Ｎ₂）：Ｃ，３６，２
０；Ｈ，３．０４；Ｎ，８．４４；実測値：Ｃ，３６．
７５；Ｈ，３．３９；Ｎ，８．０６。分子量：ヨウ素滴
定法による，計算値：３３１．６；実測値：３２３。¹⁹
Ｆ ＮＭＲ：ＣＦＣ１_３から下流に４８．２ｐｐｍ（１
Ｆ）およびＣＦＣ１_３から上流に１５０．１ｐｐｍ
（７Ｆ）；^１Ｈ ＭＮＲ：ＣＨ_３ＣＮ：９．２４（ｄ
ｄ，２Ｈ），８．５−８．８（ｍ，４Ｈ），７．９−
８．４（ｍ，４Ｈ）ｐｐｍ；¹¹Ｂ ＮＭＲ：ＮＨ_４ＢＦ
₄に対して−．１２ｐｐｍ；¹³Ｃ ＮＭＲ：１４８．
８，１４８．０，１４２．７，１３７．３，１３１．３
および１２８．８ｐｐｍ。

実施例２−９はＮ−フルオロピリジニウムピリジンヘプ
タフルオロジボレートをフッ素化剤として用いることに
よる各種有機化合物のフッ素化を目的とする。

実施例２ 実施例１により得た試薬（０．２５ｇ）および２ｍＬの
ベンゼンを１５ｍＬの塩化メチレン中で一晩還流した。
フルオロベンゼンの存在はＧＣ−ＭＳにより指示され
た。

実施例３ アニソール（０．１ｇ）および実施例１により得た試薬
０．２５ｇをＣＨ₂Ｃｌ₂中で還流した。７時間後に、ア
ニソールの２０％が２−フルオロ−および４−フルオロ
アニソールの１：１混合物に転化された。２４時間の還
流ののち、転化率は７０％であった。

実施例４ ４０ｍＬの乾燥アセトニトリルに溶解した、実施例１に
より製造したフッ素化試薬（９．９５ｇ，３０ｍｍｏ
ｌ）を、１５ｍＬの乾燥アセトニトリル中の１−モルホ
リノ−１−シクロヘキサン（３．３５ｇ，２０ｍｍｏ
ｌ）の溶液に、３５℃以下の温度を維持する速度で徐々
に転化した。次いで混合物を室温でさらに６時間撹拌し
た。２Ｎ ＨＣｌ（２５ｍＬ）水溶液を転化し、混合物
を１時間還流した。冷却した混合物を５０ｍＬの水で希
釈し、３５ｍＬの塩化メチレンで３回抽出した。有機相
を合わせて乾燥させ（ＭｇＳＯ₄）、溶剤を除去する
と、３−フルオロシクロヘキサノンを含有する残渣が残
され、これをクロマトグラフィーにより精製した。

実施例５−９ 下記の有機化合物および実施例１により得た試薬０．２
５ｇを塩化メチレン中で還流して、フッ素化有機化合物
を製造した。

実施例 有機化合物 ５ １−モルホリノ−１−シクロペンテン ６ ２−カルボエトキシシクロペンタノン ７ シクロヘキサノントリメチルシリルエノールエーテ
ル ８ ３−ペンタノンエノールアセテート ９ １−オクチルマグネシウムブロミド 実施例２−９は上記試薬が芳香族および脂肪族化合物を
フッ素化することを示す。

実施例１０ この例は本発明化合物中にＮ−フルオロピリジニウムカ
チオンが存在することにつき、さらに化学的証拠を提示
する。

実施例１により得たフッ素化試薬（０．５ｇ）を、１ｇ
のＫＦを含有する５ｍＬのアセトニトリル中で１時間還
流した。反応混合物からピリジン、２−フルオロピリジ
ンおよび２−アセトアミドピリジンの存在がＧＣ−ＭＳ
により同定された。後２者の生成物はウメモト（Ｔ．Ｕ
ｍｅｍｏｔｏ）ら，“Ｎ−フルオロピリジニウム塩の塩
基誘導性分解による２−フルオロピリジンの製造”，
Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５４，１７２６（１９８９）に
より報告されるＮ−フルオロピリジニウム塩の挙動と一
致する。

比較例 この比較例は、スケールアップに際して生成物収率を高
めるためにピリジン−三フッ化ホウ素とフッ素の反応中
に水を添加することの利点を示す。

反応器に８０．０ｇのピリジン−三フッ化ホウ素および
３２０ｍＬのアセトニトリルを装填し、Ｎ₂でパージし
た。反応器を氷浴に装入し、撹拌された溶液中にＮ₂中
の１０％Ｆ₂（Ｖ／Ｖ）混合物を２００cc／分の速度で
吹き込んだ。約３時間の添加ののち、反応により生じた
廃ガスはヨウ化カリウムトラップを暗色に変化させ、こ
れは反応にＦ₂が吸収されていないことを示した。反応
器内容物を冷却し、四塩化炭素を添加した：この添加に
より白色結晶が沈殿した（クロップ１）。これらの結晶
を採取し、２５℃で数時間真空乾燥した（融点１９２−
１９４℃）。¹Ｈおよび¹⁹Ｆ ＮＭＲは生成物の存在を
示した。上記クロップ１からの濾液にさらに四塩化炭素
を添加し、これにより第２クロップ（クロップ２）の結
晶が沈殿した。これらの結晶を採取し、上記により乾燥
させて融点１９４−１９７℃の固体を得た。この場合も
¹Ｈおよび¹⁹Ｆ ＮＭＲは生成物の存在を示した。クロ
ップ１およびクロップ２の全収率は２４．９％であっ
た。

実施例１１ 反応器に８０．０ｇのピリジン−三フッ化ホウ素コンプ
レックスおよび３００ｍＬのアセトニトリルを装填し、
Ｎ₂でパージした。反応器を氷浴に装入し、撹拌された
溶液中にＮ₂中の１０％Ｆ₂（Ｖ／Ｖ）混合物を２００cc
／分の速度で吹き込んだ。２．５時間後に、反応により
生じた廃ガスはヨウ化カリウム溶液を暗色に変化させ、
これはＦ₂がもはや吸収されていないことを示した。次
いで１００μｌの水を添加し、新たなヨウ化カリウムト
ラップを設置してフッ素化を再開した。反応物はＦ₂を
１．５時間吸収し、この時点でトラップは暗色化した。
反応物に５０μｌの水を添加し、フッ素化を再開した。
１．５時間でＦ₂はもはや吸収されなかった。さらに２
回、各５０μｌの水を添加し、次いでその都度Ｆ₂を添
加、吸収させた。反応液を冷却し、Ｒ−１１３を添加し
てほぼ白色の結晶を沈殿させ、これを２５℃で数時間真
空乾燥した。クロップ１については収量は４７．３ｇ、
すなわち５２．４％であり、融点は１９２−１９４℃で
あった。濾液を同様に処理して第２クロップの結晶を生
成させ、これを濾過および真空乾燥した。収量は２７．
０ｇであり、融点は１５０−１８０℃であった。両クロ
ップにおいて¹Ｈおよび¹⁹Ｆ ＮＭＲは生成物を立証し
た。クロップ２は若干の不純物を示した。

以上、本発明をその好ましい形態につき詳述したが、特
許請求の範囲に定めた本発明の範囲から逸脱することな
く変更および修正をなしうることは明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シア，ジョージ・アンソニー アメリカ合衆国ニューヨーク州14120，ノ ース・トナワンダ，オクトーバー・レーン 71 (72)発明者 ワグナー，ウィリアム・ジョセフ アメリカ合衆国ニューヨーク州14075，ハ ンブルグ，ロバーツ・ロード エス―5419

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】