有機合成におけるトリホスゲンの応用

1.サンホスゲンの紹介

固体ホスゲンはトリホスゲンとも呼ばれます。化学名はビス（トリクロロメチル）カーボネート[ビス（トリクロロメンチル）カーボネート]で、略称はBTC（構造式は図1を参照）で、ホスゲンの理想的な代替品です。ホスゲンとジホスゲンは、医薬品、農薬、有機中間体、ポリマー材料の合成に広く使用されています。しかし、安全性が低いため、その使用範囲は大きく制限されています。ホスゲンとジホスゲンは沸点が低く、揮発性が高く、毒性が強いため、多くの国で禁止または制限されています。

トリホスゲンは1880年に初めて発見されました。BTCは刺激臭のある白い結晶で、相対分子量は296.75、融点は79〜83℃、沸点は203〜206℃です。エーテル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ヘキサンなどの有機溶媒に溶けます。室温では、BTCの表面蒸気圧は極めて低く、熱安定性が高く、蒸留温度でも分解はわずかです。そのため、業界では一般的な有毒物質として扱われています。関与する化学反応は多くの場合非常に穏やかで、選択性が強く、収率が高いです。現在、炭酸塩、クロロアルカン、酸塩化物、酸無水物、尿素、ポリヘテロ環の合成に広く使用されています。

本稿では、主にトリホスゲンの合成と近年の有機合成におけるその実用化について紹介し、まとめます。

2. トリホスゲンの合成

現在、BTC の製造方法は主にバッチ法と連続法であり、そのメカニズムは光触媒によるジメチルカーボネートの塩素化反応です。

2.1 バッチ方式

ジメチルカーボネートを四塩化炭素に溶解し、光の下で塩素ガスを20時間以上連続的に通すと、フリーラジカル反応が発生します。反応終了後、四塩化炭素を蒸留して回収し、機械的に使用すると、95％以上の収率で白色結晶のBTCが得られます。

2.2 連続法

連続法は2つの反応を基本とし、必要に応じてBTC、ジメチルカーボネート、塩酸の3つの製品を得ることができるため、BTCを製造するための理想的なプロセスです。

3. トリホスゲンの応用

トリホスゲンは、より低温で求核剤とホスゲン化反応を起こすことができ、トリホスゲン 1 分子はホスゲン 3 分子に相当し、精密有機合成において多くの用途があります。

3.1 BTCとヒドロキシル化合物の反応

3.1.1 BTCはさまざまなヒドロキシ化合物と反応してクロロホルム酸生成物を生成することができる

3.1.2 形成されたクロロホルム酸中間体は、過剰のヒドロキシル化合物と結合して炭酸塩生成物を得ることができる。

3.1.3 トリホスゲンは、隣接ジオールと反応して環状炭酸塩を形成することもできる。これは、ヒドロキシル官能基の保護と同等である。

3.1.4 トリホスゲンは、穏やかな条件下で塩素化反応を行うことができる優れた塩素化試薬でもある。

3.1.5 アルコールによる酸化でアルデヒドとケトンが生成する

3.2. BTCとカルボン酸化合物の反応

3.2.1 酸塩化物の生成

3.2.2 無水物の形成

カルボン酸分子はテトラヒドロフランと酢酸エチル中の 1/6 BTC と反応して酸無水物を形成できます。

3.3 BTCとアミノ化合物の反応

3.3.1 第一級アミンによるイソシアネートの形成

イソシアネート化合物は、ポリベンジリデンポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの重要なポリマー材料の一種です。イソシアネートは、過剰のアミンと尿素化合物を形成することができ、農薬や医薬品中間体に広く存在しています。

3.3.2 BTCと第二級アミンによる酸塩化物誘導体の生成

1996 年、カウフマンはプロリンを原料として、BTC で保護されたアミノ基を使用してキラルアミノ酸前駆体を調製しました。

また、過剰な第二級アミンで尿素中間体を生成し、その後有機金属試薬と反応して対応するケトンを生成することもできます。

3.4 BTCと二官能性化合物から複素環式化合物を形成する

3.4.1 BTCとN,N二官能性化合物の反応

化合物に第一級アミン、第二級アミン、カルボキシル基が同時に存在する場合、BTC は第一級アミンに対する選択性が高く、第二級アミンとカルボキシル基を保護する必要がありません。

3.4.2 BTCとN,O二官能性化合物との反応

3.5 BTCとN-ホルムアミドはイソシアニドまたはイミンを形成する

3.6 BTCとアルドキシムまたはアミドはニトリル化合物を形成する

3.7 BTCと芳香族化合物のFC反応

参照:

[1] 邢 鳳蘭. ホスゲンの代わりにトリホスゲンで合成した一連の化合物の研究と応用 [J], Fine and Specialty Chemicals, 2006, 14(21): 11

[2] 王正平、劉天才「トリホスゲンの合成と応用[J]」、化学産業の進歩、2002年、21(3):172

[3] 廖連安、趙世才「トリホスゲンの合成と応用[J]」、化学生産技術、1998年、4:33

[4] Lv Feng、Liu Yuting、Zou Jing、Zhang Dade、Yao Zuguang [J]、情報記録資料、2004、5(3)​​: 21

[5] Eekert, H., Forster, R. Angew. Chem., int. Ed, 1987, 922. [6] Jones, SS, et al. US 4321399(1990)