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WO2017033955A1 - ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法 - Google Patents

ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法 Download PDF

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WO2017033955A1
WO2017033955A1 PCT/JP2016/074598 JP2016074598W WO2017033955A1 WO 2017033955 A1 WO2017033955 A1 WO 2017033955A1 JP 2016074598 W JP2016074598 W JP 2016074598W WO 2017033955 A1 WO2017033955 A1 WO 2017033955A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
formula
production method
reaction
derivative
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/074598
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English (en)
French (fr)
Inventor
貢 笠川
安田　新
祐 小野崎
聡史 河口
直輝 市野川
勇佑 冨依
卓志 秋谷
Original Assignee
旭硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭硝子株式会社 filed Critical 旭硝子株式会社
Priority to JP2017536454A priority Critical patent/JP6677255B2/ja
Publication of WO2017033955A1 publication Critical patent/WO2017033955A1/ja

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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/48—Preparation of compounds having groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/30—Compounds having groups
    • C07C43/303—Compounds having groups having acetal carbon atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
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    • C07C69/653—Acrylic acid esters; Methacrylic acid esters; Haloacrylic acid esters; Halomethacrylic acid esters
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    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/60—Preparation of compounds having groups or groups

Definitions

  • the present invention relates to a novel method for producing a halogenated acrylate derivative.
  • ⁇ -Fluoroacrylic acid esters which represent halogenated acrylic acid ester derivatives, are useful as synthetic intermediates for drugs, polymers, optical materials, paints, semiconductor resist materials, etc., or as monomers of functional polymers.
  • thionyl chloride is used to convert 3-hydroxy-2-fluoropropionic acid ester to 3-chloro-2-fluoropropionic acid ester, from which hydrogen chloride is eliminated and 2
  • Patent Document 1 using -fluoroacrylic acid ester is known.
  • Patent Document 2 discloses a method in which an ethylene derivative is led to a cyclopropane derivative using potassium t-butoxide and a large excess of chlorofluorocarbon, and this is decomposed to produce ⁇ -fluoroacrylic acid ethyl ester.
  • a method for synthesizing an ethylene derivative used in Patent Document 2 1,1-diethoxy-2-bromoethane is allowed to act on potassium t-butoxide to remove hydrobromic acid, and 1,1-diethoxyethene is obtained.
  • the method to obtain is known (nonpatent literature 1).
  • Patent No. 5628305 European Patent Publication No. 0127920
  • Patent Document 1 is industrially disadvantageous in that thionyl chloride needs to be used and highly corrosive hydrogen chloride is generated. Also, it is industrially disadvantageous in that F 2 (fluorine gas), which is difficult to handle, is used for preparing the raw material 3-hydroxy-2-fluoropropionic acid ester.
  • the method of Patent Document 2 is also industrially disadvantageous because it uses expensive potassium t-butoxide and a large excess of chlorofluorocarbon.
  • the method of Non-Patent Document 1 cannot be an industrially economical production of ethylene derivatives in that expensive potassium t-butoxide needs to be used and highly corrosive hydrogen bromide is generated.
  • the present inventors have found a novel method for producing a halogenated acrylic ester derivative that achieves high conversion, high selectivity, and high yield, and is excellent in terms of industrial economy, and a useful intermediate therefor. .
  • a compound represented by the following formula (1) and having a boiling point of 500 ° C. or lower is subjected to a de-R 3 OH reaction in the presence of a solid catalyst in a gas phase: A method for producing an ethene derivative represented by 2).
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group essentially comprising a carbon atom, or R 1 and R 2 together form a ring with the carbon atom to which they are attached.
  • R 3 represents a monovalent group from which the group R 3 O can be removed by a de-R 3 OH reaction
  • R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group essentially comprising a carbon atom.
  • R 1 and R 2 are both hydrogen atoms
  • R 3 , R 4 and R 5 are each independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyl group having a substituent, or a substituent.
  • the solid catalyst is a catalyst containing at least one selected from the group consisting of zirconia, alumina, zeolite, and zinc oxide.
  • the solid catalyst is a catalyst containing zinc oxide.
  • the solid catalyst is at least one solid catalyst selected from natural minerals, molecular sieves, carbon black, metal chloride, metal fluoride, metal sulfate, metal sulfide, and metal phosphate [1] to [5]
  • the ethene derivative represented by the formula (2) is obtained by the production method according to any one of [1] to [10], and the ethene derivative is converted to the following formula in the presence of a basic compound and a phase transfer catalyst.
  • a cyclopropane derivative represented by the formula (4) and a propene derivative represented by the following formula (8) are obtained by the production method according to any one of [11] to [18].
  • a halogenated acrylate derivative can be produced from an inexpensive and readily available raw material through a novel and useful intermediate with high conversion, high selectivity and high yield.
  • alkyl group means a linear or branched monovalent saturated hydrocarbon group.
  • the alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, still more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, tert -Pentyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, neohexyl group and the like.
  • the “alkyl group” may be a monovalent saturated hydrocarbon group partially having a ring structure. For example, a cycloalkylalkyl group etc. are mentioned.
  • “Cycloalkyl group” means a cyclic monovalent saturated hydrocarbon group.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, still more preferably 3 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 3 to 6 carbon atoms.
  • the number of ring structures in the cycloalkyl group may be one or two or more. In the case of two or more, it has a condensed polycyclic structure, a bridged ring structure or a spiro ring structure.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like.
  • alkenyl group means a group in which any carbon-carbon single bond of the alkyl group (excluding a methyl group) is replaced with a carbon-carbon double bond.
  • the alkenyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 2 to 6 carbon atoms.
  • alkenyl groups include ethenyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-methyl-1-ethenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 2-methyl-1-propenyl Group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-ethylethenyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group, 1-hexenyl group and the like.
  • the “cycloalkenyl group” means a group in which any carbon-carbon single bond of the cycloalkyl group is replaced with a carbon-carbon double bond.
  • the number of ring structures in the cycloalkenyl group may be one or two or more. In the case of two or more, it has a condensed polycyclic structure, a bridged ring structure or a spiro ring structure.
  • the cycloalkenyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, still more preferably 3 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 3 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the cycloalkenyl group include 1-cyclopentenyl group, 2-cyclopentenyl group, 3-cyclopentenyl group, 1-methyl-2-cyclopentenyl group, 1-cyclohexenyl group, 2-cyclohexenyl group, 3- A cyclohexenyl group etc. are mentioned.
  • Alkynyl group refers to any carbon-carbon single bond of the alkyl group (excluding a methyl group) or any carbon-carbon single bond or carbon-carbon double bond of the alkenyl group. It means a group replaced with a carbon triple bond.
  • the alkynyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 2 to 6 carbon atoms.
  • alkynyl group examples include ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 1-methyl-2-propynyl group, 1-pentynyl group, 1-pentynyl group, A hexynyl group etc. are mentioned.
  • Alkoxy group means a group in which the alkyl group is bonded to an etheric oxygen atom (—O—).
  • the structure of the alkoxy group is preferably linear or branched.
  • the alkoxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, still more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • alkoxy group examples include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentyloxy group, and an n-hexyloxy group.
  • Aryl group means a monocyclic or bicyclic or higher aromatic hydrocarbon group.
  • the aryl group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, still more preferably 6 to 14 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, o-, p- or m-tolyl group, naphthyl group, phenanthrenyl group, anthracenyl group, fluorenyl group and the like.
  • Heteroaryl group means an aromatic group having one or more heteroatoms. As a hetero atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom are preferable.
  • the heteroaryl group preferably has 3 to 21 carbon atoms, more preferably 3 to 17 carbon atoms, still more preferably 3 to 13 carbon atoms, and particularly preferably 3 to 9 carbon atoms.
  • heteroaryl group examples include pyridyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, pyrazinyl group, thienyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazolyl group, triazolyl group, imidazolyl group, thiazolyl group, oxazolyl group, indolyl group, quinolyl group and the like. Can be mentioned.
  • Aryloxy group means a group in which the aryl group is bonded to an etheric oxygen atom (—O—).
  • the aryloxy group preferably has 7 to 23 carbon atoms, particularly preferably 7 to 19 carbon atoms, more preferably 7 to 15 carbon atoms, and still more preferably 7 to 11 carbon atoms. Examples of the aryloxy group include a phenoxy group.
  • Alkylthio group means a group in which the alkyl group is bonded to —S—.
  • the alkylthio group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, still more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • alkylthio group examples include a methanethio group, an ethanethio group, an n-propanethio group, an isopropanethio group, an n-butanethio group, an isobutanethio group, an s-butanethio group, a t-butanethio group, an n-pentanethio group, and an n-hexanethio group.
  • the “monoalkylamino group” means a group in which one hydrogen atom of an amino group (—NH 2 ) is replaced with the alkyl group.
  • the “dialkylamino group” means a group in which two hydrogen atoms of an amino group are replaced with the alkyl group.
  • the monoalkylamino group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, still more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • the dialkylamino group preferably has 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 2 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the monoalkylamino group include a methylamino group, an ethylamino group, an n-propylamino group, an isopropylamino group, a t-butylamino group, an n-pentylamino group, and an n-hexylamino group.
  • Examples of the dialkylamino group include N, N-dimethylamino group and N, N-diethylamino group.
  • “Monoarylamino group” means a group in which one of the hydrogen atoms of the amino group is replaced with the aryl group.
  • the “diarylamino group” means a group in which two of the amino group hydrogen atoms are replaced with the aryl group.
  • the monoarylamino group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, still more preferably 6 to 14 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • the diarylamino group preferably has 12 to 24 carbon atoms, more preferably 12 to 20 carbon atoms, and still more preferably 12 to 16 carbon atoms. Examples of the monoarylamino group include a phenylamino group. Examples of the diarylamino group include a diphenylamino group.
  • Heterocyclyl group means a saturated or unsaturated monovalent heterocyclic group having one or more heteroatoms.
  • a hetero atom an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom are preferable.
  • the heterocyclyl group preferably has 3 to 21 carbon atoms, more preferably 3 to 17 carbon atoms, still more preferably 3 to 13 carbon atoms, and particularly preferably 3 to 9 carbon atoms.
  • Examples of the heterocyclyl group include azepanyl group, pyrrolidinyl group, piperidinyl group, piperazinyl group, morpholinyl group, tetrahydrofuryl group and the like.
  • Halogen atom means a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, preferably a fluorine atom or a chlorine atom.
  • alkyl group “cycloalkyl group”, “alkenyl group”, “cycloalkenyl group”, “alkynyl group”, “alkoxy group”, “aryl group”, “heteroaryl group”, “aryloxy group”,
  • alkylthio group “monoalkylamino group”, “dialkylamino group”, “monoarylamino group”, “diarylamino group” and “heterocyclyl group” may be substituted with a substituent.
  • a group substituted with the substituent is referred to as a group having a substituent.
  • substituents examples include alkyl groups, alkenyl groups, alkoxy groups, aryl groups, alkylthio groups, nitro groups, amino groups, carboxyl groups, cycloalkyl groups, hydroxyl groups, halogen atoms, cyano groups, phenyl groups, and heterocyclyl groups. It is done.
  • Step (i) is a compound represented by the formula (1) having a boiling point of 500 ° C. or lower (hereinafter, this compound is also referred to as “orthocarboxylic acid ester (1)”) in the gas phase.
  • this compound is also referred to as “orthocarboxylic acid ester (1)”
  • a de-R 3 OH reaction is carried out in the presence of a solid catalyst to produce an ethene derivative represented by the formula (2) (hereinafter also simply referred to as “ethene derivative (2)”).
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent group essentially comprising a carbon atom.
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkylthio group, monoalkylamino Group, dialkylamino group, monoarylamino group, diarylamino group, heterocyclyl group, substituted alkyl group, substituted cycloalkyl group, substituted alkenyl group, substituted Cycloalkenyl group having a group, alkynyl group having a substituent, an alkoxy group having a substituent, an aryl group having a substituent, a heteroaryl group having a substituent , Aryloxy group having a substituent, alkylthio group having
  • R 1 and R 2 may together form a ring with the carbon atom to which they are attached.
  • the ring formed by R 1 and R 2 together with the carbon atom to which they are bonded include cycloalkanes such as cyclohexane or cycloalkanes having a substituent such as cyclohexane substituted with an alkyl group.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a substituted alkyl group, or a substituted cycloalkyl group. Further, an alkoxy group having a substituent, an aryl group having a substituent, or an aryloxy group having a substituent is more preferable.
  • R 1 and R 2 are particularly preferably both hydrogen atoms.
  • R 3 is a monovalent group from which the group R 3 O can be removed by a de-R 3 OH reaction.
  • R 3 is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, a heterocyclyl group, an alkyl group having a substituent, or a cycloalkyl having a substituent.
  • R 3 is more preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyl group having a substituent, a cycloalkyl group having a substituent, or an aryl group having a substituent.
  • R 3 is more preferably an alkyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or a monovalent group essentially comprising a carbon atom, and specifically includes a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an alkynyl group.
  • R 4 and R 5 each independently have an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyl group having a substituent, a cycloalkyl group having a substituent, or a substituent.
  • An aryl group is more preferred.
  • R 4 and R 5 are each independently more preferably an alkyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • Suitable orthocarboxylic acid esters (1) include R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, and R 3 , R 4 and R 5 are each independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyl group having a substituent, or a substituent. It is a compound which is a cycloalkyl group or an aryl group having a substituent.
  • R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, and R 3 , R 4 and R 5 are each independently an alkyl group.
  • R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, and R 3 , R 4 and R 5 are both methyl groups.
  • the substituent in the orthocarboxylic acid ester (1) must be selected so that the boiling point of the orthocarboxylic acid ester (1) is 500 ° C. or less.
  • the orthocarboxylic acid ester (1) can be synthesized by a known method or a similar method according to a conventional method of organic chemistry.
  • the typical trimethyl orthoacetate is commercially available and can be obtained very easily.
  • the boiling point of the orthocarboxylic acid ester (1) is preferably the temperature at which the orthocarboxylic acid ester (1) is vaporized at the reaction temperature and reaction pressure.
  • the boiling point in the following refers to the boiling point at 1 atmosphere (absolute pressure).
  • the orthocarboxylic acid ester (1) has a boiling point of 500 ° C. or lower, preferably 450 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower. Further, from the viewpoint of easy handling, the boiling point of the orthocarboxylic acid ester (1) is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and further preferably 50 ° C. or higher.
  • the solid catalyst used in the reaction of step (i) is selected from catalysts that promote the de-R 3 OH reaction of the orthocarboxylic acid ester (1), and is a solid catalyst having a solid acid amount that promotes the de-R 3 OH reaction. It is preferred that it be selected.
  • solid catalysts include metal catalysts, metal oxide catalysts, natural minerals, molecular sieves, and carbon black.
  • the natural mineral is preferably acidic clay, kaolinite, bentonite, montmorillonite, talc, zirconium silicate, or zeolite.
  • the carbon black is preferably amorphous carbon, charcoal, activated carbon, graphite or fullerenes.
  • the solid catalyst is preferably at least one selected from metal catalysts and metal oxide catalysts, and more preferably metal oxide catalysts.
  • a catalyst composed of Group IVB and Group VIII metals of the periodic table is preferable, and molybdenum, tungsten, chromium, iron, cobalt, nickel, platinum, palladium, iridium, osmium, rhodium, rhenium, or ruthenium is preferable. .
  • a metal oxide catalyst is a catalyst containing a metal oxide, such as silica, alumina, zirconia, titania, tungsten oxide, magnesium oxide (magnesia), vanadium oxide, chromium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, cobalt oxide, Copper oxide, zinc oxide, molybdenum oxide, tin oxide, calcium oxide, boron oxide (boria), zeolite, or mixtures thereof are preferred.
  • a metal oxide such as silica, alumina, zirconia, titania, tungsten oxide, magnesium oxide (magnesia), vanadium oxide, chromium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, cobalt oxide, Copper oxide, zinc oxide, molybdenum oxide, tin oxide, calcium oxide, boron oxide (boria), zeolite, or mixtures thereof are preferred.
  • Metal oxide catalysts can be used as complex metal oxides such as silica-alumina, silica-magnesia, silica-boria, alumina-boria, silica-titania, silica-zirconia, zinc oxide-zirconia, molecular sieves, etc. in any molar ratio. May be.
  • the metal oxide catalyst from the viewpoint of activity, a catalyst containing at least one selected from the group consisting of zirconia (zirconium oxide), alumina, zeolite and zinc oxide is more preferable, and a catalyst containing zinc oxide is particularly preferable.
  • the content of at least one metal oxide selected from the group consisting of zirconia, alumina, zeolite and zinc oxide in the metal oxide catalyst is preferably 50% by mass or more based on the metal oxide catalyst. More preferably, it is more preferably 70% by mass or more.
  • zeolites include A-type zeolite, L-type zeolite, X-type zeolite, Y-type zeolite, MFI zeolite represented by ZSM-5 type, MWW-type zeolite, ⁇ -type zeolite, mordenite, ferrierite, Or erionite is preferable.
  • Examples of the solid catalyst used in the reaction in the step (i) other than the above include metal chlorides such as aluminum chloride, metal fluorides such as aluminum fluoride and calcium fluoride, metal sulfates such as iron sulfate, and zinc sulfide. Examples thereof include metal sulfides, metal phosphates such as zinc phosphate, solid catalysts such as metallosilicate catalysts, and solid catalysts in which a phosphorus compound, boron compound or the like is supported on an inert carrier.
  • the solid catalyst used for the reaction in step (i) may be used alone or in combination of two or more.
  • the solid acid amount of the solid catalyst is preferably more than 0 to 5.0 mmol / g, more preferably more than 0 to 3.0 mmol / g, still more preferably more than 0 to 1.0 mmol / g. If the amount of solid acid of a solid catalyst is more than a lower limit, the conversion rate of orthocarboxylic acid ester (1) will improve. If the amount of the solid acid of the solid catalyst is not more than the upper limit value, it is easy to suppress the formation of by-products.
  • the specific surface area of the solid catalyst is preferably 0.1 ⁇ 1000m 2 / g, more preferably 0.5 ⁇ 500m 2 / g, 1 ⁇ 350m 2 / g is more preferred.
  • the specific surface area of a solid catalyst is more than a lower limit, the conversion rate of orthocarboxylic acid ester (1) will improve. If the specific surface area of the solid catalyst is less than or equal to the upper limit, it is easy to suppress the formation of by-products.
  • the reaction of step (i) is performed in the gas phase.
  • the reaction in the gas phase can be performed by a conventional gas phase circulation method.
  • the gas phase circulation method is a method in which a solid catalyst is filled in a reactor, and the vaporized orthocarboxylic acid ester (1) is caused to flow through the solid catalyst layer to be reacted.
  • Specific examples include reaction systems such as a fixed bed circulation system, a fixed bed circulation system, and a fluidized bed circulation system, and any of these reaction systems can be applied in the present invention.
  • the vaporized orthocarboxylic acid ester (1) is circulated through the solid catalyst layer, but the orthocarboxylic acid ester (1) may be circulated alone or with a carrier gas.
  • a carrier gas Good.
  • Inert gas such as nitrogen gas, helium gas, argon gas, or these mixed gas is preferable.
  • the amount of carrier gas used is preferably more than 0 to 20 moles, more preferably more than 0 to 10 moles per mole of orthocarboxylic acid ester (1).
  • the conversion rate of orthocarboxylic acid ester (1) decreases
  • the amount of carrier gas is small, by-products are generated, impurities such as carbides adhere to the surface of the solid catalyst, and the catalytic activity decreases.
  • the optimum amount used also depends on the reaction temperature and contact time.
  • the reaction pressure is not particularly limited, and may be increased pressure, normal pressure, or reduced pressure. Since the operation is easy, the reaction pressure is preferably from normal pressure to slight pressure. If desired, a filler such as a static mixer or Raschig ring can be added.
  • the method of heating the reactor is not particularly limited, but a method of heating using a heat medium oil, a molten salt, an electric heater or sand is preferable.
  • the reaction temperature in step (i) is preferably from 100 to 500 ° C, more preferably from 120 to 450 ° C, still more preferably from 150 to 400 ° C.
  • the conversion rate of the orthocarboxylic acid ester (1) decreases, when the temperature is high, by-products are generated, impurities such as carbides adhere to the surface of the solid catalyst, and the catalytic activity decreases. there is a possibility.
  • the optimum reaction temperature also depends on the contact time.
  • the reaction time in step (i) corresponds to the time for which the orthocarboxylic acid ester (1) is in contact with the solid catalyst (hereinafter referred to as “contact time”).
  • the contact time is preferably from 0.1 to 60 seconds, more preferably from 1 to 30 seconds.
  • the contact time is short, the conversion rate of the orthocarboxylic acid ester (1) is lowered, when it is long, a by-product is formed, impurities such as carbides adhere to the surface of the solid catalyst, and the catalytic activity is lowered. There is sex.
  • the optimum contact time depends on the reaction temperature. For example, if the contact time is extremely short at 100 ° C., the reaction may not proceed substantially. If the contact time is extremely long at 500 ° C., by-products are generated or tar or oil is generated. The reactor may become clogged.
  • Step (i) is a step in which the production of the ethene derivative (2), which has been difficult in the past by using a solid catalyst, is performed by a gas phase reaction that is extremely advantageous in terms of handling, productivity, and the like.
  • the reaction in the step (i) is a gas phase reaction
  • the ethene derivative (2) can be continuously produced by, for example, a reaction mode in which the orthocarboxylic acid ester (1) is circulated through a tubular reactor. It is extremely superior in productivity than the conventional manufacturing method. Further, since the reaction is carried out in the gas phase, it is very easy to separate the products. Furthermore, step (i) is highly industrially very advantageous because it does not produce highly corrosive hydrogen chloride or the like, has high safety, and has few restrictions on the reaction apparatus.
  • the ethene derivative (2) (1,1-dimethoxyethene) in which R 4 and R 5 are methyl which was difficult to produce industrially and economically by the conventional method, is easy and Obtained in high yield.
  • the ethene derivative (2) obtained in step (i) is useful as a synthetic intermediate for various chemicals.
  • Step (ii) In the step (ii), the ethene derivative (2) obtained in the step (i) is converted into a halogenated methane represented by the formula (3) in the presence of a basic compound and a phase transfer catalyst (hereinafter simply referred to as “halogenation”).
  • halogenation a phase transfer catalyst
  • This is a step for producing a cyclopropane derivative represented by the formula (4) (hereinafter also simply referred to as “cyclopropane derivative (4)”) by reacting with methane (3) ”.
  • the ethene derivative (2) obtained in the step (i) may be used in the reaction of the step (ii) as it is without being purified. May be.
  • the purification method include known methods such as extraction using a solvent, distillation, and crystallization. In the purification, the orthocarboxylic acid ester (1) contained unreacted in the product of the step (i) can be separated and reused in the step (i). Can be improved.
  • step (ii) the halogenated methane (3) used is considered to generate a carbene by the action of the basic compound and be inserted into the double bond of the ethene derivative (2).
  • halogenated methane (3) for example, chloroform, dichlorofluoromethane, chlorodifluoromethane, or trifluoromethane is preferable.
  • Halogenated methane (3) in which X is a fluorine atom and Y is a chlorine atom or a fluorine atom is more preferred, and dichlorofluoromethane, chlorodifluoromethane, and trifluoromethane are more preferred.
  • Halogenated methane (3) in which X is a fluorine atom and Y is a chlorine atom is more preferable, and specifically, dichlorofluoromethane and chlorodifluoromethane are more preferable.
  • the halogenated methane (3) may be gasified and reacted, or may be reacted as a liquid. Further, the reaction solution may be extracted continuously and continuously, or may be performed batchwise without simultaneously extracting the reaction solution. From the viewpoint of productivity, it is advantageous to carry out continuously.
  • the amount of halogenated methane (3) to be used is preferably 1 mol or more, more preferably 1 to 5 mol, and further preferably 1 to 2 mol, relative to 1 mol of the ethene derivative (2).
  • the basic compound used in the reaction of step (ii) is a compound that accelerates the reaction for generating carbene from the halogenated methane (3).
  • Examples of basic compounds include alkaline earth or alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide and t-butoxy potassium; alkalis such as sodium hydride Metal hydride; alkyl lithium such as butyl lithium; alkali metal carbonate such as sodium carbonate and potassium carbonate; alkali metal hydrogen phosphate such as sodium phosphate, potassium phosphate, sodium hydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate or alkali Metal phosphates are preferred.
  • More preferred basic compounds are alkali metal hydroxides, alkali metal alkoxides, alkali metal hydrides or alkyllithiums.
  • a more preferred basic compound is an alkali metal hydroxide.
  • the most preferred basic compound is sodium hydroxide or potassium hydroxide.
  • a basic compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. These basic compounds may be used as an aqueous solution, or may be used by mixing with an organic solvent.
  • the concentration of the basic compound in the solvent is preferably 5 to 60% by weight, and more preferably 10 to 60% by weight. If the concentration of the basic compound in the solution is low, the conversion rate of the ethene derivative (2) decreases, and if it is high, the conversion rate of the ethene derivative (2) increases.
  • the amount of the basic compound used in the reaction of step (ii) is an amount that can generate sufficient carbene for the reaction with the ethene compound from the halogenated methane (3).
  • 1 to 10 mol is preferable with respect to 1 mol, more preferably 1 to 8 mol, and still more preferably 1 to 6 mol.
  • step (ii) is performed in the presence of a phase transfer catalyst together with the basic compound.
  • a phase transfer catalyst As the phase transfer catalyst, general formula (R a ) 4 M + A ⁇ (wherein R a is independently a hydrogen atom or a C 1-25 hydrocarbon group, M is N or P, and A is OH, F, Br, Cl, I, HSO 4 , CN, CH 3 SO 3 or PhCH 2 CO 2 , where Ph represents a phenyl group) and crown ethers are preferred.
  • Specific examples include quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium salt, trioctylmethylammonium salt, and benzyldimethyloctadecylammonium salt.
  • phase transfer catalysts are preferably quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium bromide and tetrabutylammonium chloride. These phase transfer catalysts may be used as an aqueous solution, or may be used by mixing with an organic solvent.
  • the amount of the phase transfer catalyst used is preferably from 0.001 to 5 mass%, more preferably from 0.01 to 3 mass%, still more preferably from 0.05 to 2 mass%, based on the mass of the ethene derivative (2).
  • the reaction can be promoted by using a phase transfer catalyst.
  • Use of a general-purpose phase transfer catalyst (quaternary ammonium salt or the like) is advantageous in terms of cost.
  • the phase transfer catalyst may be used as a catalyst between an aqueous phase and an organic phase, or as a catalyst between two organic phases to be phase separated, such as a chlorinated fluorinated hydrocarbon solvent and a hydrocarbon solvent. Also good.
  • the use of a phase transfer catalyst can accelerate the reaction using two kinds of solvents that undergo phase separation.
  • the reaction in step (ii) is preferably carried out in the liquid phase and in the presence of a solvent.
  • the solvent is preferably water, an aliphatic hydrocarbon, a halogenated aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, or a halogenated aromatic hydrocarbon.
  • the solvent examples include benzene, toluene, xylene, monochlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, petroleum ethers, pentane, hexane, cyclohexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, dichloromethane, Examples include chloroform and carbon tetrachloride.
  • a solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. When water is used as a solvent, a synergistic effect is obtained in combination with an organic solvent.
  • the contact efficiency with water decreases, so The reaction can be suppressed.
  • a water-soluble basic compound since it becomes a uniform state in an aqueous phase, a local side reaction can be suppressed.
  • the amount of the solvent used is preferably 10 to 1000% by volume, more preferably 50 to 800% by volume with respect to 100% by volume of the ethene derivative (2).
  • the order of introducing the ethene derivative (2), the halogenated methane (3), the basic compound, and the phase transfer catalyst into the reaction vessel is not particularly limited, and may be simultaneously introduced into the reactor and mixed. Good. Alternatively, the ethene derivative (2) and the halogenated methane (3) may be added sequentially or simultaneously after mixing the basic compound and the phase transfer catalyst in the reactor. Alternatively, the halogenated methane (3) may be added last. In general, when a reaction is performed, a solvent, a catalyst, and the like are mixed in advance, and then raw materials and the like are added sequentially or simultaneously. When the reaction exotherm is large, it is preferable to add all or part of the raw materials sequentially.
  • the reaction temperature in step (ii) is preferably ⁇ 20 ° C. to + 50 ° C., more preferably ⁇ 10 ° C. to + 40 ° C., and further preferably 0 ° C. to + 30 ° C.
  • the reaction pressure is not particularly limited, and the reaction can be carried out under pressure, normal pressure, or reduced pressure.
  • step (ii) can be carried out continuously, and is extremely superior in productivity over conventional production methods that are batch-type. Furthermore, highly corrosive hydrogen chloride or the like is not generated, and the safety is high and there are few restrictions on the reaction apparatus, which is extremely advantageous industrially.
  • the propene derivative (8) can be converted into a halogenated acrylate derivative (5) which is a product of the step (iii) described later by decomposing under acidic conditions in the presence of a solvent. Therefore, the yield and productivity can be improved by recovering the propene derivative (8) and producing a halogenated acrylic ester.
  • the decomposition reaction of the propene derivative (8) is preferably carried out under acidic conditions, preferably at pH 0-7, more preferably at pH 0-5. In order to make it acidic conditions, it is preferable to make acids, such as hydrochloric acid and a sulfuric acid, exist in a reaction system.
  • the solvent used for the decomposition reaction is preferably an alcohol such as methanol or ethanol.
  • the amount of the solvent used is preferably 10 to 1000% by volume, more preferably 20 to 800% by volume with respect to 100% by volume of the propene derivative (8).
  • the reaction temperature is preferably ⁇ 20 to + 100 ° C., more preferably ⁇ 10 to + 80 ° C.
  • Preferred examples of the propene derivative (8) include a compound represented by the following formula (7).
  • the cyclopropane derivative (4) obtained in step (ii) is useful as an intermediate for drugs, polymers and the like.
  • the cyclopropane derivative (4) in which X is a fluorine atom and Y is a chlorine atom or a fluorine atom in the formula (4) is useful.
  • Me represents a methyl group
  • Y 1 represents a chlorine atom or a fluorine atom.
  • Specific examples of the compound represented by the formula (6) include the following compounds.
  • the compound represented by the formula (6) of the present invention has a low boiling point, it can be purified by distillation at 20 ° C. or less using the same vacuum distillation apparatus, and its decomposition is less than 1%. Therefore, it is very useful industrially and economically.
  • Step (iii) In the step (iii), the cyclopropane derivative (4) obtained in the step (ii) is heated in a liquid phase or a gas phase to cause a de-R 4 Y reaction, and the halogenation represented by the formula (5).
  • This is a process for producing an acrylate derivative (hereinafter also simply referred to as “halogenated acrylate derivative (5)”).
  • the product obtained in step (ii) may be used in the reaction of step (iii) without purification or may be used after purification.
  • a purification method of the cyclopropane derivative (4) for example, a known method such as extraction using a solvent, distillation, or crystallization can be used.
  • the ethene derivative (2) and halogenated methane (3) contained unreacted in the cyclopropane derivative (4) obtained in step (ii) are separated into step (ii). It is also possible to return.
  • step (iii) the cyclopropane derivative (4) obtained in step (ii) is heated in a reactor.
  • the reaction in step (iii) is an elimination reaction, and the compound represented by the formula R 4 Y is eliminated.
  • the reaction in step (iii) may be performed in the gas phase or in the liquid phase.
  • the reaction temperature in step (iii) is preferably 80 ° C. to 400 ° C., more preferably 100 ° C. to 350 ° C., and further preferably 120 ° C. to 300 ° C.
  • the reaction pressure is not particularly limited, and the reaction can be performed under pressure, normal pressure, or reduced pressure. In general, when the temperature is low, the conversion rate of the cyclopropane derivative (4) decreases, and when the temperature is high, a by-product is formed, polymerization is accelerated, and the like. The optimum reaction temperature depends on the contact time.
  • the raw material may be introduced into a preheated reactor, may be introduced before heating, or preferably preheated.
  • the reaction liquid and reaction gas containing the halogenated acrylic ester derivative (5) may be continuously extracted and may be performed continuously, or may be performed batchwise without being simultaneously extracted. From the viewpoint of productivity, it is advantageous to carry out continuously.
  • the residence time in the reactor may be a time during which the cyclopropane derivative (4) is sufficiently converted, and is preferably 1 second or longer, more preferably 10 seconds or longer. Preferably, 30 seconds or more is more preferable. Further, from the viewpoint of suppressing side reactions such as polymerization, it is preferably within 5 hours, more preferably within 2 hours, and even more preferably within 1 hour. In general, if the contact time is short, the conversion rate of the cyclopropane derivative (4) may decrease, and if the contact time is long, a by-product may be generated, polymerization may be promoted, and the like.
  • step (iii) When step (iii) is carried out in the liquid phase, it can be carried out in the presence or absence of a solvent, preferably in the presence of a solvent.
  • a solvent When a solvent is used in step (iii), the solvent is stable to heating, and an inert solvent in the reaction of step (iii) is preferable.
  • the solvent examples include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene; halogenated aromatic hydrocarbon solvents such as monochlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene; cyclohexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, Hydrocarbon solvents such as tridecane and tetradecane; alcohol solvents such as methanol, ethanol and propanol; halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform and carbon tetrachloride are preferred.
  • the amount of the solvent used is preferably 0 to 1000% by volume, more preferably 0 to 800% by volume with respect to 100% by volume of the cyclopropane derivative (4).
  • the halogenated acrylic ester derivative (5) obtained in the step (iii) can be purified by a known method such as extraction using a solvent, distillation, or crystallization. Further, the halogenated acrylic ester derivative (5) obtained in the step (iii) may be easily polymerized to produce a polymer depending on the structure during the step (iii) or after isolation and purification. In that case, it is preferable to prevent polymerization during the step (iii) or after isolation and purification by adding a polymerization inhibitor.
  • a polymerization inhibitor may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the amount of the polymerization inhibitor used is preferably 10 ppm or more, particularly preferably 20 to 50,000 ppm, based on the halogenated acrylic ester derivative (5) obtained in step (iii). If the amount of the polymerization inhibitor used is small, the polymerization inhibitory effect is low, and if it is large, the amount of waste increases and the cost may be inferior.
  • the addition method of the polymerization inhibitor is not particularly limited, and the polymerization inhibitor is preferably present in the system in which the halogenated acrylic ester derivative (5) is present. Specifically, it is preferable that a polymerization inhibitor be present in the reaction system, in the kettle during distillation purification, and in the halogenated acrylic ester derivative (5) after distillation purification. Moreover, the self-polymerization in the gaseous-phase state of a halogenated acrylate derivative (5) can also be effectively suppressed by combining a polymerization inhibitor and aeration in the distillation purification.
  • the amount of oxygen introduced in the aeration during distillation is not particularly limited, but may be an amount that does not induce an explosion including the entire distillation system.
  • step (iii) can be carried out continuously, and is extremely excellent in productivity as compared with conventional production methods that are batch-type. Further, when the reaction is carried out in the gas phase, the separation of the product is extremely easy. Furthermore, there is no production of highly corrosive hydrogen chloride, etc., which is highly safe and less restrictive of the reaction apparatus, which is extremely advantageous industrially.
  • the halogenated acrylate derivative (5) is useful as a raw material for pharmaceuticals, polymers, optical materials, paints, semiconductor resist materials and the like.
  • ⁇ -fluoroacrylic acid ester derivatives are extremely useful as pharmaceuticals and as basic raw materials for polymers and optical materials. That is, by polymerizing the halogenated acrylate derivative represented by the formula (5) obtained by the production method of the present invention, a method for producing a polymer containing a polymer unit based on the halogenated acrylate derivative is provided. Realized industrially and economically.
  • halogenated acrylic ester derivative (5) examples include a compound represented by the following formula (9).
  • step (i) to (iii) can be carried out independently, but it is industrially advantageous to carry out the steps continuously. For example, after step (i) is carried out in the gas phase, the product is cooled, step (ii) is carried out in the liquid phase without purification, and the product of step (ii) is heated unpurified.
  • the process (iii) can be carried out as a continuous process. A more productive process can be constructed by adding a path for separating the unreacted raw material and returning it to the previous step as described above.
  • steps (i) to (iii) of the present invention are preferably performed on the following reaction substrates.
  • Intermediates and final product compounds obtained in each step are useful compounds as intermediates for pharmaceuticals, polymers and the like.
  • Step (i)> The reaction was carried out by heating with an electric heater so that the temperature of the catalyst layer became the temperature shown in Table 1, and circulating trimethyl orthoacetate as a raw material under the conditions shown in Table 1.
  • the crude liquid at the outlet of the reactor was collected with a cold trap at 0 ° C. and analyzed by gas chromatography to analyze the composition of the reaction product. Moreover, it reacted by the same operation as Example 1 without using a solid catalyst as a comparative example. The results are shown in Table 1.
  • 1,1-dimethoxyethene is obtained as a colorless liquid by fractional distillation by atmospheric distillation using a packed column.
  • the 1 H-NMR of 1,1-dimethoxyethene is shown below. 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ), ⁇ ppm; 2.91 (s, 2H), 3.41 (s, 6H).
  • Examples 4 to 6 The reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the catalyst was changed. The results are shown in Table 2.
  • Catalyst 1 Spherical ⁇ -alumina (specific surface area 3 m 2 / g, solid acid amount 0.9 mmol / g (NH 3 conversion), “HD ball” manufactured by Nikkato) * Catalyst 2: Cylindrical ⁇ -alumina (specific surface area 280 m 2 / g, solid acid amount 0.2 mmol / g (NH 3 conversion), “Sexsorb COS” manufactured by NE Chemcat) * Catalyst 3: 5% zinc oxide-zirconium oxide (specific surface area 60 m 2 / g, solid acid amount 0.06 mmol / g (NH 3 conversion), manufactured by NE Chemcat)
  • Examples 7 to 15 The reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the catalyst was changed. The results are shown in Table 3.
  • Example 16 [Example 16 (step (ii))] In a 300 ml flask, 20 g of 1,1-dimethoxyethene, 0.1 g of tetrabutylammonium bromide, 80 g of 48% potassium hydroxide aqueous solution and 40 g of hexane were mixed, cooled to 5 ° C. and stirred, and 32 g of dichlorofluoromethane was added. Was continuously fed so that the reaction temperature did not exceed 10 ° C. After completion of the feed of dichlorofluoromethane, 40 g of distilled water was added after confirming the disappearance of 1,1-dimethoxyethene by gas chromatography, and the organic layer was separated into two layers.
  • the content of 2-fluoro-3,3,3-trimethoxy-1-propene was 1.7 g from 1 H-NMR (determined by the internal standard method). The yield was 5.0%.
  • the 1 H-NMR and 19 F-NMR of 2-fluoro-3,3,3-trimethoxy-1-propene are shown below.
  • 19 F-NMR 400 MHz, CDCl 3 ), ⁇ ppm; ⁇ 126.09 (dd, 1F).
  • 1-chloro-1-fluoro-2 which was obtained in the same manner except that 1,1-dimethoxyethene in Example 16 was changed to 1,1-diethoxyethene using the same vacuum distillation apparatus,
  • the organic layer crude liquid containing 2-diethoxycyclopropane was distilled, it could be distilled under conditions of a bath temperature of 50 ° C. and a pressure of 10 hPa.
  • the decomposition rate of 1-chloro-1-fluoro-2,2-diethoxycyclopropane in distillation was 24%.
  • Example 17 to 22 The reaction was performed in the same manner as in Example 16 except that the amounts of tetrabutylammonium bromide, 48% aqueous potassium hydroxide solution and dichlorofluoromethane were changed.
  • Table 4 The results are shown in Table 4.
  • TBAB represents tetrabutylammonium bromide
  • KOH solution represents a 48% aqueous potassium hydroxide solution
  • CHCl 2 F represents dichlorofluoromethane.
  • Example 23 The reaction was performed in the same manner as in Example 16, except that 32 g of dichlorofluoromethane was changed to 27 g of chlorodifluoromethane.
  • the content of 1,1-difluoro-2,2-dimethoxycyclopropane contained in the obtained organic layer crude liquid was 26 g from 1 H-NMR (determined by the internal standard method). The yield was 81.5%.
  • 1 H-NMR and 19 F-NMR of 1,1-difluoro-2,2-dimethoxycyclopropane are shown below.
  • 1 H-NMR 400 MHz, CDCl 3 ), ⁇ ppm; 1.55 (m, 2H), 3.30 (s, 6H).
  • Example 24 (step (iii))] To a 100 ml three-necked flask connected to a reactor for reactive distillation (cooled to 0 ° C., initially added 0.5 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) as a polymerization inhibitor) 0.5 g of 6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) and 100 ml of 1,2,4-trichlorobenzene were added and the degree of vacuum was 360 torr. The dropping of 45 g of the organic layer crude liquid produced in Example 16 was started at a temperature heated to 145 ° C., and the dropping was continued at such a rate that the internal temperature was maintained at 145 ° C.
  • BHT 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol
  • the produced methyl ⁇ -fluoroacrylate collected in the distillation receiver was 10 g from 1 H-NMR (determined by the internal standard method). The yield was 94.6%.
  • Example 25 The reaction was carried out in the same manner as in Example 24 except that the organic layer crude liquid produced in Example 16 was changed to the organic layer crude liquid produced in Example 23.
  • the yield of methyl ⁇ -fluoroacrylate contained in the crude liquid collected in the distillation receiver was 91.7% according to 1 H-NMR (determined by the internal standard method).
  • the method for producing a halogenated acrylate derivative according to the present invention is based on a readily available ortho carboxylic acid derivative as a raw material, and the final product is a halogenated acrylate derivative with high conversion, high selectivity and high yield. This method is very useful industrially.
  • the intermediates and final product compounds produced by the method for producing a halogenated acrylic ester derivative according to the present invention are useful compounds as intermediates for pharmaceuticals, polymers and the like.

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Abstract

ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の新規な製造方法を提供する。　本発明では、式（１） （式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基を表すか、または、Ｒ１及びＲ２は共同して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成してもよく、Ｒ３は、脱Ｒ３ＯＨ反応によって基Ｒ３Ｏが脱離し得る１価の基を表し、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基を表す。）で表される化合物であり、かつ、沸点が５００℃以下である化合物を、気相において、固体触媒の存在下に脱Ｒ３ＯＨ反応させ、式（２）で表されるエテン誘導体を得て、塩基性化合物及び相間移動触媒の存在下に式（２）で表されるエテン誘導体と式（３）（式中、Ｘ、Ｙ、及びＺはそれぞれ独立に、ハロゲン原子である。）で表されるハロゲン化メタンを反応させ、式（４）で表されるシクロプロパン誘導体を得て、液相又は気相において式（４）で表されるシクロプロパン誘導体を加熱することにより、脱Ｒ４Ｙ反応させ、式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体を得る。

Description

ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法
　本発明は、ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の新規な製造方法に関する。
　ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体を代表するα－フルオロアクリル酸エステルは、医薬、ポリマー、光学材料、塗料、半導体レジスト材料等の合成中間体として、或いは機能性高分子の単量体として有用である。
　α－フルオロアクリル酸エステルの製造方法としては、塩化チオニルを用いて３－ヒドロキシ－２－フルオロプロピオン酸エステルを３－クロロ－２－フルオロプロピオン酸エステルに変換し、これから塩化水素を脱離して２－フルオロアクリル酸エステルとする方法（特許文献１）が知られている。
　特許文献２には、カリウムｔ－ブトキシドと大過剰のクロロフルオロカーボンを用いてエチレン誘導体をシクロプロパン誘導体に導き、これを分解してα－フルオロアクリル酸エチルエステルを製造する方法が開示されている。
　特許文献２で使用するエチレン誘導体の合成方法としては、１，１－ジエトキシ－２－ブロモエタンにカリウムｔ－ブトキシドを作用させ、臭化水素酸を脱離させて、１，１－ジエトキシエテンを得る方法が知られている（非特許文献１）。
特許第５６２８３０５号 欧州特許公報第０１２７９２０号
Organic Synthesis,Coll.Vol.3,p.506 (1955); Vol.23,p.45 (1943)
　特許文献１の方法は、塩化チオニルを用いる必要がある点、腐蝕性の高い塩化水素が発生する点で、工業経済的に不利である。また、原料の３－ヒドロキシ－２－フルオロプロピオン酸エステルの調製に取り扱いの難しいＦ２（フッ素ガス）を使用する点でも、工業経済的に不利である。
　特許文献２の方法も、高価なカリウムｔ－ブトキシドと大過剰のクロロフルオロカーボンを用いるため、工業経済的に不利である。また、その原料となるエチレン誘導体（１，１－ジエトキシエテン等）の製造方法も限られている。たとえば、非特許文献１の方法は、高価なカリウムｔ－ブトキシドを用いる必要がある点、腐蝕性の高い臭化水素が発生する点で、工業経済的なエチレン誘導体の製造とはなり得ない。
　本発明者らは、高転化率、高選択率、及び高収率を達成し、工業経済的に優れたハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の新規な製造方法、および、それに有用な中間体を見出した。
　すなわち、本発明は、以下の発明を包含する。
［１］
　下式（１）で表される化合物であり、かつ、沸点が５００℃以下である化合物を、気相において、固体触媒の存在下に脱Ｒ３ＯＨ反応させることを特徴とする、下式（２）で表されるエテン誘導体の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
（式中、
Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基を表すか、またはＲ１及びＲ２は共同して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成してもよく、
Ｒ３は、脱Ｒ３ＯＨ反応によって基Ｒ３Ｏが脱離し得る１価の基を表し、
Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基を表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は前記の通りである。）
［２］
　Ｒ１及びＲ２が、共に水素原子であり、かつ
　Ｒ３、Ｒ４及びＲ５がそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、または置換基を有しているアリール基である、［１］に記載の製造方法。
［３］
　反応の温度が、１００～５００℃である、［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］
　反応が、気化させた式（１）で表される化合物をキャリアガスとともに固体触媒層に流通させることにより行われる、［１］～［３］のいずれか一項に記載の製造方法。
［５］
　キャリアガスの使用量が、式（１）で表される化合物の１モルに対して、０超～２０モルである、［４］に記載の製造方法。
［６］
　固体触媒が、金属触媒及び金属酸化物触媒から選ばれる少なくとも１種の固体触媒である、［１］～［５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［７］
　固体触媒が、金属酸化物触媒である、［１］～［５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［８］
　固体触媒が、ジルコニア、アルミナ、ゼオライト及び酸化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む触媒である、［１］～［５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［９］
　固体触媒が、酸化亜鉛を含む触媒である、［１］～［５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１０］
　固体触媒が、天然鉱物、モレキュラーシーブ、カーボンブラック、金属塩化物、金属フッ化物、金属硫酸塩、金属硫化物、および金属リン酸塩から選ばれる少なくとも１種の固体触媒である、［１］～［５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１１］
　［１］～［１０］のいずれか一項に記載の製造方法によって式（２）で表されるエテン誘導体を得て、該エテン誘導体を、塩基性化合物及び相間移動触媒の存在下に下式（３）で表される化合物と反応させることを特徴とする、下式（４）で表されるシクロプロパン誘導体の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
（式中、Ｘ、Ｙ、及びＺはそれぞれ独立に、ハロゲン原子を表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は［１］の通りであり、Ｘ及びＹは前記の通りである。）
［１２］
　塩基性化合物が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属水素化物及びアルキルリチウムからなる群から選択される少なくとも１種である、［１１］に記載の製造方法。
［１３］
　相間移動触媒が、４級アンモニウム塩である、［１１］又は［１２］に記載の製造方法。
［１４］
　Ｘがフッ素原子であり、かつＹが塩素原子又はフッ素原子である、［１１］～［１３］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１５］
　式（２）で表されるエテン誘導体が、１，１－ジメトキシエテンである、［１１］～［１４］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１６］
　式（３）で表される化合物の使用量が、式（２）で表されるエテン誘導体の１モルに対して１～５モルである、［１１］～［１５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１７］
　塩基性化合物の使用量が、式（３）で表される化合物の１モルに対して１～１０モルである、［１１］～［１６］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１８］
　相間移動触媒の使用量が、式（２）で表されるエテン誘導体の質量に対して０．００１～５質量％である、［１１］～［１７］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１９］
　［１１］～［１８］のいずれか一項に記載の製造方法によって式（４）で表されるシクロプロパン誘導体を得て、該シクロプロパン誘導体を、液相又は気相において加熱することにより、脱Ｒ４Ｙ反応させることを特徴とする、下式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は［１］の通りであり、Ｘ及びＹは［１１］の通りである。）
［２０］
　脱Ｒ４Ｙ反応の温度が、８０～４００℃である、［１９］に記載の製造方法。
［２１］
　［１１］～［１８］のいずれか一項に記載の製造方法によって式（４）で表されるシクロプロパン誘導体と下式（８）で表されるプロペン誘導体を得て、次に、該シクロプロパン誘導体と該プロペン誘導体とを分離し、次に分離した該プロペン誘導体を、酸性条件下で分解させることを特徴とする、下式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は［１］の通りであり、Ｘは［１１］の通りである。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５及びＸは前記の通りである。）
［２２］
　式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体を製造する際に、重合禁止剤の存在下で製造を行う、［１９］～［２１］のいずれか一項に記載の製造方法。
［２３］
　重合禁止剤の添加量が、式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体に対して１０ｐｐｍ以上である、［２２］に記載の製造方法。
［２４］
　下式（６）で表される化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
（式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｙ１は塩素原子またはフッ素原子を表す。）
［２５］
　下式（７）で表される化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
（式中、Ｍｅはメチル基を表す。）
　本発明によれば、安価かつ入手の容易な原料から、新規かつ有用な中間体を経て、高転化率、高選択率、高収率で、ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体を製造できる。
　本明細書における用語を下記の通り定義する。
　「アルキル基」とは、直鎖状又は分岐鎖状の１価飽和炭化水素基を意味する。アルキル基の炭素数は１～２０個が好ましく、１～１５個がより好ましく、１～１２個がさらに好ましく、１～６個が特に好ましい。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、１－エチルプロピル基、ｎ－ヘキシル基、イソヘキシル基、ネオヘキシル基等が挙げられる。
　「アルキル基」は、部分的に環構造を有する１価飽和炭化水素基であってもよい。たとえば、シクロアルキルアルキル基等が挙げられる。
　「シクロアルキル基」とは、環状の１価飽和炭化水素基を意味する。シクロアルキル基の炭素数は３～２０個が好ましく、３～１５個がより好ましく、３～１２個がさらに好ましく、３～６個が特に好ましい。シクロアルキル基中の環構造の数は１つであっても、２つ以上であってもよい。２つ以上の場合は、縮合多環構造、橋かけ環構造又はスピロ環構造を有する。シクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
　「アルケニル基」とは、前記アルキル基（ただしメチル基は除く。）の任意の炭素－炭素単結合が、炭素－炭素二重結合と置き換わった基を意味する。アルケニル基の炭素数は２～２０個が好ましく、２～１５個がより好ましく、２～１２個がさらに好ましく、２～６個が特に好ましい。アルケニル基としては、例えばエテニル基、１－プロペニル基、２－プロペニル基、１－メチル－１－エテニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、２－メチル－１－プロペニル基、２－メチル－２－プロペニル基、１－エチルエテニル基、１－メチル－１－プロペニル基、１－メチル－２－プロペニル基、１－ペンテニル基、１－ヘキセニル基等が挙げられる。
　「シクロアルケニル基」とは、前記シクロアルキル基の任意の炭素－炭素単結合が、炭素－炭素二重結合と置き換わった基を意味する。シクロアルケニル基中の環構造の数は、１つであっても、２つ以上であってもよい。２つ以上の場合は、縮合多環構造、橋かけ環構造又はスピロ環構造を有する。シクロアルケニル基の炭素数は３～２０個が好ましく、３～１５個がより好ましく、３～１２個がさらに好ましく、３～６個が特に好ましい。シクロアルケニル基としては、例えば、１－シクロペンテニル基、２－シクロペンテニル基、３－シクロペンテニル基、１－メチル－２－シクロペンテニル基、１－シクロヘキセニル基、２－シクロヘキセニル基、３－シクロヘキセニル基等が挙げられる。
　「アルキニル基」とは、前記アルキル基（ただしメチル基は除く。）の任意の炭素－炭素単結合、又は前記アルケニル基の任意の炭素－炭素単結合もしくは炭素－炭素二重結合が、炭素－炭素三重結合と置き換わった基を意味する。アルキニル基の炭素数は２～２０個が好ましく、２～１５個がより好ましく、２～１２個がさらに好ましく、２～６個が特に好ましい。アルキニル基としては、例えばエチニル基、１－プロピニル基、２－プロピニル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基、１－メチル－２－プロピニル基、１－ペンチニル基、１－ヘキシニル基等が挙げられる。
　「アルコキシ基」とは、エーテル性酸素原子（－Ｏ－）に前記アルキル基が結合した基を意味する。アルコキシ基の構造は直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。アルコキシ基の炭素数は１～２０個が好ましく、１～１５個がより好ましく、１～１２個がさらに好ましく、１～６個が特に好ましい。アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ－ブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ｎ－ペンチルオキシ基、ｎ－ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
　「アリール基」とは、単環又は２環式以上の芳香族炭化水素基を意味する。アリール基の炭素数は６～２２個が好ましく、６～１８個がより好ましく、６～１４個がさらに好ましく、６～１０個が特に好ましい。アリール基としては、例えばフェニル基、ｏ－、ｐ－又はｍ－トリル基、ナフチル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオレニル基等が挙げられる。
　「ヘテロアリール基」とは、１個以上のヘテロ原子を有する芳香族基を意味する。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましい。ヘテロアリール基の炭素数は３～２１個が好ましく、３～１７個がより好ましく、３～１３個がさらに好ましく、３～９個が特に好ましい。ヘテロアリール基としては、例えばピリジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、インドリル基、キノリル基等が挙げられる。
　「アリールオキシ基」とは、エーテル性酸素原子（－Ｏ－）に前記アリール基が結合した基を意味する。アリールオキシ基の炭素数は７～２３個が好ましく、７～１９個が特に好ましく、７～１５個がより好ましく、７～１１個がさらに好ましい。アリールオキシ基としては、例えばフェノキシ基等が挙げられる。
　「アルキルチオ基」とは、－Ｓ－に前記アルキル基が結合した基を意味する。アルキルチオ基の炭素数は１～２０個が好ましく、炭素数１～１５個がより好ましく、炭素数１～１２個がさらに好ましく、炭素数１～６個が特に好ましい。アルキルチオ基としては、例えばメタンチオ基、エタンチオ基、ｎ－プロパンチオ基、イソプロパンチオ基、ｎ－ブタンチオ基、イソブタンチオ基、ｓ－ブタンチオ基、ｔ－ブタンチオ基、ｎ－ペンタンチオ基、ｎ－ヘキサンチオ基等が挙げられる。
　「モノアルキルアミノ基」とは、アミノ基（－ＮＨ２）の水素原子の１つが前記アルキル基と置き換わった基を意味する。「ジアルキルアミノ基」とは、アミノ基の水素原子の２つが前記アルキル基と置き換わった基を意味する。モノアルキルアミノ基の炭素数は１～２０個が好ましく、１～１５個がより好ましく、１～１２個がさらに好ましく、１～８個が特に好ましい。ジアルキルアミノ基の炭素数は２～２０個が好ましく、２～１５個がより好ましく、２～１２個がさらに好ましく、２～８個が特に好ましい。モノアルキルアミノ基としては、例えばメチルアミノ基、エチルアミノ基、ｎ－プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ｔ－ブチルアミノ基、ｎ－ペンチルアミノ基、ｎ－ヘキシルアミノ基等が挙げられる。ジアルキルアミノ基としては、例えばＮ，Ｎ－ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノ基等が挙げられる。
　「モノアリールアミノ基」とは、アミノ基の水素原子の１つが前記アリール基と置き換わった基を意味する。「ジアリールアミノ基」とは、アミノ基の水素原子の２つが前記アリール基と置き換わった基を意味する。モノアリールアミノ基の炭素数は６～２２個が好ましく、６～１８個がより好ましく、６～１４個がさらに好ましく、炭素数６～１０個が特に好ましい。ジアリールアミノ基の炭素数は１２～２４個が好ましく、１２～２０個がより好ましく、１２～１６個がさらに好ましい。モノアリールアミノ基としては、例えばフェニルアミノ基等が挙げられる。ジアリールアミノ基としては、例えばジフェニルアミノ基等が挙げられる。
　「ヘテロシクリル基」とは、１個以上のヘテロ原子を有する飽和又は不飽和の１価複素環基を意味する。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましい。ヘテロシクリル基の炭素数は３～２１個が好ましく、３～１７個がより好ましく、３～１３個がさらに好ましく、３～９個が特に好ましい。ヘテロシクリル基としては、例えばアゼパニル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、モルホリニル基、テトラヒドロフリル基等が挙げられる。
　「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を意味し、フッ素原子又は塩素原子が好ましい。
　前記「アルキル基」、「シクロアルキル基」、「アルケニル基」、「シクロアルケニル基」、「アルキニル基」、「アルコキシ基」、「アリール基」、「ヘテロアリール基」、「アリールオキシ基」、「アルキルチオ基」、「モノアルキルアミノ基」、「ジアルキルアミノ基」、「モノアリールアミノ基」、「ジアリールアミノ基」および「ヘテロシクリル基」は、置換基で置換されていてもよい。該置換基で置換された基を、置換基を有している基という。置換基としては例えば、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アルキルチオ基、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、シクロアルキル基、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、及びヘテロシクリル基が挙げられる。
　次に本発明の製造方法について更に詳細に説明する。本発明の製造プロセスの概念は、下式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ、Ｙ及びＺは前記の通りである。）
［工程（ｉ）］
　工程（ｉ）は、式（１）で表される化合物であって、沸点が５００℃以下である化合物（以下、該化合物を「オルトカルボン酸エステル（１）」とも記す。）を、気相において、固体触媒の存在下に脱Ｒ３ＯＨ反応させ、式（２）で表されるエテン誘導体（以下、単に「エテン誘導体（２）」とも記す。）を製造する工程である。
　オルトカルボン酸エステル（１）において、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基である。
　Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、ヘテロシクリル基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、置換基を有しているアルケニル基、置換基を有しているシクロアルケニル基、置換基を有しているアルキニル基、置換基を有しているアルコキシ基、置換基を有しているアリール基、置換基を有しているヘテロアリール基、置換基を有しているアリールオキシ基、置換基を有しているアルキルチオ基、置換基を有しているモノアルキルアミノ基、置換基を有しているジアルキルアミノ基、置換基を有しているモノアリールアミノ基、置換基を有しているジアリールアミノ基、または置換基を有しているヘテロシクリル基が好ましい。
　また、Ｒ１及びＲ２は共同して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。Ｒ１及びＲ２が共同して、それらが結合する炭素原子とともに形成する環としては、シクロヘキサン等のシクロアルカン、またはアルキル基が置換したシクロヘキサン等の、置換基を有するシクロアルカン等が挙げられる。
　Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、置換基を有しているアルコキシ基、置換基を有しているアリール基、または置換基を有しているアリールオキシ基がより好ましい。
　Ｒ１及びＲ２は、共に水素原子が特に好ましい。
　Ｒ３は、脱Ｒ３ＯＨ反応によって基Ｒ３Ｏが脱離し得る１価の基である。Ｒ３は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、ヘテロシクリル基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、置換基を有しているアルケニル基、置換基を有しているシクロアルケニル基、置換基を有しているアルキニル基、置換基を有しているアリール基、置換基を有しているヘテロアリール基、または置換基を有しているヘテロシクリル基が好ましい。
　Ｒ３は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、または置換基を有しているアリール基がより好ましい。
　Ｒ３は、アルキル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
　Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基であり、具体的には、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、ヘテロシクリル基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、置換基を有しているアルケニル基、置換基を有しているシクロアルケニル基、置換基を有しているアルキニル基、置換基を有しているアリール基、置換基を有しているヘテロアリール基、または置換基を有しているヘテロシクリル基が好ましい。
　Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、または置換基を有しているアリール基がより好ましい。
　Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に、アルキル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
　好適なオルトカルボン酸エステル（１）としては、
　Ｒ１及びＲ２が、共に水素原子であり、かつ
　Ｒ３、Ｒ４及びＲ５がそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、または置換基を有しているアリール基である、化合物である。
　より好適なオルトカルボン酸エステル（１）としては、
　Ｒ１及びＲ２が、共に水素原子であり、かつ
　Ｒ３、Ｒ４及びＲ５がそれぞれ独立に、アルキル基である、化合物である。
　さらに好適なオルトカルボン酸エステル（１）としては、
　Ｒ１及びＲ２が、共に水素原子であり、かつ
　Ｒ３、Ｒ４及びＲ５が、共にメチル基である、化合物である。
　前記オルトカルボン酸エステル（１）における置換基は、オルトカルボン酸エステル（１）の沸点が５００℃以下となるように選定しなければならない。
　オルトカルボン酸エステル（１）は、有機化学の常法に従い、公知の方法又はその類似方法によって合成できる。その典型であるオルト酢酸トリメチルは市販されており極めて容易に入手できる。
　工程（ｉ）の反応は気相において行うため、オルトカルボン酸エステル（１）の沸点は、反応温度と反応圧力において、オルトカルボン酸エステル（１）が気化する温度であることが好ましい。以下における沸点は、１気圧（絶対圧）における沸点をいう。
　オルトカルボン酸エステル（１）の沸点は、５００℃以下であり、４５０℃以下が好ましく、４００℃以下がより好ましい。また、取り扱いが容易である観点から、オルトカルボン酸エステル（１）の沸点は、０℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましく、５０℃以上がさらに好ましい。
　工程（ｉ）の反応に使用する固体触媒は、オルトカルボン酸エステル（１）の脱Ｒ３ＯＨ反応を促進する触媒から選択され、脱Ｒ３ＯＨ反応を促進する固体酸量を有する固体触媒から選択されるのが好ましい。
　固体触媒としては、金属触媒、金属酸化物触媒、天然鉱物、モレキュラーシーブ、カーボンブラック等が挙げられる。天然鉱物は、酸性白土、カオリナイト、ベントナイト、モンモリロナイト、タルク、ケイ酸ジルコニウム、またはゼオライトが好ましい。カーボンブラックは、無定形炭素、木炭、活性炭、グラファイトまたはフラーレン類が好ましい。固体触媒は、金属触媒及び金属酸化物触媒から選ばれる少なくとも１種が好ましく、金属酸化物触媒がより好ましい。
　金属触媒としては、周期律表のＩＶＢ族及びＶＩＩＩ族の金属からなる触媒が好ましく、モリブデン、タングステン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、レニウム、またはルテニウムが好ましい。
　金属酸化物触媒とは金属酸化物を含む触媒をいい、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化タングステン、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化カルシウム、酸化ホウ素（ボリア）、ゼオライト、またはそれらの混合物が好ましい。金属酸化物触媒は、任意のモル比でシリカ－アルミナ、シリカ－マグネシア、シリカ－ボリア、アルミナ－ボリア、シリカ－チタニア、シリカ－ジルコニア、酸化亜鉛－ジルコニア、モレキュラーシーブ等の複合金属酸化物として使用してもよい。
　金属酸化物触媒としては、活性の点から、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、アルミナ、ゼオライト及び酸化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む触媒がより好ましく、酸化亜鉛を含む触媒が特に好ましい。この場合、金属酸化物触媒中のジルコニア、アルミナ、ゼオライト及び酸化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物の含有量は、金属酸化物触媒に対して５０質量％以上が好ましく、６０質量％以上がより好ましく、７０質量％以上がさらに好ましい。
　金属酸化物のうち、ゼオライトとしては、Ａ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ－５型に代表されるＭＦＩゼオライト、ＭＷＷ型ゼオライト、β型ゼオライト、モルデナイト、フェリエライト、またはエリオナイトが好ましい。
　前記以外の工程（ｉ）の反応に使用する固体触媒としては、塩化アルミニウム等の金属塩化物、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム等の金属フッ化物、硫酸鉄等の金属硫酸塩、硫化亜鉛等の金属硫化物、リン酸亜鉛等の金属リン酸塩、メタロシリケート触媒等の固体触媒、不活性担体上にリン化合物、ホウ素化合物などを担持させた固体触媒が挙げられる。
　工程（ｉ）の反応に使用する固体触媒は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　固体触媒の固体酸量は、０超～５．０ｍｍｏｌ／ｇが好ましく、０超～３．０ｍｍｏｌ／ｇがより好ましく、０超～１．０ｍｍｏｌ／ｇがさらに好ましい。固体触媒の固体酸量が下限値以上であれば、オルトカルボン酸エステル（１）の転化率が向上する。固体触媒の固体酸量が上限値以下であれば、副生成物の生成を抑制しやすい。
　固体触媒の比表面積は、０．１～１０００ｍ２／ｇが好ましく、０．５～５００ｍ２／ｇがより好ましく、１～３５０ｍ２／ｇがさらに好ましい。固体触媒の比表面積が下限値以上であれば、オルトカルボン酸エステル（１）の転化率が向上する。固体触媒の比表面積が上限値以下であれば、副生成物の生成を抑制しやすい。
　工程（ｉ）の反応は気相において行う。気相での反応は、慣用の気相流通法により行うことができる。気相流通法とは、反応器に固体触媒を充填し、気化させたオルトカルボン酸エステル（１）を固体触媒層に流通させて反応させる方法である。具体的には、固定床流通方式、固定床循環方式、流動床流通方式等の反応方式が挙げられ、本発明ではこれらいずれの反応形式も適用できる。
　例えば、気相流通法では、気化させたオルトカルボン酸エステル（１）を固体触媒層に流通させるが、オルトカルボン酸エステル（１）は単体で流通させてもよく、キャリアガスとともに流通させてもよい。キャリアガスとしては特に制限されないが、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガス、又はこれらの混合ガスが好ましい。キャリアガスとともに流通させる場合のキャリアガスの使用量は、オルトカルボン酸エステル（１）の１モルに対して、０超～２０モルが好ましく、０超～１０モルがより好ましい。一般に、キャリアガスが多いとオルトカルボン酸エステル（１）の転化率が低下する、キャリアガス少ないと副生成物が生成する、固体触媒表面に炭化物等の不純物が付着して触媒活性が低下する、等の可能性がある。最適な使用量は反応温度、接触時間にも依存する。
　反応圧力は特に限定されず、加圧、常圧又は減圧でもよい。操作が容易であることから、反応圧力は、常圧から微加圧が好ましい。
　所望によりスタティックミキサーやラシヒリング等の充填材を入れることができる。
　反応器の加熱方法は特に制限されないが、熱媒オイル、溶融塩、電気ヒーター、砂を用いて加熱する方法が好ましい。工程（ｉ）の反応温度は１００～５００℃が好ましく、１２０～４５０℃がより好ましく、１５０～４００℃がさらに好ましい。一般に温度が低いとオルトカルボン酸エステル（１）の転化率が低下する、温度が高いと副生成物が生成する、固体触媒表面に炭化物等の不純物が付着して触媒活性が低下する、等の可能性がある。最適な反応温度は接触時間にも依存する。
　また、工程（ｉ）の反応時間は、オルトカルボン酸エステル（１）と固体触媒が接触する時間（以下、「接触時間」という。）に相当する。接触時間は０．１～６０秒が好ましく、１～３０秒がより好ましい。一般に接触時間が短いとオルトカルボン酸エステル（１）の転化率が低下する、長いと副生成物が生成する、固体触媒表面に炭化物等の不純物が付着して触媒活性が低下する、等の可能性がある。最適な接触時間は反応温度に依存する。例えば、１００℃で接触時間が極端に短いと実質的に反応が進行しない場合もあり、５００℃において接触時間が極端に長いと、副生成物が生成したり、タールやオイルが生成することにより反応器が閉塞する場合もある。
　工程（ｉ）は、固体触媒を使用することにより、従来では難しかったエテン誘導体（２）の製造を、取り扱い、生産性等において極めて有利な気相反応で行う工程である。
　工程（ｉ）の反応は、気相反応であるため、例えば管状の反応器にオルトカルボン酸エステル（１）を流通させる反応形式とすることにより連続的にエテン誘導体（２）を製造でき、バッチ式である従来の製造方法よりも生産性において極めて優れている。また、気相において反応を行うため生成物の分離が極めて容易である。さらに工程（ｉ）は、腐蝕性の高い塩化水素等が生成せず、安全性が高く反応装置の制約が少なく工業的に極めて有利である。
　本発明の工程（ｉ）に係る反応では、従来法では工業的、経済的に製造が難しかったＲ４およびＲ５がメチルであるエテン誘導体（２）（１，１－ジメトキシエテン）が容易かつ高収率で得られる。
　工程（ｉ）で得られたエテン誘導体（２）は、各種化学品の合成中間体として有用である。本発明においては、得られたエテン誘導体（２）を用いて、以下の工程（ｉｉ）を行い、目的とするハロゲン化アクリル酸エステルを得ることが好ましい。
［工程（ｉｉ）］
　工程（ｉｉ）は、工程（ｉ）で得られたエテン誘導体（２）を、塩基性化合物及び相間移動触媒の存在下に式（３）で表されるハロゲン化メタン（以下、単に「ハロゲン化メタン（３）」とも記す。）と反応させ、式（４）で表されるシクロプロパン誘導体（以下、単に「シクロプロパン誘導体（４）」とも記す。）を製造する工程である。
　工程（ｉｉ）の反応に使用するエテン誘導体（２）は、工程（ｉ）で得られたものを未精製のまま工程（ｉｉ）の反応に使用してもよく、精製した後に反応に使用してもよい。精製の方法としては、例えば溶媒を用いた抽出、蒸留、結晶化等の公知の方法が挙げられる。精製においては、工程（ｉ）の生成物中に未反応のまま含まれていたオルトカルボン酸エステル（１）を分離して工程（ｉ）で再利用することも可能であり、更に生産性を向上できる。
　工程（ｉｉ）の反応においては、使用されるハロゲン化メタン（３）は、塩基性化合物の作用によりカルベンを生成し、エテン誘導体（２）の二重結合に挿入されると考えられる。
　ハロゲン化メタン（３）としては、例えば、クロロホルム、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、またはトリフルオロメタンが好ましい。
　Ｘがフッ素原子であり、Ｙが塩素原子又はフッ素原子であるハロゲン化メタン（３）がより好ましく、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、トリフルオロメタンがより好ましい。
　Ｘがフッ素原子であり、Ｙが塩素原子であるハロゲン化メタン（３）がさらに好ましく、具体的には、ジクロロフルオロメタン、クロロジフルオロメタンがさらに好ましい。
　ハロゲン化メタン（３）はガス化させて反応させてもよく、液体で反応させてもよい。また、反応液を同時に抜き出して連続的に行ってもよく、同時に抜き出さずにバッチ式で行ってもよい。生産性の観点から、連続的に行うのが有利である。
　ハロゲン化メタン（３）の使用量は、エテン誘導体（２）の１モルに対して１モル以上が好ましく、１～５モルがより好ましく、１～２モルがさらに好ましい。
　工程（ｉｉ）の反応に使用する塩基性化合物は、ハロゲン化メタン（３）からカルベンを生成させる反応を促進する化合物である。
　塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ土類又はアルカリ金属の水酸化物；ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ｔ－ブトキシカリウム等のアルカリ金属アルコキシド；水素化ナトリウム等のアルカリ金属水素化物；ブチルリチウム等のアルキルリチウム；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩；リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム等のアルカリ金属リン酸水素塩又はアルカリ金属リン酸塩が好ましい。
　より好ましい塩基性化合物は、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属水素化物又はアルキルリチウムである。さらに好ましい塩基性化合物は、アルカリ金属水酸化物である。最も好ましい塩基性化合物は水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムである。塩基性化合物は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これら塩基性化合物は水溶液として使用してもよく、有機溶媒に混合させて使用してもよい。塩基性化合物の溶媒中の濃度は、５～６０重量％が好ましく、１０～６０重量％がより好ましい。塩基性化合物の溶液中の濃度が低いとエテン誘導体（２）の転化率が低下する、高いとエテン誘導体（２）の転化率が上がる。
　工程（ｉｉ）の反応に使用する塩基性化合物の使用量は、ハロゲン化メタン（３）からエテン化合物との反応に十分なカルベンを生成させることができる量であり、ハロゲン化メタン（３）の１モルに対して１～１０モルが好ましく、１～８モルがより好ましく、１～６モルがさらに好ましい。
　工程（ｉｉ）の反応は、塩基性化合物とともに相間移動触媒を存在させて行われる。相間移動触媒としては、一般式（Ｒａ）４Ｍ＋Ａ－（式中、Ｒａは独立して水素原子又はＣ１－２５炭化水素基であり、ＭはＮ又はＰであり、ＡはＯＨ、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、ＨＳＯ４、ＣＮ、ＣＨ３ＳＯ３又はＰｈＣＨ２ＣＯ２である。ただし、Ｐｈはフェニル基を示す）で表される化合物やクラウンエーテルが好ましい。具体的には、テトラブチルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、ベンジルジメチルオクタデシルアンモニウム塩等の４級アンモニウム塩が挙げられる。Ｃ１－２５炭化水素基としては、炭素数１～２５の直鎖アルキル基が好ましく、炭素数１～２０の直鎖のアルキル基がより好ましい。好ましい相間移動触媒としては、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリド等の４級アンモニウム塩が好ましい。これら相間移動触媒は水溶液として使用してもよく、有機溶媒に混合させて使用してもよい。
　相間移動触媒の使用量は、エテン誘導体（２）の質量に対して０．００１～５質量％が好ましく、０．０１～３質量％がより好ましく、０．０５～２質量％がさらに好ましい。
　一般に、相間移動触媒を使用することにより反応を促進できる。また、汎用の相間移動触媒（４級アンモニウム塩等）の使用がコスト面で有利である。
　相間移動触媒は、水相と有機相の相間の触媒として使用してもよく、塩素化フッ素化炭化水素溶媒と炭化水素溶媒等のように、相分離する２つの有機相間の触媒として使用してもよい。一般に、相間移動触媒の使用により相分離する２種の溶媒を使用する反応を促進できる。
　工程（ｉｉ）の反応は、液相中で行い、溶媒の存在下に実施することが好ましい。
　溶媒は、水、脂肪族炭化水素、ハロゲン化脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、又はハロゲン化芳香族炭化水素が好ましい。溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、石油エーテル類、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素が挙げられる。溶媒は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　溶媒に水を用いる場合、有機溶媒と組み合わせて相乗的な効果が得られる。例えば、原料であるエテン誘導体（２）やハロゲン化メタン（３）、および生成物であるシクロプロパン誘導体（４）は有機相に存在するため、水との接触効率が下がることで、水による副反応を抑制できる。また、水溶性の塩基性化合物を使用する場合、水相で均一な状態となるため、局所的な副反応を抑制できる。
　溶媒の使用量は、エテン誘導体（２）の１００容積％に対して１０～１０００容積％が好ましく、５０～８００容積％がより好ましい。
　工程（ｉｉ）において、エテン誘導体（２）、ハロゲン化メタン（３）、塩基性化合物、相間移動触媒を反応容器に導入する順序に特に限定はなく、同時に反応器に導入し、混合してもよい。また、塩基性化合物、相間移動触媒を反応器中で混合しておいてからエテン誘導体（２）、ハロゲン化メタン（３）を、逐次又は同時に投入してもよい。また、ハロゲン化メタン（３）を最後に投入してもよい。
　一般に反応を行う際、予め溶媒や触媒等を混合し、その後原料等を逐次又は同時に投入する。反応の発熱量が大きい場合は、原料の全て又は一部を逐次投入するのが好ましい。
　工程（ｉｉ）の反応温度は、－２０℃～＋５０℃が好ましく、－１０℃～＋４０℃がより好ましく、０℃～＋３０℃がさらに好ましい。反応圧力は特に限定されず、加圧、常圧又は減圧のいずれでも反応を行うことができる。
　工程（ｉｉ）の反応は連続的に行うことができ、バッチ式である従来の製造方法よりも生産性において極めて優れている。さらに、腐蝕性の高い塩化水素等が生成せず、安全性が高く反応装置の制約が少なく工業的に極めて有利である。
　工程（ｉ）で得られたエテン誘導体（２）を未精製のまま工程（ｉｉ）に使用した場合、シクロプロパン誘導体（４）とともに、工程（ｉ）で生じたＲ３ＯＨに起因して下式（８）で表される化合物（以下、該化合物を「プロペン誘導体（８）」とも記す。）が生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＸは前記の通りである。）
　プロペン誘導体（８）は、溶媒の存在下に、酸性条件下で分解することにより後述する工程（ｉｉｉ）の生成物であるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）へと変換できる。よって、プロペン誘導体（８）を回収し、ハロゲン化アクリル酸エステルを製造することにより、収率と生産性を向上できる。
　プロペン誘導体（８）の分解反応は、酸性条件下で行うことが好ましく、ｐＨ０～７で行うことが好ましく、ｐＨ０～５で行うことがより好ましい。酸性条件下とするには、反応系中に塩酸、硫酸等の酸を存在させることが好ましい。分解反応に使用する溶媒は、メタノール、エタノールなどのアルコール類が好ましい。また、溶媒の使用量は、プロペン誘導体（８）の１００容積％に対して、１０～１０００容積％が好ましく、２０～８００容積％がより好ましい。反応温度は、－２０～＋１００℃が好ましく、－１０～＋８０℃がより好ましい。
　好ましいプロペン誘導体（８）としては、例えば下式（７）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
（式中、Ｍｅはメチル基を表す。）
　工程（ｉｉ）で得られたシクロプロパン誘導体（４）は、医薬、ポリマー等の中間体として有用である。特に、式（４）においてＸがフッ素原子であり、Ｙが塩素原子又はフッ素原子であるシクロプロパン誘導体（４）は有用である。
　さらに、下式（６）で表される化合物は、新規な化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
（式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｙ１は塩素原子またはフッ素原子を表す。）
　式（６）で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
（式中、Ｍｅはメチル基を表す。）
　例えば、従来報告されている、Ｒ１及びＲ２が共に水素原子であり、Ｒ４及びＲ５が共にエチル基であり、Ｘがフッ素原子であり、かつＹが塩素原子であるシクロプロパン誘導体（４）は沸点が高いため、分解を抑えるために低温で蒸留精製を行うことが非常に困難であった。たとえば、通常の減圧蒸留装置を用いて減圧蒸留した場合、減圧蒸留可能な最低温度である５０℃で蒸留精製した場合には、該シクロプロパン誘導体（４）は２０％以上分解する。それと比較して、本発明の式（６）で表される化合物は、沸点が低いため、同一の減圧蒸留装置を用いて２０℃以下にて蒸留精製が可能であり、その分解を１％未満に抑制できるため、工業経済的に非常に有用である。
［工程（ｉｉｉ）］
　工程（ｉｉｉ）は、工程（ｉｉ）で得られたシクロプロパン誘導体（４）を、液相又は気相において加熱することにより、脱Ｒ４Ｙ反応させ、式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（以下、単に「ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）」とも記す。）を製造する工程である。
　工程（ｉｉｉ）で使用するシクロプロパン誘導体（４）は、工程（ｉｉ）で得られたものを未精製のまま工程（ｉｉｉ）の反応に使用してもよく、精製した後に使用してもよい。シクロプロパン誘導体（４）の精製方法としては、例えば溶媒を用いた抽出、蒸留、又は結晶化等の公知の方法を使用できる。
　精製の際に、工程（ｉｉ）で得られたシクロプロパン誘導体（４）中に未反応のまま含まれているエテン誘導体（２）やハロゲン化メタン（３）を分離して工程（ｉｉ）に戻すことも可能である。
　工程（ｉｉｉ）は、工程（ｉｉ）で得たシクロプロパン誘導体（４）を反応器中で加熱する。工程（ｉｉｉ）の反応は脱離反応であり、式Ｒ４Ｙで表される化合物が脱離する。工程（ｉｉｉ）の反応は、気相で行ってもよく、液相で行ってもよい。工程（ｉｉｉ）の反応温度は、８０℃～４００℃が好ましく、１００℃～３５０℃がより好ましく、１２０℃～３００℃がさらに好ましい。反応圧力は特に限定されず、加圧、常圧又は減圧のいずれでも行うことができる。一般に温度が低いとシクロプロパン誘導体（４）の転化率が低下する、高いと副生成物が生成する、重合が促進される、等の可能性がある。最適な反応温度は接触時間に依存する。
　液相または気相で行う場合、予め加熱した反応器に原料を導入してもよく、加熱する前に導入してもよく、予め加熱して実施するのが好ましい。また、ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）を含む反応液や反応ガスを同時に抜き出して連続的に行ってもよく、同時に抜き出さずにバッチ式で行ってもよい。生産性の観点から、連続的に行うのが有利である。
　工程（ｉｉｉ）において、連続的に反応を行う場合、反応器内における滞留時間はシクロプロパン誘導体（４）が十分に転化される時間であればよく、１秒以上が好ましく、１０秒以上がより好ましく、３０秒以上がさらに好ましい。また、重合等の副反応を抑制する観点から、５時間以内が好ましく、２時間以内がより好ましく、１時間以内がさらに好ましい。一般に接触時間が短いとシクロプロパン誘導体（４）の転化率が低下する、長いと副生成物が生成する、重合が促進される、等の可能性がある。
　工程（ｉｉｉ）を液相において行う場合には溶媒の存在下又は不存在下に実施でき、溶媒の存在下に実施することが好ましい。工程（ｉｉｉ）において溶媒を使用する場合、溶媒は加熱に対して安定であり、工程（ｉｉｉ）の反応において不活性な溶媒が好ましい。溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒；モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素溶媒；シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン等の炭化水素溶媒；メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール溶媒；クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒が好ましい。
　溶媒の使用量は、シクロプロパン誘導体（４）の１００容積％に対して０～１０００容積％が好ましく、０～８００容積％がより好ましい。
　工程（ｉｉｉ）で得られたハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）は、例えば溶媒を用いた抽出、蒸留、又は結晶化等の公知の方法により精製できる。
　また、工程（ｉｉｉ）で得られたハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）は、構造によっては工程（ｉｉｉ）の途中や単離精製後に容易に重合してポリマーを生成する場合もある。その場合には重合禁止剤の添加によって工程（ｉｉｉ）の途中や単離精製後において重合を防ぐことが好ましい。
　重合禁止剤としては、２，２，６，６－テトラメチルピペリジンＮ－オキシル、ｐ－ベンゾキノン、ヒドロキノン、メトキノン、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール（ＢＨＴ）、４－ｔｅｒｔ－ブチルカテコール、ｔｅｒｔ－ブチルヒドロキノン、２，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルヒドロキノン、１，２，４－トリヒドロキシベンゼン、ロイコキニザリン、クロラニル、フェノチアジン、Ｑ－１３００、Ｑ－１３０１、テトラエチルチラウムジスルフィド、硫黄等が好ましく、ヒドロキノン、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール（ＢＨＴ）、フェノチアジンがより好ましい。重合禁止剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　重合禁止剤の使用量は、工程（ｉｉｉ）で得られたハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）に対して１０ｐｐｍ以上が好ましく、２０～５００００ｐｐｍが特に好ましい。重合禁止剤の使用量が少ないと重合禁止効果が低く、多いと廃棄物の量が増える、コスト面で劣る等の可能性がある。
　重合禁止剤の添加方法は、特に制限されず、ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）が存在する系に重合禁止剤を存在させることが好ましい。具体的には、反応系中、蒸留精製時の釜の中、及び蒸留精製後のハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）に重合禁止剤を存在させることが好ましい。また、蒸留精製の際に、重合禁止剤とエアレーションを組み合わせることにより、ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）の気相状態での自己重合も効果的に抑制できる。蒸留中のエアレーションにおける酸素導入量は特に制限はないが、蒸留のシステム全体を含めて爆発が誘発されない量であればよい。
　工程（ｉｉｉ）の反応は連続的に実施でき、バッチ式である従来の製造方法よりも生産性に極めて優れている。また、気相において反応を行う場合、生成物の分離が極めて容易である。さらに、腐蝕性の高い塩化水素等の生成もなく、安全性が高く反応装置の制約が少なく工業的に極めて有利である。
　ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）は、医薬品、ポリマー、光学材料、塗料、半導体レジスト材料等の原料として有用である。特にα－フルオロアクリル酸エステル誘導体は、医薬用途や、ポリマーや光学材料の基礎原料として極めて有用である。
　つまり、本発明の製造方法によって得られた式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体を重合させることにより、該ハロゲン化アクリル酸エステル誘導体に基づく重合単位を含む重合体の製造方法が、工業経済的に実現する。
　そのようなハロゲン化アクリル酸エステル誘導体（５）としては、例えば、下式（９）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
（式中、Ｍｅはメチル基を表す。）
　前記の工程（ｉ）～（ｉｉｉ）は単独で行うこともできるが、連続で行うことが工業的には有利である。例えば、工程（ｉ）を気相中で行った後、生成物を冷却し、未精製のまま工程（ｉｉ）を液相中で行い、工程（ｉｉ）の生成物を未精製のまま加熱して工程（ｉｉｉ）を行う連続プロセスとして実施できる。このような連続フローに、前記したように未反応の原料を分離して前工程に戻す経路を更に加えることにより、一層生産的なプロセスを構築できる。
　本発明の各工程（ｉ）～（ｉｉｉ）は、下記の反応基質において行うことが好ましい。各工程において得られる中間体や最終製品の化合物は、医薬、ポリマー等の中間体として有用な化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
（式中、Ｍｅはメチル基を表す。）
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
［実施例１～３、比較例１］
　＜触媒の調製＞　直径４．８ｍｍ、長さ９．８ｍｍの円柱状酸化亜鉛（比表面積３９ｍ２／ｇ、固体酸量０．１ｍｍｏｌ／ｇ（ＮＨ３換算）、日揮触媒化成社製“Ｎ７４８”）触媒を内径１５ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳＵＳ３１６製反応管に充填し、電気ヒーターを取り付けた。触媒層の温度が２５０℃になるように加熱して窒素を３時間流通し触媒を乾燥させた。
＜工程（ｉ）＞　触媒層の温度が表１に記載の温度になるように電気ヒーターで加熱し、表１に示す条件で原料のオルト酢酸トリメチルを流通させることで反応を実施した。反応器出口の粗液を０℃のコールドトラップで捕集しガスクロマトグラフで分析することで反応生成物の組成解析を行った。また、比較例として固体触媒を使用せずに実施例１と同様の操作で反応を行った。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
　また、充填カラムを用いた常圧蒸留で分留することにより１，１－ジメトキシエテンが無色の液体として得られる。
　１，１－ジメトキシエテンの１Ｈ－ＮＭＲを下に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；２．９１（ｓ，２Ｈ），３．４１（ｓ，６Ｈ）。
［実施例４～６］
　触媒を変える以外は全て実施例２と同様の操作で反応を行った。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
　※触媒１：球状α－アルミナ（比表面積３ｍ２／ｇ、固体酸量０．９ｍｍｏｌ／ｇ（ＮＨ３換算）、ニッカトー社製“ＨＤボール”）
　※触媒２：円柱状γ－アルミナ（比表面積２８０ｍ２／ｇ、固体酸量０．２ｍｍｏｌ／ｇ（ＮＨ３換算）、Ｎ．Ｅ．ケムキャット社製“ｓｅｌｅｘｓｏｒｂ　ＣＯＳ”）
　※触媒３：５％酸化亜鉛－酸化ジルコニウム（比表面積６０ｍ２／ｇ、固体酸量０．０６ｍｍｏｌ／ｇ（ＮＨ３換算）、Ｎ．Ｅ．ケムキャット社製）
［実施例７～１５］
　触媒を変える以外は全て実施例２と同様の操作で反応を行った。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
［実施例１６（工程（ｉｉ））］
　３００ｍｌのフラスコに、１，１－ジメトキシエテン２０ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．１ｇ、４８％水酸化カリウム水溶液８０ｇ、ヘキサン４０ｇを混合し、５℃に冷却し、撹拌したところへ、ジクロロフルオロメタン３２ｇを反応温度が１０℃を超えないように連続フィードした。ジクロロフルオロメタンのフィード終了後、ガスクロマトグラフで１，１－ジメトキシエテンの消失を確認してから蒸留水４０ｇを添加し、有機層を二層分離した。得られた有機層粗液中に含まれる１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンの含量は１Ｈ－ＮＭＲ（内部標準法による定量）より２９ｇであった。収率は８３．６％であった。
　１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンの１Ｈ－ＮＭＲ及び１９Ｆ－ＮＭＲを下に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；１．５１（ｄｄ，１Ｈ），１．７４（ｄｄ，１Ｈ），３．４７（ｓ，３Ｈ），３．４９（ｓ，３Ｈ）。
１９Ｆ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；－１４７．３５（ｄｄ，１Ｆ）。
　また、２－フルオロ－３，３，３－トリメトキシ－１－プロペンの含量は１Ｈ－ＮＭＲ（内部標準法による定量）より１．７ｇであった。収率は５．０％であった。
　２－フルオロ－３，３，３－トリメトキシ－１－プロペンの１Ｈ－ＮＭＲ及び１９Ｆ－ＮＭＲを下に示す。
　１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；３．２２（ｓ，９Ｈ），５．２２（ｄｄ，１Ｈ），６．９２（ｄｄ，１Ｈ）。
１９Ｆ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；－１２６．０９（ｄｄ，１Ｆ）。
　なお、実施例１６で製造した１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンを含む有機層粗液を、充填カラムを用いた減圧蒸留装置により蒸留した場合、バス温２０℃、圧力１３ｈＰａにて蒸留可能であった。得られた１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンは無色の液体であり、蒸留における１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンの分解率は１％未満であった。
　一方、同一の減圧蒸留装置を用いて、実施例１６における１，１－ジメトキシエテンを１，１－ジエトキシエテンに変更する以外は同様にして得た、１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジエトキシシクロプロパンを含む有機層粗液を蒸留した場合、バス温５０℃、圧力１０ｈＰａの条件にて蒸留可能であった。しかし、蒸留における１－クロロ－１－フルオロ－２，２－ジエトキシシクロプロパンの分解率が２４％であった。
［実施例１７～２２］
　テトラブチルアンモニウムブロミド、４８％水酸化カリウム水溶液、ジクロロフルオロメタンの使用量を変える以外は、実施例１６と同様の操作で反応を行った。結果を表４に示す。表中、ＴＢＡＢはテトラブチルアンモニウムブロミドを、ＫＯＨ溶液は４８％水酸化カリウム水溶液を、ＣＨＣｌ２Ｆはジクロロフルオロメタンを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
［実施例２３］
　ジクロロフルオロメタン３２ｇをクロロジフルオロメタン２７ｇに変える以外は、実施例１６と同様の操作で反応を行った。得られた有機層粗液中に含まれる１，１－ジフルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンの含量は１Ｈ－ＮＭＲ（内部標準法による定量）より２６ｇであった。収率は８１．５％であった。
　１，１－ジフルオロ－２，２－ジメトキシシクロプロパンの１Ｈ－ＮＭＲ及び１９Ｆ－ＮＭＲを下に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；１．５５（ｍ，２Ｈ），３．３０（ｓ，６Ｈ）。
１９Ｆ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣl３），δｐｐｍ；－１４５．２５（ｍ，２Ｆ）。
［実施例２４（工程（ｉｉｉ））］
　反応蒸留用の受器（０℃に冷却、重合禁止剤として２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール（ＢＨＴ）０．５ｇを初期添加）を接続した１００ｍｌの三口フラスコに２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール（ＢＨＴ）０．５ｇ、１，２，４－トリクロロベンゼン１００ｍｌを入れ、３６０ｔｏｒｒの真空度とした。１４５℃に加熱したところへ実施例１６で製造した有機層粗液４５ｇの滴下を開始し、内温が１４５℃に維持されるような速度で滴下を継続した。生成したα－フルオロアクリル酸メチルは蒸留受器に溜まった。蒸留受器に溜まった粗液中に含まれるα－フルオロアクリル酸メチルの含量は１Ｈ－ＮＭＲ（内部標準法による定量）より１０ｇであった。収率は９４．６％であった。
［実施例２５］
　実施例１６で製造した有機層粗液を実施例２３で製造した有機層粗液に変える以外は、実施例２４と同様の操作で反応を行った。蒸留受器に溜まった粗液中に含まれるα－フルオロアクリル酸メチルの収率は１Ｈ－ＮＭＲ（内部標準法による定量）より９１．７％であった。
　本発明に係るハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法は、入手が容易なオルトカルボン酸誘導体を原料として、高転化率、高選択率、高収率で最終製品であるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体に導く方法であり、工業的に極めて有用である。また、本発明に係るハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法により製造される中間体や最終製品の化合物は、医薬、ポリマー等の中間体として有用な化合物である。
　本出願は、日本で２０１５年８月２７日に出願された特願２０１５－１６８３３９号および２０１６年３月８日に出願された特願２０１６－０４４７２４号を基礎としており、その内容は本明細書にすべて包含される。

Claims (25)

  1. 　下式（１）で表される化合物であり、かつ、沸点が５００℃以下である化合物を、気相において、固体触媒の存在下に脱Ｒ３ＯＨ反応させることを特徴とする、下式（２）で表されるエテン誘導体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、
    Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基を表すか、またはＲ１及びＲ２は共同して、それらが結合する炭素原子とともに環を形成してもよく、
    Ｒ３は、脱Ｒ３ＯＨ反応によって基Ｒ３Ｏが脱離し得る１価の基を表し、
    Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子を必須とする１価の基を表す。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は前記の通りである。）
  2. 　Ｒ１及びＲ２が、共に水素原子であり、かつ
    　Ｒ３、Ｒ４及びＲ５がそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、置換基を有しているアルキル基、置換基を有しているシクロアルキル基、または置換基を有しているアリール基である、請求項１に記載の製造方法。
  3. 　反応の温度が、１００～５００℃である、請求項1または２に記載の製造方法。
  4. 　反応が、気化させた式（１）で表される化合物をキャリアガスとともに固体触媒層に流通させることにより行われる、請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
  5. 　キャリアガスの使用量が、式（１）で表される化合物の１モルに対して、０超～２０モルである、請求項４に記載の製造方法。
  6. 　固体触媒が、金属触媒及び金属酸化物触媒から選ばれる少なくとも１種の固体触媒である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 　固体触媒が、金属酸化物触媒である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  8. 　固体触媒が、ジルコニア、アルミナ、ゼオライト及び酸化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む触媒である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 　固体触媒が、酸化亜鉛を含む触媒である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 　固体触媒が、天然鉱物、モレキュラーシーブ、カーボンブラック、金属塩化物、金属フッ化物、金属硫酸塩、金属硫化物、および金属リン酸塩から選ばれる少なくとも１種の固体触媒である、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の製造方法によって式（２）で表されるエテン誘導体を得て、該エテン誘導体を、塩基性化合物及び相間移動触媒の存在下に下式（３）で表される化合物と反応させることを特徴とする、下式（４）で表されるシクロプロパン誘導体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式中、Ｘ、Ｙ、及びＺはそれぞれ独立に、ハロゲン原子を表す。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は請求項１の通りであり、Ｘ及びＹは前記の通りである。）
  12. 　塩基性化合物が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属水素化物及びアルキルリチウムからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１１に記載の製造方法。
  13. 　相間移動触媒が、４級アンモニウム塩である、請求項１１又は１２に記載の製造方法。
  14. 　Ｘがフッ素原子であり、かつＹが塩素原子又はフッ素原子である、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の製造方法。
  15. 　式（２）で表されるエテン誘導体が、１，１－ジメトキシエテンである、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の製造方法。
  16. 　式（３）で表される化合物の使用量が、式（２）で表されるエテン誘導体の１モルに対して１～５モルである、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の製造方法。
  17. 　塩基性化合物の使用量が、式（３）で表される化合物の１モルに対して１～１０モルである、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の製造方法。
  18. 　相間移動触媒の使用量が、式（２）で表されるエテン誘導体の質量に対して０．００１～５質量％である、請求項１１～１７のいずれか一項に記載の製造方法。
  19. 　請求項１１～１８のいずれか一項に記載の製造方法によって式（４）で表されるシクロプロパン誘導体を得て、該シクロプロパン誘導体を、液相又は気相において加熱することにより、脱Ｒ４Ｙ反応させることを特徴とする、下式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は請求項１の通りであり、Ｘ及びＹは請求項１１の通りである。）
  20. 　脱Ｒ４Ｙ反応の温度が、８０～４００℃である、請求項１９に記載の製造方法。
  21. 　請求項１１～１８のいずれか一項に記載の製造方法によって式（４）で表されるシクロプロパン誘導体と下式（８）で表されるプロペン誘導体を得て、次に、該シクロプロパン誘導体と該プロペン誘導体とを分離し、次に分離した該プロペン誘導体を、酸性条件下で分解させることを特徴とする、下式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は請求項１の通りであり、Ｘは請求項１１の通りである。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
     （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５及びＸは前記の通りである。）
  22. 　式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体を製造する際に、重合禁止剤の存在下で製造を行う、請求項１９～２１のいずれか一項に記載の製造方法。
  23. 　重合禁止剤の添加量が、式（５）で表されるハロゲン化アクリル酸エステル誘導体に対して１０ｐｐｍ以上である、請求項２２に記載の製造方法。
  24. 　下式（６）で表される化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
     （式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｙ１は塩素原子またはフッ素原子を表す。）
  25. 　下式（７）で表される化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
     （式中、Ｍｅはメチル基を表す。）
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