JPH10507206A - 有機フッ素化合物の合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機サルファペンタフルオライドのような有機フッ素化合物を合成する方法。この方法は、不活性溶媒中のＲ¹−Ｓ−Ｓ−Ｒ²とフッ素との反応により、Ｒ¹−Ｓ−Ｓ−Ｒ²のような化合物をＲ¹ＳＦ₅に変換する工程を含む。Ｒ¹及びＲ²は、例えばアリール、ヘテロアリール、脂肪族あるいは脂環式置換基から選択され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 有機フッ素化合物の合成方法 本発明は有機フッ素化合物の製造に関し、より詳細には、有機サルファペンタ フルオライドに関する。 アリールサルファペンタフルオライドのような有機サルファペンタフルオライ ドは、農薬、医薬品及びポリマー製品等の製造において非常に重要かつ有用な化 合物である。これら化合物は、その合成が困難なことから、安定な同化合物を得 るための優れた合成経路は従来技術においては不可能あった。高価な試薬である フッ化銀（ＩＩ）を用いたフッ素化の例がこれまでに数件報告されている。多く の場合において、その収率は非常に低いものであった（レフ ダブリュー エー シェパード（Ref W A Sheppard），ジャックス（J.A.C.S） ８４刊，３０５ ８頁（１９６２年）、同誌 ８４刊，３０６４頁（１９６２年））。 本発明は、以下に示す式（１）を有するペンタフルオライドを合成する方法を 提供する。 Ｒ¹ＳＦ₅ （１） （Ｒ¹は以下に定義される） 同方法は、以下に示す式（２）のジスルフィドを、式（１）の化合物に変換す る工程を含み、 Ｒ¹−Ｓ−Ｓ−Ｒ² （２） （Ｒ²は以下に定義される） この変換は、ほぼ不活性な溶媒中の式（２）の化合物とフッ素との反応にて得 られる。 Ｒ¹及びＲ²は、アリール、ヘテロアリール、脂肪族及び脂環式置換基からなる グループより別々に選択されている。Ｒ¹及びＲ²は同一であることが好ましいが 、異なる置換基からなる場合もあり、この場合、生成物Ｒ¹ＳＦ₅は対応する生成 物 Ｒ²ＳＦ₅との混合物として存在する。 Ｒ¹及び／あるいはＲ²がアリール基の場合、選択的に置換されたフェニル、ビ フェニルあるいはナフチル基を含み得る。 Ｒ¹及び／あるいはＲ²がヘテロアリール基の場合、窒素原子及び酸素原子から 選択された一つ以上のヘテロ原子を含む選択的に置換されたモノあるいはビシク ロ基を含み得る。 例えば、Ｒ¹及び／あるいはＲ²は、ピリジル、ピリミジルあるいはビピリジル 、キノリン及びイソキノリンであり得る。 Ｒ¹及び／あるいはＲ²が脂肪族あるいは脂環式置換基の場合、例えば１〜１０ 個の炭素原子、好ましくは１〜６個の炭素原子を有する選択的に置換されたアル キルあるいはシクロアルキル基から選択され得る。 Ｒ¹及びＲ²が置換されたアリール基の場合、１〜５の置換基、特に１あるいは ２つの置換基を含み得、これらはジスルフィドに比べフッ素に対する反応性が低 く、かつ式（２）の化合物から式（１）の化合物への変換時に生成する有機サル ファトリフルオライドとも反応しない。そのような置換基は、シアノ、ニトロ、 ハロゲン、アルキル、フルオロアルキル、アリール、アルコキシ及びシクロアル キル基からなるグループより選択され得る。 本発明の方法に使用される式（２）の化合物の好ましい形は、Λｒ¹−Ｓ−Ｓ −Λｒ¹であり、この場合、Λｒ¹基は同一である。各Λｒ¹基は、選択的に一つ 以上の置換基あるいはヘテロ原子を含むモノあるいはビシクロ芳香環であり得る 。Ａｒ¹及びＡｒ²基は共に、例えば、フェニル、４−ニトルフェニル、４−シア ノフェニル及び４−ハロフェニル基より選択され得る。 式（２）の化合物は、例えば以下に示す式（３）のチオールの酸化によっても 得られる。 Ｒ¹−ＳＨ （３） 式（３）のチオールは、フッ素化工程において、フッ素との反応により式（２ ）のジスルフィドに変換され得る。従って、式（３）のチオールは、フッ素 との反応時に式（２）の化合物が合成される反応における出発原料として使用さ れ得る。 本発明による工程では、式（２）の化合物は、本質的に無水で非プロトン性の 不活性溶媒中に含まれ得る。適する溶媒としては、ヒドロキシ又はカルボニル基 を有する化合物を含まない有機溶媒が挙げられ、例えばアセトニトリル、塩化又 はフッ化炭化水素、ペルフルオロカーボンあるいはそれらの混合物から選択され る。 本発明に従う工程は、溶媒中に式（２）の化合物の存在するスラリーあるいは 溶液中にフッ素ガスを流すことによって実施される。反応は、スラリーあるいは 溶液の存在する容器中へフッ素を流すことにより進行し、あるいはこれに代えて 、スラリーあるいは溶液を流し、それらの流れと同方向あるいは逆方向にフッ素 ガスを接触するように流すことにより進行する。 本発明に従う工程は、−４０℃〜４０℃の範囲の温度、特に−２０℃〜２５℃ の範囲の温度にて実施される。−２０℃〜１０℃の範囲の温度が好ましい。 本発明の工程にて使用されるフッ素ガスは、その使用前に窒素あるいはヘリウ ムのような不活性ガスと混合希釈されることが好ましい。この場合のフッ素の濃 度は、好ましくは１〜５０容量％、より好ましくは２〜２５容量％、最適には５ 〜１５容量％である。 フッ素と式（２）の反応化合物の割合は広い範囲内にて変更可能であるが、特 に関与する反応のフッ素効率に依存して、フッ素に対する式（２）の化合物のモ ル比にして、４：１〜１５：１の範囲であることが好ましい。 本発明に従う方法は、式（１）の有機サルファペンタフルオライドを合成する 簡便かつ新規な合成経路を有効的に提供する。低い反応温度が有効に使用され得 る。二フッ化銀（ＩＩ）のような高価なフッ素化剤を使用することが回避される 。例えば二フッ化銀（ＩＩ）は、フッ素を用いてフッ化銀（Ｉ）から再合成され る必要がある。 式（２）の原料から式（１）の化合物への変換に必要とされるフッ素の全て （５当量）が反応に使用され得る。 例えば、アリールサルファペンタフルオライドは、アセトニトリルのような適 切な不活性無水溶媒中、低温から環境温度までの温度にて、フッ素を用いてアリ ールジスルフィドを直接フッ素化させることにより、良好な収率にて合成され得 る。この反応は以下に示すように進行する。 Ａｒ−Ｓ−Ｓ−Ａｒ → ［ＡｒＳＦ₃］ → ＡｒＳＦ₅ ここで各Ａｒ基は、アリール基を表す。この反応では、フッ化銀（Ｉ）からフ ッ素を用いて再合成される必要のあるフッ化銀（ＩＩ）の使用を省略できる。こ の反応は、窒素のような不活性雰囲気中、かつ無水条件下における不活性溶媒中 においては極めて安定である非常に反応性の高いアリールサルファトリフルオラ イドの中間体を経て進行する。窒素にて希釈されたフッ素ガスは、−５℃〜−１ ５℃の温度にて、無水の、好ましくは窒素ガスにてパージされたアセトニトリル 中のアリールジスルフィドのスラリー中へ通される。出発原料の全てが中間体で あるアリールサルファトリフルオライドに変換されると、無色透明の溶液が得ら れる。この中間体に、引き続いてフッ素を通すことにより、アリールサルファペ ンタフルオライドに変換される。 本発明に従う方法の反応生成物は蒸留による溶媒除去によって容易に処理され 、式（２）の化合物が得られる。未反応の有機サルファトリフルオライドの中間 体は、加水分解にてスルフィニルフルオライドを生成することにより除去可能で あり、更に不純物を含む反応生成物を塩基により洗浄することにより除去される 。 反応の完了は、例えばＮＭＲあるいはＨＰＬＣ分析にて容易に監視されること により確認され得る。 本発明の実施例を以下に示す例を参照にして、例示のみの目的にて記載する。例１ ４−ニトロフェニルサルファペンタフルオライド ａ）アセトニトリル中のビス（４−ニトロフェニル）ジスルフィドからの合成 ビス（４−ニトロフェニル）ジスルフィド（１２．３３ｇ，４０ｍｍｏｌ）（ ８５％グレード）は、アセトニトリル（２００ｍｌ）中に懸濁され、窒素ガスを パージさせながら約−７℃に冷却された。次いで、窒素にて１０％に希釈された フッ素（１９．８２ｇ，５２．１８ｍｍｏｌ，１３．１モル当量）が、−７．６ 〜−４．５℃にて、２４時間、得られた懸濁液中に通された。得られた淡黄色溶 液から溶媒が除去されると、暗赤色油状の液体（２１．９ｇ）が残り、この液体 をジクロロメタン（２００ｍｌ）に溶解した。１０％水酸化ナトリウム溶液（２ ×３０ｍｌ）、次いで水（２×３０ｍｌ）にて洗浄した。無水硫酸マグネシウム を加えて乾燥後、溶媒を除去すると暗赤色液体（１５．２ｇ）が得られ、これを 真空蒸留にて精製すると、淡黄色液体あるいは僅かに融解した固体である４−ニ トロフェニルサルファペンタフルオライド（８．１ｇｍ ４１％）が得られた。 ＧＣ／ＭＳ分析［Ｍ⁺２４９］及びＮＭＲ分析［重クロロホルム（ＣＤＣｌ₃）溶 媒中，Ｆ−１９ＮＭＲ：＋７６．５ｐｐｍ（５重項），＋５７．９ｐｐｍ（２重 項），Ｊ_FF値 １５５Ｈｚ）、Ｈ−１ＮＭＲ：８．３７，８．００ｐｐｍ）］に よる純度は９５％以上を示した。ｂ）クロロホルム中のビス（４−ニトロフェニル）ジスルフィドからの合成 ビス（４−ニトロフェニル）ジスルフィド（４０．０ｇ，１３０ｍｍｏｌｅｓ ）は、冷却された管状のガラス製反応容器内のクロロホルム（２００ｍｌ）中に 、激しく撹拌されながら懸濁された。撹拌時、混合物の温度は−１２℃に維持さ れた。窒素にて希釈されたフッ素ガス（１２．２モル等量，フッ素濃度９％）は 、６３３分間、混合物中に通された。反応容器の内容物は水中に加えられ、ジク ロロメタン溶液にて抽出された後、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄）を用いて乾 燥された。溶媒は減圧除去され、その後得られた油状物質を水蒸気蒸留した。得 られた留出物を分析すると、４−ニトロフェニルサルファペンタフルオライド（ Ｇ．Ｃ．による分析７８％、総収率２３％）を含むことが示された。蒸留残渣 からタール（３５．７ｇ）が回収された。ｃ）４−ニトロチオフェノールからの合成 ４−ニトロチオフェノール（１．０４ｇ，６．７ｍｍｏｌｅｓ）は、２５０ｍ ｌの丸底フラスコ中にて無水アセトニトリル（５０ｍｌ）と混合された。混合物 の温度は約−５℃に維持された。フッ素ガス（８．６モル等量）は、フッ素を１ ０％含むように窒素にて希釈され、この混合物中に９５分間通された。反応が完 了して、４−ニトロフェニルサルファペンタフルオライドが得られた（収率２８ ％）。ｄ）メチル４−ニトロフェニルスルフィドからの合成 メチル４−ニトロフェニルスルフィド（０．３５ｇ，２．１ｍｍｏｌｅｓ）は 、１００ｍｌの丸底フラスコ中にて無水アセトニトリル（５０ｍｌ）と混合され た。混合物の温度は約−５℃に維持された。フッ素ガス（７．０モル等量）はフ ッ素を１０％含むように窒素にて希釈され、この混合物中に２６分間通された。 フッ素ＮＭＲ分析結果は、４−ニトロフェニルサルファトリフルオライド及び４ −ニトロフェニルサルファペンタフルオライドを含む主化合物を示した。例２ ３−ニトロフェニルサルファペンタフルオライド ビス（３−ニトロフェニル）ジスルフィド（２５．０ｇ，８１．２ｍｍｏｌｅ ｓ）は、管状のガラス製反応容器中にて、冷却（−１０℃）かつ撹拌しながら、 無水アセトニトリル（２７０ｍｌ）と混合された。窒素にて希釈されたフッ素ガ ス（１４．５モル等量，フッ素濃度１０％）は、この混合物中に３４５分間通さ れた。得られた溶液は水中へ加えられ、液性がアルカリ性になるまで水酸化ナト リウム溶液にて処理された。その後、得られた混合物はジクロロメタンにて３回 抽出され、抽出物が合わせられ、乾燥された。溶媒を除去後、得られた褐色油状 物質が水蒸気蒸留され、１８．３ｇの黄色油状物質が得られた。混合物の主成分 は、３−ニトロフェニルサルファペンタフルオライド（収率３８．５％（計算値 ），２トルにおける沸点，１０６℃）と同定された。Ｇ．Ｃ．／Ｍ．Ｓ．分析結 果［Ｍ⁺２４９］；ＮＭＲ分析結果［重クロロホルム（ＣＤＣｌ₃）溶媒中、Ｆ− １９ＮＭＲ：＋８０．５ｐｐｍ（１Ｆ，５重項），＋６２．２ｐｐｍ（４Ｆ，２ 重項），Ｊ_FF １５１Ｈｚ：Ｈ−１ＮＭＲ：７．７４ｐｐｍ（１Ｈ，１重項）， ７．５６ｐｐｍ（１Ｈ，２重項，Ｊ値８．１Ｈｚ），７．２６ｐｐｍ（１Ｈ，２ 重項，Ｊ値８．１Ｈｚ），６．９１ｐｐｍ（１Ｈ，３重項，Ｊ値８．１Ｈｚ）］ 。例３ ２−ニトロフェニルサルファトリフルオライド ２−ニトロフェニルジスルフィド（１．９３２ｇ，６．２７ｍｍｏｌｅｓ）を 無水アセトニトリル（５０ｍｌ）と混合し、冷却した（−２℃）。窒素にて希釈 したフッ素ガス（１２．０モル等量、フッ素濃度１０％）を、１４０分間、この 混合物中に通した。ＮＭＲ分析の結果より、主生成物は２−ニトロフェニルサル ファトリフルオライドであることが確認された［¹⁹Ｆ−ＮＭＲ分析結果：６６ｐ ｐｍ（２重項），−４７ｐｐｍ（３重項）］。例４ ４−（トリフルオロメチル）フェニルサルファペンタフルオライド ４−（トリフルオロメチル）チオフェノール（２．０１ｇ，１１．３ｍｍｏｌ ｅｓ）を１００ｍｌの丸底フラスコ中にて無水アセトニトリル（５０ｍｌ）と混 合した。混合物は約−１０℃の温度に維持された。窒素にて希釈されたフッ素ガ ス（６．２モル等量、フッ素濃度１０％）を、１１２分間、この混合物中に通し た。得られた溶液は水中に加えられ、液性がアルカリ性になるまで水酸化ナトリ ウム溶液にて処理された。その後、この混合物をジクロロメタンにて３回抽出し 、抽出物を合わせて乾燥した。溶媒を除去後、得られた油状物質を真空にてトラ ップ蒸留した。 ４−（トリフルオロメチル）フェニルサルファペンタフルオライドが留出物と して得られた（総収率５％、Ｇ．Ｃ．／Ｍ．Ｓ．分析結果［Ｍ⁺２７２］、ＮＭ Ｒ分析結果［重クロロホルム（ＣＤＣｌ₃）溶媒中，Ｆ−１９ＮＭＲ：＋８２． ４ｐｐｍ（１Ｆ，５重項），＋６２．０ｐｐｍ（４Ｆ，２重項），−６３．２ｐ ｐｍ（３Ｆ），Ｊ_FF値 １４９Ｈｚ；Ｈ−１ＮＭＲ：７．９，７．８ｐｐｍ］） 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 グリーンホール、マーティン ポール イギリス国 ＰＲ４ ０ＸＪ ランカシャ ー州 プレストン サルウィック スプリ ングフィールズ ワークス ビーエヌエフ エル フルオロケミカルズ リミテッド内 (72)発明者 モイレット、ジョン スチュアート イギリス国 ＰＲ４ ０ＸＪ ランカシャ ー州 プレストン サルウィック スプリ ングフィールズ ワークス ビーエヌエフ エル フルオロケミカルズ リミテッド内 (72)発明者 トムソン、ジュリ イギリス国 ＰＲ４ ０ＸＪ ランカシャ ー州 プレストン サルウィック スプリ ングフィールズ ワークス ビーエヌエフ エル フルオロケミカルズ リミテッド内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．以下に示す式（１）を有するペンタフルオライドを合成する方法であって、 Ｒ¹ＳＦ₅ （１） （Ｒ¹は以下に定義される） 前記方法は、以下に示す式（２）のジスルフィドを、ほぼ不活性な溶媒中にて フッ素と反応させることにより、式（１）の化合物に変換する工程を含み、 Ｒ¹−Ｓ−Ｓ−Ｒ² （２） （Ｒ²は以下に定義される） Ｒ₁及びＲ₂は、アリール、ヘテロアリール、脂肪族及び脂環式置換基からなる グループよりそれぞれ選択される方法。 ２．前記Ｒ¹及びＲ²が同一である請求項１に記載の方法。 ３．前記Ｒ¹及びＲ²が異なり、生成物Ｒ¹ＳＦ₅は、対応する生成物Ｒ²ＳＦ₅との 混合物として存在する請求項１に記載の方法。 ４．前記Ｒ¹あるいはＲ²は１〜５個の置換基を有する置換されたアリール基であ り、置換基はフッ素に対する反応性がジスルフィドより低く、かつ前記式（２） の化合物から前記式（１）の化合物への変換時に生成する有機サルファトリフル オライドとも反応しない請求項１に記載の方法。 ５．前記式（２）の化合物は、Ａｒ¹−Ｓ−Ｓ−Λｒ¹の化学式で表わされ、Ａｒ¹ 基は同一である請求項１に記載の方法。 ６．前記Λｒ¹の各々は、一つ以上の置換基あるいはヘテロ原子を任意に含むモ ノあるいはビシクロ芳香環である請求項５に記載の方法。 ７．前記式（２）の化合物は、以下に示す式（３）のチオールの酸化によって得 られ、 Ｒ¹−ＳＨ （３） 前記式（３）のチオールは、フッ素化工程においてフッ素を使用することによ り式（２）のジスルフィドに変換される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の 方法。 ８．前記式（２）の化合物は、無水である不活性溶媒中に含まれる請求項１乃至 ７のいずれか１項に記載の方法。 ９．溶媒中に混合された前記式（２）の化合物のスラリーあるいは溶液中にフッ 素ガスを通過させることにより前記方法が実施される請求項１乃至８のいずれか １項に記載の方法。 １０．前記方法に使用されるフッ素ガスは、その使用前に不活性ガスと混合希釈 される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。 １１．前記特定の実施例を参照して前述された請求項１に記載の方法。