JPH08502494A

JPH08502494A - Ｎ−フルオロスルホンイミド類の改良された製造法

Info

Publication number: JPH08502494A
Application number: JP6510374A
Authority: JP
Inventors: ワグナー，ウィリアム・ジョセフ; シア，ジョージ・アンソニー; ポス，アンドリュー・ジョセフ
Original assignee: アライド−シグナル・インコーポレーテッド
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1996-03-19
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP3596889B2; DE69309090D1; US5403957A; EP0665831A1; DE69309090T2; WO1994008955A1; EP0665831B1

Abstract

(57)【要約】この発明は、スルホンイミドのアルカリ金属塩とフッ素を水または水／有機溶媒混合物の存在下で反応させることを含んでなる、Ｎ‐フルオロスルホンイミド類の製造法に関する。Ｎ‐フルオロスルホンイミド類はフッ素化剤として有用である。Ｎ‐フルオロスルホンイミド類は温和な条件で有機化合物にフッ素を導入することができる。

Description

【発明の詳細な説明】Ｎ‐フルオロスルホンイミド類の改良された製造法発明の背景本発明はＮ‐フルオロスルホンイミド類を合成する改良された方法に関する。Ｎ‐フルオロスルホンイミドおよびその関連化合物はエノールエーテル類、芳香族化合物および有機金属化合物のような求核性有機化合物のフッ素化に用いることができる。フッ素置換基は、新しい薬剤および農業用化学品の研究において、いよいよ重要な役割を演じるようになって来ているが、これは、フッ素置換基が目標分子の物理化学的性質および生物活性を改質するからである。これについては、例えば “フッ素化学の生物医学的側面”、エルスビアー・バイオメディカル・プレス社、１９８２年（ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬＡＳＰＥＣＴＳＯＦＦＬＵＯＲＩＮＥＣＨＥＭＩＳＴＲＹ、ＥｌｓｅｖｉｅｒＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＰｒｅｓｓ、１９８２）を参照されたい。求電子性フッ素化剤は温和な条件で目標分子にフッ素を導入することができる。窒素‐フッ素結合を含むフッ素化剤は知られている。米国特許第５，００３，０７４号明細書およびイー．ディファーディングらの報告“新しいフッ素化試薬 ‐初めての対掌体選択性フッ素化反応”、テトラヘドロンレタース、２９（４７）、６０８７（１９８８）［Ｅ．Ｄｉｆｆｅｒｄｉｎｇｅｔａｌ．，“ＮｅｗＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｎｇＲｅａｇｅｎｔｓ‐ＴｈｅＦｉｒｓｔＥｎａｎｔｉｏｓｅｌｅｃｔｉｖｅＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎＲｅａｃｔｉｏｎ ”，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔｅｒｓ、２９（４７），６０８７（１９８８）］は、カルボアニオンの選択的フッ素化におけるＮ‐フルオロサルタム類の利用を教示している。Ｎ‐フルオロサルタム類は、エノールエーテル類および芳香族化合物のような反応性の低い求核試薬をフッ素化するには反応性が不十分なので不利である。より反応性の大きいＮ‐Ｆ試薬はそのような求核試薬と反応することが知られているが、それらは他の欠点を持っている。シー．シャックらの報告“芳香族化合物とＮＦ₄ＢＦ₄の置換および付加反応”、フッ素化学ジャーナル、１８、３６３（１９８１）［Ｃ．Ｓｃｈａｃｋｅｔａｌ．，“ＳｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｎｄＡｄｄｉｔｉｏｎＲｅａｃｔｉｏｎｓｏｆＮＦ₄ＢＦ₄ ｗｉｔｈＡｒｏｍａｔｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓ”，Ｊ．ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍ．，１８，３６３（１９８１）］はＮＦ₄ＢＦ₄が有用なフッ素化剤であることを教示しているが、ＮＦ₄ＢＦ₄の入手は困難である。テー．ウメモトらの報告“Ｎ‐フルオロピリジニウム・トリフレートおよびその類似試薬、ピリジン核とハロゲン原子との初めての安定な１：１塩類”、テトラヘドロンレタース、２７（２８）、３２７１（１９８６）［Ｔ．Ｕｍｅｍｏｔｏｅｔａｌ．，“Ｎ‐ＦｌｕｏｒｏｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍＴｒｉｆｌａｔｅａｎｄｉｔｓＡｎａｌｏｇｓ，ＴｈｅＦｉｒｓｔＳｔａｂｌｅ１：１ＳａｌｔｓｏｆＰｙｒｉｄｉｎｅＮｕｃｌｅｕｓａｎｄＨａｌｏｇｅｎＡｔｏｍ”，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔｅｒｓ，２７（２８），３２７１（１９８６）］およびテー．ウメモトらの報告“力と構造可変のフッ素化剤−Ｎ‐フルオロピリジニウム塩系”、米国化学会誌、１１２、８５６３（１９９０）［Ｔ．Ｕｍｅｍｏｔｏｅｔａｌ．，“ＰｏｗｅｒａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ‐ＶａｒｉａｂｌｅＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｎｇＡｇｅｎｔｓ −ＴｈｅＮ‐ＦｌｕｏｒｏｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍＳａｌｔＳｙｓｔｅｍ” ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１２，８５６３（１９９０）］は、Ｎ‐フルオロピリジニウム塩が有用なフッ素化剤であることを教示しているが、これらは、残念ながら、カルバニオン系求核性試薬と副反応を起こす。アール．バンクスらの報告“Ｎ‐ハロゲン化化合物‐第二報‐ぺルフルオロ‐ ［Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル）‐メタンスルホンアミド］−強力な新しい求電子フッ素化剤”、フッ素化学ジャーナル、４６、２９７（１９９０）［Ｒ．Ｂａｎｋｓｅｔａｌ．，“Ｎ‐ＨａｌｏｇｅｎｏＣｏｍｐｏｕｎｄｓ‐ ＰａｒｔＩＩ‐Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ‐［Ｎ‐ｆｌｕｏｒｏ‐Ｎ‐（４‐ｐｙｒｉｄｙｌ）‐ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｍｉｄｅ］‐ＡＰｏｗｅｒｆｕｌＮｅｗＥｌｅｃｔｒｏｐｈｉｌｉｃＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｎｇＡｇｅｎｔＳ”，Ｊ．ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍ．４６，２９７（１９９０）］は、ぺルフルオロ-［Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル）‐メタンスルホンアミド］が有用なフッ素化剤であることを教示している。残念ながら、ぺルフルオロ‐［Ｎ ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル）‐メタンスルホンアミド］の合成は少くとも６工程を含み、ぺルフルオロ‐［Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル）‐メタンスルホンアミド］はべンゼンまたはトルエンと反応するので、このような芳香族溶媒と一緒に用いることができない。Ｎ‐フルオロスルホンイミド類はフッ素化剤として有用であることは知られている。例えば、米国特許第４，４７９，９０１号明細書；エム．セグアンらの報告“Ｎ‐置換アジリジンに対するＣＦ３の作用”、フッ素化学ジャーナル１５、２０１（１９８０）［Ｍ．Ｓｅｇｕｉｎｅｔａｌ．，“ＡｃｔｉｏｎｄｅＣＦ₃ ＳｕｒＤｅｓＡｚｉｒｉｄｉｎｅｓＮ‐Ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｅｓ”，Ｊ．ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍ．１５，２０１（１９８０）］；ダブリュー．バーネットの報告“Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐アルキルスルホンアミド類：カルバニオンのフッ素化に有用な試薬”、米国化学会誌、１０６、４５２（１９８４）［Ｗ．Ｂａｒｎｅｔｔｅ“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏ‐Ｎ‐ａｌｋｙｌｓｕｌｆｏｎａｍｉｄｅｓ：ＵｓｅｆｕｌＲｅａｇｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆＣａｒｂａｎｉｏｎｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０６，４５２（１９８４）］：および米国特許第４，９００，８６７号明細書は、Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐ネオペンチル‐ｐ‐トルエンスルホンアミドのようなＮ‐ フルオロ‐Ｎ‐アルキルスルホンアミド類がカルバニオンの炭素原子部位でのフッ素化に有用であることを教示している。エス．リーらの報告“有機金属系中間体を経由する（保持を含む）アルケニルフルオリド類の立体特異性合成”、米国化学会誌、１０８、２４４５（１９８６）［Ｓ．Ｌｅｅｅｔａｌ．，“ＳｔｅｒｅｏｓｐｅｃｉｆｉｃＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＡｌｋｅｎｙｌＦｌｕｏｒｉｄｅｓ（ｗｉｔｈＲｅｔｅｎｔｉｏｎ）ｖｉａＯｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０８，２４４５（１９８６）］は、Ｎ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐Ｎ‐フルオロベンゼンスルホンアミドのようなＮ‐フルオロ‐Ｎ‐アルキルスルホンアミド類がアルケニル・イオジド類のフッ素化に有用であることを教示している。Ｎ‐フルオロ ‐ Ｎ‐アルキルスルホンアミド類は合成時にそれを単離するのが困難であり、カラムクロマトグラフィーまたは低圧での蒸留が必要であり、また有機金属化合物または強い塩基性アニオン類はそれからのＨＦのβ‐脱離を誘起するので、この試薬は使用が不便である。米国特許第４，８２８，７６４号明細書；ジェー．フォロポーロス，ジュニアらの報告“ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）イミド、（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ ＮＨの合成、性質および反応”、無機化学、２３、３７２０（１９８４）［Ｊ. Ｆｏｒｏｐｏｕｌｏｓ，Ｊｒ．ｅｔａｌ．，“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄＲｅａｃｔｉｏｎｓｏｆＢｉｓ（（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ，（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＨ”，Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２３，，３７２０（１９８４）］；エス．シンらの報告“Ｎ‐フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類：注目すべき新しいフッ素化試薬”、米国化学会誌、１０９、７１９４（１９８７）［Ｓ．Ｓｉｎｇｈｅｔａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｓｕｌｆｏｎｉｍｉｄｅｓ：ＲｅｍａｒｋａｂｌｅＮｅｗＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔｓ”，”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０９，７１９４（１９８７）］；ジー．レスナッチらの報告“Ｎ‐フルオロビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］イミド：機能性カルボニル化合物の有効なα‐フッ素化剤”、有機化学会誌、５６、４９２５（１９９１）［Ｇ．Ｒｅｓｎａｔｉｅｔａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏｂｉｓ［（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｕｌｆｏｎｙｌ］ｉｍｉｄｅ：ＡｎＥｆｆｉｃｉｅｎｔＲｅａｇｅｎｔｆｏｒｔｈｅ α‐ＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄＣａｒｂｏｎｙｌＣｏｍｐｏｕｎｄｓ”，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５６，４９２５（１９９１）］；およびデー．デスマルトウらの報告“Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐ ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド‐改良合成法”、フッ素化学ジャーナル、５２、７（１９９１）［Ｄ．Ｄｅｓｍａｒｔｅａｕｅｔａｌ．，“ Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏ‐Ｎ‐Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ‐ＡｎＩｍｐｒｏｖｅｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓ”，Ｊ．ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍ．５２，７（１９９１）］は、Ｎ‐フルオロ‐ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドのようなＮ‐フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類が有機化合物のフッ素化に有用なことを教示している。残念ながら、Ｎ‐フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類はその製造のために５工程の合成が必要であり、それらは非常に吸湿性であり、それらはべンゼンまたはトルエンのような芳香族溶媒と反応するので、このような溶媒と一緒に用いることができず、そしてそれらはガラスと反応するので特別の取扱いを必要とするので不利である。エフ．デービスらの報告“Ｎ‐フルオロ‐ｏ‐ベンゼンジスルホンイミド：有用な新しいフッ素化試薬”、テトラヘドロンレタース、３２（１３）、１６３１（１９９１）［Ｆ．Ｄａｖｉｓｅｔａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏ‐ｏ‐ｂｅｎｚｅｎｅｄｉｓｕｌｆｏｎｉｍｉｄｅ：ＡＵｓｅｆｕｌＮｅｗＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｎｇＲｅａｇｅｎｔ”，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔｅｒｓ，３２（１３），１６３１（１９９１）］は、Ｎ‐フルオロ‐ｏ‐べンゼンスルホンイミドがエノレート類およびカルバニオン類のフッ素化に有用なことを教示している。Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐フルオロ‐ベンゼンスルホンイミドはデー．バートンらの報告、化学会誌．パーキン．トランスアクション．１、７３２（１９７４）［Ｄ．Ｂａｒｔｏｎｅｔａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．ＰｅｒｋｉｎＴｒａｎｓ．１，７３２（１９７４）］から知られているが、この文献にはＮ‐フルオロ‐ｐ‐フルオロ‐べンゼンスルホンイミドの何等かの利用についての教示はない。かくして、この技術分野では、製造が容易で、反応性の小さい求核性化合物をフッ素化する新しい求電子性フッ素化剤に対する需要が存在していた。かかる需要は、本出願と共通に譲渡された１９９２年２月２８日に出願されている米国特許出願第８４３，６９２号明細書中に開示されている新規なフッ素化剤によって大部分適えられた。驚くべきことに、これらＮ‐フルオロスルホンイミド類（下記の式１参照）は、取扱いが安全で、入手が容易で、芳香族化合物からカルバニオンまでの範囲の求核性化合物をフッ素化する能力を併せ持つ求電子性フッ素化剤として挙動することが見いだされた。以前の技術では、Ｎ‐フルオロスルホンイミド類は基本的に二つの方法により合成された。一つの方法では、Ｎ‐フルオロスルホンイミド類をそのイミド類の直接フッ素化により合成した。この直接フッ素化は次式により示される。１．Ｒ₁Ｏ₂Ｓ-ＮＨ-ＳＯ₂Ｒ₂＋Ｆ₂→Ｒ₁Ｏ₂Ｓ-Ｎ-ＦＳＯ₂Ｒ₂＋ＨＦこの式から分るように、フッ素はイミド水素を置換してＮ‐フルオロイミドと副生物としてのフッ化水素（ＨＦ）を生成させる。この方法は、ＨＦが非常に有害な副生物なので、相当に不利である。もう一つの方法として、アール．イー．バンクス（Ｒ．Ｅ．Ｂａｎｋｓ）らはぺルフルオロ‐［Ｎ‐（４‐ピリジル）‐ メタンスルホンアミド］のナトリウム誘導体を純粋な溶媒・アセトニトリル中でフッ素化することによるぺルフルオロ‐［Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル） ‐メタンスルホンアミド（ＩＩＩ）の合成を開示している。バンクスらはまた、理論的には、（ＣＦ₃Ｓ０₂）₂ＮＨはそのナトリウム塩（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＮａを経て（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＦに変えることができるかも知れないことに言及している。この新規なフッ素化用化合物類および上述の製造法があるにも拘らず、この分野では、加工および取扱い上の必要条件、環境汚染および商業的製造法に関連する費用を減らした改良された合成法の進歩がまだなお求められている。このような進歩が本発明によって提供される。発明の要約本発明は、有効な溶媒の存在下でスルホンイミドの金属塩とフッ素を反応させて、次式で示されるようにＮ‐フルオロスルホンイミドと金属フッ化物を生成させることによりこの技術を改善した。この反応成分のフッ素は同位元素（例えば、放射性フッ素：¹⁸Ｆ）またはフッ素の同位体混合物であってもよい。反応式２において、Ｍはアルカリ金属であり、望ましくはＬｉ、ＫまたはＮａであり、そして最も望ましいのはＮａである。反応式２において（また、前記の反応式１においても）、Ｒ₁およびＲ₂は、独立に、未置換の、またはＣ₁〜Ｃ₆‐アルキル、Ｃ₁〜Ｃ₆‐アルコキシ、Ｃ₁〜Ｃ₆ ‐ アルキルスルホニル、Ｃ₁‐〜Ｃ₆‐ぺルフルオロアルキルスルホニル、Ｃ₁〜Ｃ₆ ‐モノ-〜ぺル-フルオロアルキル、シアノ、フルオロ、クロロまたはブロモ基で置換されたフェニルまたはナフチル基であることができ、またナトリウム、カリウムまたはリチウムから選ばれた金属である。用いられる反応成分のスルホンイミドは次の式：を持つこともできる。ただし、上記の式においてＸはハロゲン、ニトロ、Ｃ₁〜Ｃ₆‐アルキル、Ｃ₁〜Ｃ₆‐アルコキシまたはハロゲン化Ｃ₁〜Ｃ₆‐アルキルから選ばれ、そして、望ましくはＨ、Ｃ１、Ｂｒ、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₃‐アルキル、Ｃ₁ 〜Ｃ₃‐アルコキシまたはぺルフルオロアルキル（Ｃ₁〜Ｃ₃）から選ばれる。この式で、ｎは０から４の整数であり、そして、望ましくはｎは１から約４の範囲にある。更に望ましくは、ｎは２から約４の範囲にあり、最も望ましいのは４に等しい。上記の化学式を有する化合物の合成については、デービスらの報告、テトラヘドロンレタース、３２、Ｎｏ．１３，１６３１〜１６３４（１９９１）を参照されたい。この文献を本明細書で引用、参照するものとする、本明細書で用いられている“有効な”溶媒は水または水／有機溶媒混合物であり、その溶媒混合物の少くとも１０％（容量／容量）は水である。水が存在すると、反応式２の反応成分・スルホンイミドの溶解度が有意に増加する。この方法は、有機溶媒の全部または一部が水で置換えられることで溶媒のコストが低下するので、有意なコスト的利点を有する。この方法は、その反応が副生物として危険なＨＦを避けているので、有利である。加えて、この方法は従来技術の方法より高い収率でより純度の高いフルオロイミドを製造することを可能にする。用いることができる有機溶媒は反応条件で反応試薬を十分可溶化する溶媒である。望ましい有機溶媒はアセトニトリルである。水およびアセトニトリル以外の他の溶媒にプロピオニトリル、酢酸、メタノールおよびそれらの混合物がある。望ましい実施態様では、溶媒混合物の少くとも約２５％が水であり、より望ましくは少くとも約４０％が水である。より望ましい態様では、その溶媒混合物は少くとも約５０％の水を含んでなり、そして、特に望ましくはその溶媒混合物は少くとも約６５％の水を含んでなる。特に望ましい態様では、その溶媒混合物は少くとも約７５％から約９９％の水を含んでなり、えり抜きの溶媒は９９％以上の水を含むか、または１００％の水である。本発明の１つの望ましい態様は、反応式２のＲ₁およびＲ₂が同一で、望ましくは未置換の、または置換されたフェニル基である場合である。置換基はアルキル基に１〜４個の炭素原子を含む、アルキル、アルコキシ、アルキルスルホニル、ぺルフルオロアルキルスルホニル、モノ-〜ぺル-フルオロアルキル基である。アルキル基の例はメチル、エチル、ｎ−プロピルおよびイソプロピル基であり；望ましい例はメチルおよびエチル基であり；アルコキシ基の例はメトキシおよびエトキシ基であり；アルキルスルホニル基の例はメチルスルホニルおよびエチルスルホニル基であり；ぺルフルオロアルキルスルホニル基の例はトリフルオロメチルスルホニル基およびぺンタフルオロエチルスルホニル基であり；フルオロアルキル基の例はフルオロエチル、１，１‐ジフルオロエチル、１，２‐ジフルオロエチル、１，１，１‐トリフルオロエチル、１，１，２，２‐テトラフルオロエチル、ぺルフルオロエチルおよびトリフルオロメチル基である。Ｒ₁およびＲ₂は一つまたはそれ以上の置換基、望ましくは一つまたは二つの置換基を持つことができる。式Ｉの化合物のより望ましい基は未置換の、またはＣ₁〜Ｃ₆‐アルキル、ぺルフルオロアルキル、シアノ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒで置換されたフェニル基である。望ましい置換基の群はＣ₁〜Ｃ₆‐アルキル、トリフルオロメチル、シアノ、Ｆ、ＣｌまたはＢｒであり、そしてＭはナトリウムである。式Ｉの化合物の例はＮ‐フルオロ‐ｐ‐メトキシ‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐エトキシ‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐メチル‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐トリフルオロメチル ‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ-エチル‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐メチルスルホニル‐、Ｎ ‐フルオロ‐ｐ‐ぺルフルオロエチルスルホニル‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐シアノ ‐、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐クロロ‐およびＮ‐フルオロ‐ｐ‐ブロモ‐べンゼンスルホンイミド、Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐フルオロベンゼンスルホンイミドである。最も望ましい実施態様はＲ₁およびＲ₂が共にフェニル基の場合であり、その時反応式ＩはＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミド（ＮＦＳｉ）を示す。反応式１では、Ｎ‐フルオロスルホンイミド類を合成するフッ素化法にはスルホンイミド類の直接フッ素化法が用いられる［ディファーディングらの報告“Ｎ ‐フルオロ‐べンゼンスルホンイミド‐求電子的フッ素化用の実用的試薬”、シンレット、３月号１９９１年、１８７〜１８９頁（Ｄｉｆｆｅｒｄｉｎｇｅｔａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏ‐ＢｅｎｚｅｎｅＳｕｌｆｏｎｉｍｉｄｅ−ＡＰｒａｃｔｉｃａｌＲｅａｇｅｎｔｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｐｈｉｌｉｃＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ”，ＳＹＮＬＥＴＴ，Ｍａｒｃｈ１９９１，１８７〜１８９）を参照されたい］。この方法は副生物としてＨＦを生成させる。その酸性を中和するために、フッ素化前に反応系にフッ化ナトリウムが加えられる。フッ化ナトリウムはＨＦを吸収して比較的害の少ない塩であるフッ化水素ナトリウム（ＮａＨＦ₂）を生成させる。この方法は、低温（‐４０℃）でフッ素ガスと反応しないＲ‐１１、Ｒ‐１１３または他のクロロフルオロカーボン等の溶媒類中でうまく行われる。これらの溶媒はＨＦと錯体を生成しないからである。アセトニトリルを用いるＦ₂によるフッ素化は二つの経路でＨＦを生成させる。ＣＨ₃ＣＮそれ自身は、比較的少量であっても、Ｆ₂と反応し、そして（Ｎ−フルオロスルホンイミドとの反応の場合のように）置換可能な水素を有する任意の有機化合物と反応するであろう。問題は、アセトニトリルがＨＦと錯体を形成することから生じる。生成した錯体は非常に安定でるため、希望する生成物からアセトニトリル／ＨＦ錯体を蒸留で分離するのは、生成物に有害な効果を及ぼすことなしには、事実上不可能である。本発明者らは、ＮａＦがアセトニトリル中で作用する場合、ＨＦの捕捉剤として有効でないことを見いだした（即ち、アセトニトリル／ＨＦ錯体はＨＦがＮａＦと生成する錯体より強いのである。）本発明の方法では、しばしば収率を低下させるところの不必要な精製工程が避けられる。例えば、反応式１のフッ素化反応は、実質的に純粋な生成物を得るには、再結晶による精製を恐らく必要とするであろう。通常、再結晶は製品収率を１０〜１５％低下させる。ディファーディングにより報告された、純アセトニトリル中での直接フッ素化法をスケールアップする時に遭遇するもう一つの欠点は、製品収率が低いことである（約０．２５モル規模の実験での収率は、通常、約４５〜５０％である）。本発明者らは、この問題は反応媒体中でＨＦの濃度が増すことに因ると考えるが、この理由から、この方法がフルオロイミドを商業的な量で製造するために使用できるかどうかは疑わしい。しかし、これらの問題を回避してこれら化合物を製造する新規の方法が提示されたのである。フッ素をスルホンイミドのナトリウム塩と反応させると（反応式２を参照されたい）、ＨＦが殆ど生成しないか、または全く生成せず、そして、事実、ＨＦ捕捉剤であるフッ化ナトリウムが副生物となる。これはスルホンイミドの他のアルカリ金属塩にとっても真である。この方法は次の幾つかの利点をもたらす：１．Ｎ‐フルオロスルホンイミド類が、ＨＦを除去するために時間を消費することなく、そして困難な精製法を用いることなしに、有機溶媒／水混合物および水中で合成できる。２．生成物は、濃厚な溶液中で反応を行うことができるので、より迅速に、より経済的に製造できる（注：本発明者らは、純アセトニトリル中での直接フッ素化法より小さい反応容器中で、はるかに大きいバッチでＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを製造した）。３．フッ化水素（ＨＦ）を含有する、危険で廃棄に費用のかかる廃棄物が避けられる。４．この新規の方法を用いて、（９０％のように高い）Ｎ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの収率が得られた。５．更に、Ｎ‐フルオロスルホンイミドのナトリウム塩は水に溶けるので、水中でＮ‐フルオロスルホンイミドを合成できる。アリールスルホンイミド類は水に不溶である傾向があり、従って、より高価で、場合により毒性があり、何等かの方法（例えば、蒸留）によって回収しなければならない有機溶媒中で合成されなければならない。これらの化合物を水中で合成する主な利点は、このフルオロイミドの単離が非常に単純化されることである。Ｎ‐フルオロベンゼンスルホンイミドは水に不溶であり、それ故回収は濾過、水洗および乾燥で行わうことができる。この方法を用いることにより、実験室で９０％の収率が達成された。また、Ｎ‐フルオロスルホンイミド類、特にＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドは、本発明の方法により、水中で０〜３０℃、望ましくは１５〜２５℃において製造することができる。反応媒体を１０％ＣＨ₃ＣＮ／９０％水のように混合すると、合成の温度を‐１５℃もの低温にすることができる。ＣＨ₃ＣＮ／Ｈ₂ Ｏ＝５０／５０を用いると、合成温度を約‐２０から約３０℃の範囲にすることができる。このイミドのナトリウム塩は、１モルの苛性ソーダと１モルのスルホンイミドと反応させることにより、即ちＲ₁Ｏ₂ＳＮＨＳＯ₂Ｒ₂ ＋ＮａＯＨ → Ｒ₁Ｏ₂ＳＮ（Ｎａ）ＳＯ₂Ｒ₂ ＋Ｈ₂Ｏなる反応で、またはナトリウム・べンゼンスルホンアミドとべンゼンスルホニルクロリドとの既知の反応［エヌ．エヌ．ディハノフ、一般化学雑誌、２９、３６０２（Ｎ．Ｎ．Ｄｙｈａｎｏｖ，Ｚｈｕｒ．ＯｂｓｃｈｅｉＫｈｉｍ．，２９、３６０２）］によって造ることができる。このイミド類の他の金属塩は、上記の方法により、例えば水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを用いて造ることができる。また、これら金属塩を造るその他の常用の方法も用いることができる。実施例１この実施例は、スルホンイミドのナトリウム塩を用いるＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（１６．０ｇ、０．０５モル）を１０％容量／容量‐水／アセトニトリル混合物１５０ｍＬに溶解した。これを‐１０ ℃に冷却し、窒素中に１０％のＦ₂（容量／容量）を含む気体混合物を１００ｃｃ／分の速度で加えた。１当量のフッ素を加えた。次いで、この反応混合物を乾固するまで蒸発させ、それを塩化メチレンに溶解し、濾別して不溶物（フッ化ナトリウム）を除去し、次いで乾固するまで蒸発させて１３．５ｇ（収率８５．７％）のＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。実施例２（比較例）この実施例は、従来技術であるディファーディングにより開示された方法によるＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。ベンゼンスルホンイミド（５．９５ｇ）を５０ｍＬのアセトニトリルに溶解し、‐２３℃に冷却した。フッ化ナトリウム（８．４ｇ）を加え、次いで窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）気体混合物を１００ｃｃ／分の速度で、丁度３０分かけて加えた。この反応液を乾固するまで蒸発させ、得られた固体を２０ｍＬのジエチルエーテルで２回洗浄した。この生成物を乾燥し、５．１ｇ（収率８１％）のＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを得た；融点１１３〜１１７℃ 。実施例３（比較例）この実施例は、比較例２で用いた合成法のスケールアップの困難さを証明するものである。ベンゼンスルホンイミド（２９．７ｇ、０．１モル）を２００ｍＬのアセトニトリルに溶解し、‐３８℃に冷却した。フッ化ナトリウム（２１．０ｇ）を加え、次いで窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）混合物を１００ｃｃ／分の速度で加えた。２時間後（１．０７当量のＦ₂）にフッ素化を停止し、反応液を濾別し、次いで乾固するまで蒸発させた。得られた固体をジエチルエーテルで２回洗浄して不純物を除去し、次いで真空乾燥した。Ｎ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの収率４３．２％に相当する淡黄色の粉末（１３．６ｇ）が回収された。この収率は比較例２で得られた値より低い。実施例４この実施例は、５０／５０（容量／容量）水／アセトニトリル混合物を用いるＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（１６．０ｇ、０．０５モル）を５０／５０（容量／容量）水／アセトニトリル混合物１５０ｍＬに溶解し、‐８℃に冷却した。窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）気体混合物を混合している懸濁液に１００ｃｃ／分の速度で加えた。１．６５当量のフッ素を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して１２．６ｇ（収率７９．８％）のＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。実施例５この実施例は、９０／１０（容量／容量）水／アセトニトリル混合物を用いるＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（１６．０ｇ、０．０５モル）を水（９０％）とアセトニトリル（１０％；容量／容量）混合物２００ｍＬに溶解した。‐５℃に冷却した後、窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）気体混合物を２００ｃｃ／分の速度で加えた。１．８当量のＦ₂を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して５．１ｇ（収率９４％）のＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。実施例６この実施例は、１００％の水を用い、共溶剤を用いない場合の、大きいスケールでのＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（６３．８ｇ）を４００ｍＬの水に溶解した。窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）気体混合物を３００ｃｃ／分の速度で加えた。１．８当量のＦ₂を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して５６．０ｇ（収率８８．９％）のＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。実施例７Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐クロロベンゼンスルホンイミドの合成ｐ‐クロロベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（０．１モル）を水：アセトニトリルの６０：４０混合物５００ｍＬに溶解した。窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）気体混合物を、温度を０℃と５℃の間に保持しながら４０ｃｃ／分の速度で加えた。１時間後、反応系を窒素でパージし、蒸発し、次いでアセトニトリルで処理して２３．５ｇ（収率６１％）のＮ‐フルオロ‐ｐ‐クロロベンゼンスルホンイミドを得た。実施例８Ｎ‐フルオロ‐ｐ‐メチルベンゼンスルホンイミドの合成ｐ‐メチルベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（９ｇ；０．０３モル）を１５０ｍＬの水に溶解し、そのｐＨを５％ＮａＯＨ水溶液で９に調整した。窒素中にフッ素を含む（１０％容量／容量）気体混合物を、温度を２５℃と３０℃の間に保持しながら２１ｃｃ／分の速度で加えた。３０分後、反応系を窒素でパージし、次いで濾別して５．７ｇ（収率７０％）のＮ‐フルオロ‐ｐ‐メチルベンゼンスルホンイミドを得た。実施例９ベンゼンスルホンイミドのリチウムまたはカリウム塩を用いるＮ‐フルオロべンゼンスルホンイミドの合成実施例６で説明した方法を採用し、同様のモル比と濃度を用いてべンゼンスルホンイミドのリチウムまたはカリウム塩からＮ‐フルオロベンゼンスルホンイミドを製造することができる。実施例１０ ¹⁸Ｆ‐Ｎ‐フルオロベンゼンスルホンイミドの合成実施例６で用いたＦ₂を¹⁸Ｆ含量の多いフッ素で置き換えれば、¹⁸Ｆ‐Ｎ‐フルオロベンゼンスルホンイミドが得られる。実施例１１Ｎ‐フルオロ‐ｏ‐ベンゼンジスルホンイミドの合成実施例６で説明した方法を採用し、同様のモル比と濃度を用い、ｏ‐べンゼンジスルホンイミドのナトリウム、リチウムまたはカリウム塩からＮ‐フルオロ‐ ｏ‐ベンゼンジスルホンイミドを製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ポス，アンドリュー・ジョセフアメリカ合衆国ニューヨーク州14228，アムハースト，チャーター・オークス 145, ナンバー２

Claims

【特許請求の範囲】１．スルホンイミドのアルカリ金属塩とフッ素を水または少くとも１０％（容量／容量）の水を含む有効な有機溶媒／水混合物の存在下で反応させることを含んでなる、Ｎ−フルオロスルホンイミド類の製造法。２．スルホンイミドのアルカリ金属塩が次式：（式中、Ｍはナトリウム、カリウムまたはリチウムを表し、Ｒ₁およびＲ₂は、独立に、未置換の、または１から６の炭素原子を有するアルキル基、１から６の炭素原子を有するアルコキシ基、１から６の炭素原子を有するアルキルスルホニル基、１から６の炭素原子を有するぺルフルオロアルキルスルホニル基、１から６の炭素原子を有するモノ-〜ぺル-フルオロアルキル基、シアノ、フルオロ、クロロおよびブロモ基よりなる群から選ばれる少くとも一つの置換基で置換されたフェニルまたはナフチル基である。）を有する錯体、または次式：（式中、Ｘはハロゲン、ニトロ、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシまたはハロゲン化Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルから選ばれ、ｎは０から４の整数である。）を有する錯体の一つをである、請求の範囲第１項に記載の方法。３．Ｒ₁とＲ₂が同じである、請求の範囲第２項に記載のスルホンイミド。４．Ｒ₁およびＲ₂が未置換の、または１から６の炭素原子を有するアルキル基、フルオロ、シアノ、クロロおよびブロモ基より成る群から選ばれる少くとも一つの置換基で置換されたフェニルまたはナフチル基である、請求の範囲第２項に記載のスルホンイミド。５．反応が水または水とアセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸およびメタノールから選ばれる少くとも一種の有機溶媒との混合物中で行われる、請求の範囲第１項に記載の方法。６．溶媒混合物が少くとも約２５％（容量／容量）の水を含んでなる、請求の範囲第５項に記載の方法。７．溶媒混合物が少くとも約４０％（容量／容量）の水を含んでなる、請求の範囲第５項に記載の方法。８．溶媒混合物が少くとも約７５％から約９９％（容量／容量）の水を含んでなる、請求の範囲第５項に記載の方法。９．アルカリ金属がナトリウム、カリウムまたはリチウムから選ばれる、請求の範囲第１項から第８項に記載の方法。１０．スルホンイミドと反応するフッ素の全部または一部が放射性フッ素（¹⁸ Ｆ）である、請求の範囲第１項から第８項に記載の方法。