KR20040104406A - 아릴 설퍼펜타플루오라이드의 합성 방법 - Google Patents

아릴 설퍼펜타플루오라이드의 합성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아릴 설퍼 펜타플루오라이드 화합물의 합성에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시양태에서, 본 발명은 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물과 플루오르화제를 배합하여 적어도 부분적으로 반응시켜서 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계; 및 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오르화제 및 임의로 플루오라이드 공급원에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계를 포함하는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 제조 방법을 제공한다.

Description

아릴 설퍼펜타플루오라이드의 합성 방법{PROCESS FOR THE SYNTHESIS OF ARYL SULFURPENTAFLUORIDES}
본 발명은 일반적으로 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 합성 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 일반적으로 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 합성 방법에 관한 것이다.
유기 화합물 내로 설퍼펜타플루오라이드기 또는 펜타플루오로설퍼라닐 기("SF5")를 도입하기 위한 합성 방법론의 개발이 여러 연구개발 집단의 상당할 정도의 관심 속에서 수행되고 있다. SF5기는 특히 낮은 표면 에너지, 높은 화학 내성, 높은 열적 안정성, 높은 전기음성도, 소수성, 및 높은 유전 상수를 비롯하여 독특한 특성들을 이러한 유기 화합물에 부여할 수 있는 것으로 생각된다. 실제 예를 들면, 파울링 척도로 표시되는 3.62인 SF5기의 높은 전기음성도 값 및 보다 큰 전자 끄는 성능(electron withdrawing ability)은 수 많은 입수 가능한 제품 내에 발견된 트리플루오로메틸기("CF3")에 대한 매력적인 대체기로서 상기 SF5기를 사용 가능하게 한다. 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물은 하나 이상의 설퍼펜타플루오라이드기를 유기 화합물 내로 도입시키는 데 사용할 수 있다.
종래 기술은 설퍼펜타플루오라이드 화합물, 예컨대 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 다양한 합성 방법을 제공한다. 예를 들면, 미국 특허 제3,073,861호 및 제3,219,690호와 참고문헌[Sheppard, W.A., "Arylsulfur Trifluoride and Pentafluorides",J. Am. Chem. Soc., 82(1960), pp. 4751-52; 및 Sheppard, W.A., "Arylsulfur Pentafluorides",J. Am. Chem. Soc., 84(1962), pp. 3064-72](본 명세서에서는 총괄적으로 문헌(Sheppard)이라고 칭함)에는 아릴 디설파이드 또는 아릴 설퍼 트리플루라이드와 AgF2를 반응시킴으로써 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조하는 2-단계 방법이 기술되어 있다. 이 2-단계 방법의 보고된 수율은 비교적 낮았는데, 즉 5~35%이었다. 다른 참고문헌, 예컨대 참고문헌[Lentz et al., "The -SF5, -SeF5및 -TeF5Groups in Organic Chemistry", CHEMISTRY OF HYPERVALENT COMPOUNDS, Wiley Co., NY, NY(1999), pp. 295~324; Baha, H. et al., "The Electrochemical Fluorination of Ethanethiol",Bulletin of the Chemical Society of Japan,Vol. 50(10)(1997), pp. 2809-2810; Abe, T et al., "The Eectrochemical Fluorination of Dithiols and Cyclic Sulfides",Bulletin of the Chemical Society of Japan,Vol. 46(10)(1973), pp. 3845-3848(본 명세서에서는 총괄적으로 문헌(Baba)이라고 칭함); 및 Winter, R., et al., "Functionalizationof Pentafluoro-λ-sulfanyl(SF5) Olefins and Acetylenes", INORGANIC FLUORINE CHEMISTRY: TOWARD THE 21stCENTURY, Thrasher and Strauss, Washington D.C.(1994), pp. 129~66]에는 유기 물질과 F5Sㆍ 시약의 직접 반응, 유기-설퍼 화합물의 전기화학적 플루오르화, 및 펜타플루오로티오 아세틸렌과 올레핀의 작용화를 각각 통해 -SF5함유 유기물질을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 전술한 각각의 방법은 선택성 부족, 불량한 수율, 과플루오르화 또는 힘든 정제와 같은 다양한 가공상 난이점을 제공한다.
보다 최근, 공개된 특허 출원 WO 94/22817호 및 참고문헌[Sipyagin, A.M., et al., "Preparation of the First Ortho-Substituted Pentafluorosulfanylbenzenes",J. of Fluorine Chem.,Vol. 112(2001), pp. 287-95]에는 반응 조건 내에서 구리 또는 다른 금속의 존재 또는 대안적인 비수성 용매의 사용을 통해 상기 문헌(Sheppard)의 2-단계 방법을 개선시킨 방법이 기술되어 있다. 그러나, 이러한 개선된 방법은 여전히 시약으로서 고비용 AgF2를 사용하고 있다.
공개된 특허 출원 WO 97/05106호, 미국 특허 제5,741,935호 및 참고문헌[Bowden R.D., et al., "A New Method for the Synthesis of Aromatic Sulfurpentafluorides and Studies of the Stability of the Sulfurpentafluoride Group in Common Synthetic Transformations",Tetrafhedron56(2000), pp. 3399-3408(본 명세서에서는 총괄적으로 문헌(Bowden)이라고 칭함)]에는 상응하는 니트로페닐 디설파이드, 티올 또는 설퍼 트리플루오라이드를 희석된 F2로 처리함으로써 니트로페닐 설퍼펜타플루오라이드를 상업적으로 제조하는 방법이 기술되어 있다.
참고문헌[Ou, X., et al., "Oxidative Fluorination of S, Se and Te Compounds,J of Fluorine Chem., 101(2000), pp. 279-283(본 명세서에서는 총괄적으로 문헌(Ou)이라고 칭함)]에는 반응식 1에서 예시되어 있는 것과 같은, 방향족 설퍼 화합물과 XeF2의 산화성 플루오르화를 수반하여 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 합성하는 방법이 기술되어 있다. 설퍼 원자의 설퍼(VI) 플루오라이드로의 산화성 플루오르화는 온화한 조건(mild condition) 하에 신속하게 그리고 용이하게 실시된다.
반응식 1
한편, 반응식 1의 방법은 소규모 실험실 제법 및 연구에 용이할 수 있긴 하지만, XeF2의 비용 및 이용 가능성은 이러한 방법을 -SF5화합물의 상업적 제조에 실제적이지 못한 방법이 되도록 해준다.
문헌(Ou)의 방법 이외에도, 설퍼 화합물 또는 설퍼 함유 화합물의 산화성 플루오르화에 대한 다른 방법은 기체 플루오록시 시약, 예컨대 플루오록시트리플루오로메탄("FTM" 또는 F3COF) 또는 비스(플루오록시)디플루오로메탄("BDM" 또는 F2C(OF)2)를 사용하는 것을 포함한다. 예를 들면, 참고문헌[Denney, D.B., et al., "Dialkyl- and Diaryltetrafluoropersulfuranes",J. of the Am. Chem. Soc., Vol. 95:24, November 28, 1973, pp. 8191-92; Bailey, R.E., et al., "Reactions of Trifluoromethyl Hypofluorite with Sulfur and with Other Substances Containing Divalent Sulfur",Inorganic Chemistry, Vol., 9, No., 8(1970), pp. 1930-32; 및 Hohorst, F.A,, et al., "Some Reactions of Bis(fluoroxy)difluoromethane, CF2(OF)2",Inorganic Chemisty, Vol. 7, No. 3(1968), pp. 624-26]에는 FTM과 디알킬 및 디아릴 설파이드를 반응시켜서 디알킬 및 디아릴 테트라플루오로설푸란을 생성시키는 공정, FTM과 설퍼를 실온에서 반응시켜서 S(II) 및 S(IV) 플루오라이드를 생성시키는 공정, 및 DDM과 설퍼를 반응시켜서 설퍼 테트라플루오라이드를 생성시키는 공정이 각각 기술되어 있다. 추가로, 참고문헌[Abe, T., et al., "Fluorination of Perfluoroalkylsufenyl Chlorides, Perfluorodialky Disulfides and Perfluorodialkyl Sulfides with Chlorine Monofluoride",J. of Fluorine Chem., Vol. 3(1973/74), pp. 187-196; 및 Viets, D., et al., "1,2-Bis[trifluorosulfur(IV)tetrafluoroethane F3S-CF2-CF2-SF3", "A Bifunctional Molecule with Two Fluoroamphoteric Sulfur Centers",Eur. J. Inorg. Chem., Vol. 7(1998), pp. 1035-39]에는 설페닐 할라이드의 산화성 플루오르화가 기술되어있지만, 퍼플루오로알칸설페닐 클로라이드를 생성시키는 플루오르화에 국한된다. 따라서, 플루오록시 시약을 사용하여 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 생성시키는 것은 여전히 연구되지 않고 있다.
전술한 개발들에도 불구하고, 종래 기술에는 보다 높은 수율로, 보다 높은 순도로, 그리고 단일 반응 용기에서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조할 수 있는 안전하고 비용 효율적인 공정이 여전히 요구되고 있다. 또한, 종래 기술에서는 광범위한 정제 공정에 대한 필요성 없이도 고순도의 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조하는 합성 방법도 여전히 요구되고 있다.
본 명세서에 인용된 모든 참고문헌은 그 전체내용이 본 명세서에 참고인용되어 있다.
본 발명은 아릴설퍼 펜타플루오라이드 화합물의 합성 방법을 제공함으로써 종래 기술에서 요구되는 것들 전부가 아니라고 할지라도 그 중 하나를 충족시킨다. 본 발명의 한 양태에서, 본 발명은 하기 화학식(1a) 또는 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물과 플루오르화제를 배합하여 적어도 부분적으로 반응시켜서 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계; 및 이 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오르화제 및 플루오라이드 공급원에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계를 포함하여 하기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
화학식(1a)
화학식(1b)
화학식(3)
상기 화학식(1a), 화학식(1b) 및 화학식(3)에서, R1, R3, R4, R5및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자; 할로겐 원자; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 선형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 분지형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 고리형 알킬기; 6개 내지 30개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 아릴기; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 알콕시기; NO2; 1개내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 퍼플루오로알킬기; SF5; SO2F; 또는 CN기이다. 상기 화학식(1b)에서, R2는 수소 원자 또는 할로겐 원자이다.
본 발명의 또다른 양태에서, 본 발명은 화학식(1a) 및 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물 1 중량% 내지 70 중량% 및 용매 30 중량% 내지 99 중량%를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; 이 혼합물에 플루오르화제를 도입하여 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계; 및 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오르화제 및 플루오라이드 공급원에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계를 포함하여 상기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 추가 양태에서, 본 발명은 상기 화학식(1a) 또는 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물과 플루오록시 시약을 배합하여 적어도 부분적으로 반응시켜서 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계; 및 이 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오록시 시약에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계를 포함하여 상기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼 펜타플루오라이드 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 이들 양태 및 다른 앙태는 하기 상세한 설명을 통해 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 실시예 3에서 얻어지는 백색 고체의 DCN 분석을 예시한 것이다.
본 발명은 아릴설퍼 펜타플루오라이드 화합물의 개선된 합성 방법을 제공한다. 종래 기술의 이전 방법과는 달리, 본 발명의 방법은 가변적인 반응성을 지닌 비교적 저렴한 플루오르화제를 임의로 플루오라이드 공급원과 더불어 사용하여 아릴 설퍼 전구물질 화합물로부터 아릴설퍼 펜타플루오라이드 화합물을 제조할 수 있다. 본 발명의 방법의 결과로서, 형성된 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물은 지금까지 얻을 수 있었던 것보다 매우 우수한 수율, 개선된 순도 및 향상된 공정상 안전성으로 적절히 제조된다.
이론에 의해 한정하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명은 하나 이상의 아릴 설퍼 전구물질 화합물과 하나 이상의 플루오르화제를 반응시켜서 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계, 이어서 그 중간체 생성물을 하나 이상의 플루오르화제에 노출시켜서 아릴 설퍼 펜타플루오라이드 화합물을 생성시키는 단계를 수반하는 것으로 생각된다. 특정한 바람직한 실시양태에서, 노출 단계는 플루오라이드 공급원의 존재 하에 수행한다. 하기 반응식 2는 반응 단계에서는 화학식(1a)을 갖는 아릴 설퍼 전구물질 화합물을 사용하고, 노출 단계에서는 하나 이상의 플루오르화제 이외에도 플루오라이드 공급원을 사용하는 것인 본 발명의 한 실시양태의 예를 제공한 것이다.
반응식 2
본 발명의 방법은 종래 기술의 방법에 비하여 명백히 상이한 많은 이점을 제공할 수 있다. 본 발명의 방법은 그 중에서도 특히 광범위한 고리 플루오르화를 피하고, 공정 유해 HF의 과도한 형성을 방지하며, 용매가 사용된 실시양태에서 용매 플루오르화를 최소화하고, 라디칼 플루오르화가 존재하는 고온을 피하며, 미용해된 고형물과 플루오르화제의 격렬하고 비조절된 반응을 피하고, 첨가 고리 치환체기의 산화로 인한 불안정하거나 바림직하지 못한 부생성물의 형성을 최소화하거나 제거하고, 보다 용이하게 정제된 생성 혼합물을 생성하며, 보다 높은 농도의 전구물질의 플루오르화를 허용한다. 이와 같이 명백한 상이한 이점들 때문에, 본 발명은 종래 기술의 난점을 극복하고, 아릴 설퍼 펜타플루오라이드 화합물의 대규모 비용 효율적 제조를 가능케 한다.
앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 제1 단계는 하기 화학식(1a) 또는 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 전구물질 화합물과 하나 이상의 플루오르화제 및 임의로 하나 이상의 플루오라이드 공급원을 반응시켜서 하기 화학식(2)을 갖는 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 과정을 수반한다.
화학식(1a)
화학식(1b)
화학식(2)
본 발명의 제2 단계에서는 그 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 하나 이상의 플루오르화제 및 임의로 하나 이상의 플루오라이드 공급원에 노출시켜서 하기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 생성물을 형성시킨다.
화학식(3)
본 발명의 특정 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 제1 단계 및 제2 단계는 동일 반응 용기에서 수행한다. 제2 단계의 적어도 일부는 제1 단계의 적어도 일부 동안 수행하여 연속적인 공정처리를 허용하는 것이 바람직하다.
상기 화학식(1a), 화학식(1b), 화학식(2) 및 화학식(3)에서, 치환체 R1, R3, R4, R5및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자; 할로겐 원자; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 선형 알킬기; 3개 내지 18개 범위, 바람직하게는 3개 내지 10개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 분지형 알킬기; 3개 내지 18개 범위, 바람직하게는 4개 내지 10개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 고리형 알킬기; 6개 내지 30개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 아릴기; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 알콕시기; NO2; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 퍼플루오로알킬기; SF5; SO2F; 또는 CN기이다. 화학식(1b)에서, R2는 수소 원자 또는 할로겐 원자이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "알킬"이라는 용어는 또한 다른 기, 예컨대 할로알킬, 알크아릴 또는 아르알킬 중에 함유된 알킬 부위에도 적용된다. "할로" 및 "할로겐"이라는 용어는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "아릴"이라는 용어는 6개 내지 30개의 탄소 원자, 바람직하게는 6개 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 특성을 갖는 고리를 포함한다. 또한, "아릴"이라는 용어는 치환된 아릴, 예컨대 알킬-치환된 아릴, 일부 플루오르화된 아릴, 플루오르알킬-치환된 아릴에 함유된 아릴 부위에도 적용된다. "퍼플루오로알킬"이라는 용어는 선형, 분지형 또는 고리형 퍼플루오로알킬기, 바람직하게는 1개 내지 18개의 탄소 원자, 또는 보다 바람직하게는 1개 내지 9개의 탄소 원자를 함유하는 선형, 분지형 또는 고리형 퍼플루오로알킬기를 포함한다. 특정 실시양태에서, 일부 기는 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 할로겐 원자 또는 다른 헤테로 원자, 예컨대 O, N 또는 S에 의해 치환될 수 있다.
아릴 설퍼 전구물질 화합물은 이용 가능한 가장 높은 순도로 제조하거나 또는 선택하는 것이 바람직하거나, 또는 80% 이상의 순도, 바람직하게는 95% 이상의 순도를 갖는 것이 바람직하다. 아릴 설퍼 전구물질 화합물은 공정 유해 HF의 형성을 피하기 위해서 실질적으로 물을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 적합한 아릴 설퍼 전구물질 화합물의 예로는 4-니트로페닐 디설파이드, 4-니트로페닐설페닐 클로라이드, 4-니트로벤젠설페닐 클로라이드, 4-브로모벤젠 티올, 4-메톡시페닐 디설파이드 및 페닐 디설파이드 등이 있다. 하나 이상의 탈활성화된 방향족 고리를 지닌 아릴 설퍼 전구물질 화합물의 예로는 4-니트로페닐 디설파이드 등이 있다. 하나 이상의 활성 방향족 고리 또는 산화적으로 민감하가나 또는 고리-활성화 치환체를 지닌 아릴 설퍼 전구물질 화합물의 예로는 4-메톡시페닐 디설파이드 등이 있다.
플루오르화제는 원소 불소 기체("F2"), 플루오록시(OF) 시약 또는 이들의 배합물일 수 있다. 플루오르화제는 기체 형태인 것이 바람직하며, 기화된 기체와 같은 기체로서, 승화된 고체로서 반응 또는 반응 혼합물에 직접 전달되고/되거나, 또는 불활성 기체에 의해 수송되는 플루오르화제를 포함할 수 있다. 원소 불소 기체를 사용하는 실시양태에서, F2의 농도는 F21 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량% 범위일 수 있으며, 그 기체의 잔량은 N2, CO2, Ar, He, O2또는 공기와 같은 하나 이상의 불활성 기체로 이루어진다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 플루오록시 시약은 그 자체로 사용하거나, 또는 원소 불소 기체와 조합하여 사용할 수 있다. 플루오록시 시약의 예로는 플루오록시트리플루오로메탄("FTM" 또는 F3COF), 비스(플루오록시)디플루오로메탄("BDM" 또는 F2C(OF)2), F5SOF 또는 CsSO3F 등이 있다. 플루오록시 시약이 기체 형태로 존재하는 특정한 실시양태에서, 플루오록산 시약의 농도는 플루오록시 1 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 20 중량% 범위일 수 있으며, 그 기체의 잔량은 N2, CO2, Ar, He, O 또는 공기와 같은 하나 이상의 불활성 기체로 구성된다. 플루오록시 시약을 단계 1에서 사용하는 실시양태에서, BDM은 불활성화된 고리를 갖고 있는 아릴 설퍼 전구물질 화합물, 예컨대 4-니트로페닐 디설파이드의 경우에 사용하는 것이 바람직하고, FTM은 산화적으로 민감하거나 고리 활성화 치환체를 지닌 방향족, 예컨대 4-메톡시페닐 디설파이드의 경우에 사용하는 것이 바람직하다. 반응 또는 반응 혼합물에 첨가되는 플루오르화제의 양 및 선택은 내부에 함유된 시약들의 반응성에 따라 좌우된다. 특정 바람직한 실시양태에서, 플루오르화제는 실질적으로 모든 아릴 설퍼 전구물질 화합물이 최종 생성물로 전환될 때까지 반응 또는 반응 혼합물에 첨가된다. 이러한 실시양태에서, 최종 생성물은 반드시 중간체 설퍼 트리플루오라이드 생성물일 필요는 없다.
본 발명의 방법 중 단계 1에서, 하나 이상의 아릴 설퍼 전구물질 화합물은 순수 상태(즉, 무용매 상태) 하에 또는 하나 이상의 용매의 존재 하에 하나 이상의 플루오르화제와 반응할 수 있다. 이 반응에 사용된 아릴 설퍼 전구물질 화합물의 양은 사용된 플루오르화제의 효율 및 방향족 고리의 일반적인 반응성에 따라 좌우된다. 플루오록시 플루오르화제를 사용하는 실시양태에서, 본 발명의 방법은 순수 상태 하에 수행한다. 용매를 사용하는 실시양태에서, 주어진 용매 또는 용매 혼합물 중의 아릴 설퍼 전구물질 화합물의 농도는 아릴 설퍼 전구물질 화합물 1 중량% 내지 99 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 20 중량% 내지 50 중량% 범위일 수 있다. 용매는 불활성의 비수성 용매인 것이 바람직하다. 이에 관하여, 용매는 실질적으로 반응 조건 하에서 반응하지 않으며, 중간체 설퍼트리플루오라이드 및 관련 화학물질과 반응하는 작용기(예를 들면, OH, NH 등)를 함유하지 않아야 한다. 적합한 용매로는 할로카본(예를 들면, 메틸렌 클로라이드); 니트릴(예를 들면, 아세토니트릴); 플루오로카본, 프레온 또는 플루오르화된 방향족 화합물(예를 들면, 벤조트리플루오라이드), 탄화수소(예를 들면, 펜탄 또는 헥산)이 있으며, 단독물로서 또는 이들의 혼합물로서 사용된다. FTM과 같은 보다 덜 반응성인 플루오르화제를 사용하는 특정한 실시양태에서, 용매는 탄화수소를 포함할 수 있다. 특정 바람직한 실시양태에서, 용매는 아세토니트릴이다.
제1 단계의 경우 반응 시간은 약 0 시간 내지 72 시간, 바람직하게는 약 0 시간 내지 약 24 시간 범위일 수 있다. 중간체 설퍼 트리플루오라이드 생성물의 예상 수율은 이론 수율의 약 40% 내지 약 99% 범위일 수 있다. 특정한 실시양태에서, 중간체 설퍼 트리플루오라이드 생성물은 표준 절차, 예컨대 증류, 크로마토그래피, 재결정화 및/또는 적정에 의해 정제할 수 있다.
반응의 제2 단계에서, 중간체 설퍼 트리플루라이드 생성물은 하나 이상의 플루오르화제 및 임의로 플루오라이드 공급원에 노출시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 생성물을 형성할 수 있다. 앞에서와 같이, 플루오르화제의 양 및 선택은 반응 또는 반응 혼합물에서 시약들과 플루오르화제의 반응성에 따라 좌우된다. 사용된 하나 이상의 플루오르화제는 과도한 고리 플루오르화, 고리 치환체의 플루오르화, 개환, 또는 고리로부터 황 원자의 방출 없이 설퍼 펜타플루오라이드 최종 생성물을 형성시키기에 충분한 반응성을 갖는 것이 바람직하다. 특정한 실시양태에서, 플루오르화제는 제1 단계를 수행할 때 사용된 것과 동일한 플루오르화제인 것이 바람직하다. 예를 들면, 플루오록시 플루오르화제를 제1 반응에 사용하는 실시양태에서, 동일한 플루오록시 플루오르화제는 제2 단계에 사용되어 치환체 산화가 발생할 때 과도한 고리 플루오르화 또는 분해 없이 설퍼 기의 특정량 산화를 허용한다. 일부 실시양태에서, 제2 단계는 용매의 존재 하에 수행할 수 있다. 제2 단계에서 사용할 수 있는 용매로는 제1 단계에서 사용된 용매 중 임의의 용매가 있다. 제2 단계의 경우 반응 시간은 약 0 시간 내지 약 72 시간, 또는 바람직하게는 약 0 시간 내지 약 24 시간 범위일 수 있다. 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 예상 수율은 이론 수율의 약 10% 내지 약 75%, 또는 바람직하게는 약 30% 내지 약 75% 범위이다. 최종 생성물은 표준 절차, 예컨대 증류, 크로마토그래피, 재결정화 및/또는 적정에 의해 정제할 수 있다.
양쪽 반응 단계에 대한 반응 온도는 -78℃ 내지 100℃ 범위일 수 있다. 반응 온도는 아릴 설퍼 전구물질 화합물, 하나 이상의 플루오르화제 및/또는 중간체 설퍼트리플루오라이드 생성물의 반응성에 따라 좌우된다. 예를 들면, 원소 불소 기체 또는 F2를 반응의 제1 단계 및/또는 반응의 제2 단계에서 플루오르화제로서 사용하는 실시양태에서, 반응 온도는 고리 플루오르화 및 HF의 생성을 피하기 위해서 -35℃ 내지 -15℃ 범위인 것이 바람직하다. 플루오록시 시약 BDM을 반응의 제1 단계 및/또는 제2 단계에서 플루오르화제로서 사용하는 실시양태에서, 반응 온도는 -35℃ 내지 50℃, 바람직하게는 -15℃ 내지 0℃ 범위이다. 플루오록시 시약 FTM을 반응의 제1 단계 및/또는 제2 단계에서 플루오르화제로서 사용하는 실시양태에서, 반응 온도는 -78℃ 내지 100℃, 바람직하게는 0℃ 내지 70℃ 범위이다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 플루오라이드 공급원은 본 발명의 방법 중 제2 단계에서 사용할 수 있다. 플루오라이드 공급원은 플루오르화제 이외에도 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 플루오르화 공급원은 방법의 제1 단계에서도 존재할 수 있지만, 이는 바람직하지 않다. 플루오라이드 공급원은 플루오라이드 활성을 나타내는 무수 상태의 산화적으로 안정한 염이며, 반응 조건 하에 실질적으로 불활성이다. 적절한 염의 예로는 탄산염, 중탄산염, 산화물, 할라이드, 황산염, 인산염, 질산염, 또는 수산화물이 있다. 적합한 플루오라이드 공급원의 예로는 알칼리 금속플루오라이드(예를 들면, KF 또는 CsF), 알칼리 토금속 플루오라이드, 전이 금속 플루오라이드, 치환된 암모늄 플루오라이드(예를 들면, 테트라메틸암모늄 플루오라이드), 활성 플루오라이드 공급원(예를 들면, NOF) 등이 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이 금속의 예로는 세륨, 코발트, 세슘, 칼륨, 나트륨, 루비듐, 리튬, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨 및 스트론튬이 있다. 바람직한 플로라이드 공급원은 KF 또는 CsF를 포함한다. 플루오라이드 공급원은 반응 내에서 아릴 설퍼 전구물질 화합물의 양 또는 중간체 설퍼플루오라이드 생성물의 이론적 양에 상대적인 촉매량 또는 대략 1% 몰 분율 내지 약 50 몰 당량 범위에 있는 양으로 존재한다. 제2 단계에서 플루오라이드 공급원을 사용하는 실시양태에서, 플루오라이드 공급원은 반응 내에서 중간체 설퍼트리플루오라이드 생성물의 이론적 농도에 상대적인 촉매량 내지 2 몰 당량 범위, 바람직하게는 1몰 당량 내지 2 몰 당량 범위의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 방법은 본 명세서에 설명한 바와 같이 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드를 제조하는 데 이용할 수 있다. 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 예로는 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드, 4-브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드, 4-니트로벤젠설퍼펜타플루오라이드, 3-니트로벤젠설퍼펜타플루오라이드, 2-니트로벤젠설퍼펜타플루오라이드, 피리딘설퍼펜타플루오라이드 및 2,3-디클로로피리딘-5-설퍼펜타플루오라이드가 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물은 유기 조성이 그 조성 내로 SF5및/또는 아릴 기의 도입을 필요로 하는 임의의 유기 조성에서 합성 중간체 또는 출발 시약으로서 사용할 수 있다. 이러한 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물은 포화 에테르, 비닐 에테르, 피라졸, 고리형 알켄, 그리고 SF5함유 알켄 및 알킨을 비롯한 다수의 유도체에 대한 출발 시약으로서 사용할 수 있지만, 그러한 화합물에 국한되는 것은 아니다. 또한, 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물은 CF3기를 함유하는 시약에 대하여 매력적인 대체물로서 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 화합물은 CF3기를 함유하는 유도체 대신에 미국 특허 제5,728,319호 및 제5,792,386호에 개시되어 있는 것들과 같은 액정 조성물 내의 전구물질로서 사용할 수 있다. 아릴기는 액정 조성물의 제조 동안 추출할 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은, 예를 들면 EP 444822호에 설명된 것들과 같은 계면활성제 조성물 내에 사용할 수 있다. 본 발명의 화합물의 추가 용도는 예를 들면 미국 특허 제6,126,838호에 설명된 조성물과 같은 약학 조성물 내의 전구물질 또는 시약을 포함한다.
본 발명의 화합물은 종래의 단계 성장, 사슬 성장 또는 그라프트 중합 기법 또는 공정에 의해 제조된 중합체, 예컨대 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드 및 폴리비닐 에테르 내에 혼입할 수 있다. 일부 실제 예에서, 본 발명의 에틸렌계 불포화 화합물은 단독 중합 반응하여 단독중합체를 제조할 수 있거나, 또는 공중합 가능한 단량체와 공중합 반응하여 랜덤, 교번, 블록 또는 그라프트 중합체를 제조할 수 있다. 이들 용도에서, 예를 들면, 화합물의 아릴기는 종결 이전에 중합체 조성으로부터 제거할 수 있거나, 또는 중합체 내에 잔류하여 중합체의 특정한 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 보다 상세하게 예시할 것이지만, 본 발명은 그러한 실시예에 국한되는 것이 아님을 이해해야 한다.
실시예
하기 실시예들을 위한 시약들은 다음과 같이 준비하였다. 무수 아세토니트릴(Aldrich 제품)은 입수한 그대로 사용하였다. 98+%, 상업적 등급의 4-니트로페닐 디설파이드 시약은 고진공 하에 건조 상태로 융합시키고, 이어서 질소 퍼지 처리된 글로브 박스에서 저장 및 취급하였다. 4-브로모페닐 디설파이드 시약은 메탄올 100 g 중에서 98+% 상업적 등급의 4-브로모벤젠 티올 10 g과 I2를 반응시켜서 상응하는 디설파이드를 침전시킴으로써 제조하였다. 이어서, 그 디설파이드는 물 100 ml를 첨가하고, 나트륨 설파이트로 처리하며, 탄산칼륨을 사용하여 염기성으로 만들고, 이어서 메틸렌 클로라이드 20 ml로 2회 추출하며, 진공 하에 용매를 제거하여 담황색 결정으로서 생성물을 노출시킴으로써 분리하였다. 상업적 등급의 99+% 페닐 디설파이드 시약은 비등하는 메탄올부터 재결정화 처리하여 정제한 후, 진공 하에 융합함으로써 건조시켰다. 상업적 등급의 KF 시약은 고진공 하에 48 시간 동안 300℃로 가열한 후, 무수 질소 대기 하에서 막자 사발에서 분쇄함으로써 건조시켰다. 이러한 공정은 KF의 일정한 질량이 달성될 때까지 반복하였다. 상업적 등급의 CsF 시약은 N2하에 900℃에서 융합시킴으로써 건조시켰다. 그 형성된 펠릿은 사용하기 전에 분쇄하였다. 모든 시약은 질소 퍼지 처리된 글로브 박스 내에서 취급하고 보관하였다.
하기 실시예들의 경우, 기체 크로마토그래피("GC") 분석은 30 m ×0.25 mm ×0.25 ㎛ HP5-MS 모세관 컬럼 상에서 수행하였다. 실시예들에 대한 G.C.M.S. 스펙트럼은 HP-5MS를 사용하여 휴렛 팩커드(Hewlett Packard) 5890 시리즈 11 G.C 및 5972 시리즈 질량 선택적 검출기 상에서 수행하였다. 핵자기 공명(NMR) 분석을 위한 샘플은 분석물을 5 mm FEP-라이닝 처리된 NMR 튜브 내에 배치하고, 중수소아세토니트릴을 첨가함으로써 제조하였다. 실시예들에 대한 NMR 분석은 470.67.4 MHz(19F), 500.29 MHz(1H)에서 작동되는 브루커 500MHz FTNMR 분광계 상에서 얻었다. 화학 이동값은 CFCl3(19F) 및 -TMS(1H)의 순수 상태를 기준으로 하여 표시하였다.
달리 특별하게 언급하지 않는 한, 하기 실시예들은 Saint-Gobain에 의해 제조되고 한쪽 단부가 열 밀봉되어 있는 0.75 인치 FEP 튜빙으로 구성된 플루오르화 에틸렌-프로필렌("FEP") 반응기에서 수행하였다. 튜빙의 개방 단부는 스테인레스강 니들 밸브(Swagelok)에 부착된 유입구 및 배출구 튜브에 맞추도록 기계 가공한 스테인레스캉 압축 피팅(Swagelok)으로 적합하게 고정되어 있다. 반응기 유입구는 기체 분사용 10 마이크로미터 필터(Parr Instrument Corporation 제품)에 의해 캡핑 처리된 0.25 인치 FEP 튜브를 통해 반응기의 바닥부로 연장되어 있다.
실시예 1: 아세토니트릴 용매 중에서 4-니트로페닐 디설파이드와 플루오르화제 비스(플루오록시)메탄(BDM)과의 저온 반응
FEP 반응기에 98%+ 4-니트로페닐 디설파이드(1 당량) 1 g(3.2 mmol) 양과 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣고, -20℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO2중의 7%) 12.8 mmol를 150 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 형성된 투명/무색 용액의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 디설파이드의 전체 전환율은 ＜ 1% 4-(펜타플루오로티오)니트로벤젠, 70% 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드 및 나머지% 설퍼-옥시플루오라이드를 생성함으로써 달성되었다. 고리 플루오르화된 생성물은 관찰되지 않았다.
실시예 2: 아세토니트릴 용매 중에서, 그리고 -20℃에서 플루오르화제 BDM에 대한 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드의 노출
FEP 반응기에서, 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물, 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드 및 용매 아세토니트릴을 함유하는 반응 혼합물을 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이 제조하고, -20℃로 유지하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO2중의 7%) 32 mmol을 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다.1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 생성물 용액은 5% 설퍼펜타플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드, 60% 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼트리플루오라이드 및 나머지% 설퍼-옥시플루오라이드를 함유하였다. 고리 플루오르화된 생성물은 관찰되지 않았다.
실시예 2는 플루오르화제 BDM에 대한 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물의 노출이 아릴 설퍼펜타플루오라이드 생성물을 생성시켰다는 것을 예시한 것이다.
실시예 3: 아세토니트릴 용매 중에서, 그리고 0℃에서 플루오르화제 BDM에 대한 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드의 노출
FEP 반응기에서, 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물, 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드 및 용매 아세토니트릴을 함유하는 반응 혼합물을 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이 제조하고, 0℃로 가온하여 유지하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO3중의 7%) 32 mmol을 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다.1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 생성물 용액은 7% 설퍼펜타플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드, 55% 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드 및 나머지% 설퍼-옥시플루오라이드를 함유하였다. 생성물의 1% 미만이 고리 플루오르화되었다.
실시예 2와 비교했을 때, 실시예 3은 보다 높은 온도 노출 단계가 설퍼펜타플루오라이드 생성물의 수율을 근소하게 증가시켰다는 것을 예시해 보여준다. 그러나, 소량으로 존재한다고 해도, 보다 높은 온도는 또한 바람직하지 못한 고리 플루오르화를 야기할 수도 있다.
실시예 4: 아세토니트릴 용매 중에서, 그리고 20℃에서 플루오르화제 BDM에 대한 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드의 노출
FEP 반응기에서, 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물, 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드 및 용매 아세토니트릴을 함유하는 반응 혼합물을 상기 실시예1에서 설명한 바와 같이 제조하고, 20℃로 가온하여 유지하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO3중의 7%) 32 mmol을 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. BDM을 첨가하는 동안 반응 혼합물의 황색화가 관찰되었다.1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 생성물 용액은 8% 설퍼펜타플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드, 55% 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드 및 나머지% 설퍼-옥시플루오라이드를 함유하였다. 생성물의 약 8%가 고리 플루오르화되었다.
실시예 2 및 실시예 3과 비교했을 때, 실시예 4는 보다 높은 온도 노출 단계가 설퍼펜타플루오라이드 생성물의 수율을 근소하게 증가시켰다는 것을 예시해 보여준다. 그러나, 또한 고리 플루오르화된 생성물의 양도 증가하였다.
실시예 5: 플루오라이드 공급원 칼륨 플루오라이드(KF)의 존재 하에서, 그리고 -15℃에서 플루오르화제 BDM에 대한 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드의 노출
FEP 반응기에서, 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물, 4-니트로페닐설퍼 트리플루오라이드를 함유하는 반응 혼합물을 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이 제조한 후, 실온(약 25℃)로 가온하였다. 반응기에 플루오라이드 공급원 KF 약 1 g(17.2 mmol)을 첨가하였다. 첨가하자마자 곧 반응 혼합물의 황색화가 관찰되었다. 반응기를 -15℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO3중의 7%) 30 mmol을 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. BDM을 첨가하자마자 바로 색상이 퇴색하였다.1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 생성물 용액은 65% 설퍼 펜타플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드 및 나머지% 설퍼-옥시플루오라이드를 함유하였다. 생성물 중 미량이 고리 플루오르화되었다.
실시예 5는 플루오르화제 BDM 이외에도 플루오라이드 공급원 KF를 사용하는 것이 실시예 2 내지 실시예 4와 비교했을 때 비교적 보다 낮은 온도에도 불구하고 설퍼 펜타플루오라이드 생성물의 수율을 실질적으로 증가시켰다는 것을 예시해 보여준다.
실시예 6: 실시예 2 내지 실시예 5의 규모 확대
4-니트로페닐 디설파이드 20 g(65 mmol) 및 아세토니트릴 150 ml를 함유하는 반응 혼합물을 자석 교반봉 및 10 마이크론 살포기(sparger)가 구비된 3000 ml 316 스테인레스강 Parr 반응기 내에 채워 넣었다. 이 반응기를 탈기시키고, 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -20℃ 내부 온도로 냉각하며, 내용물을 신속하게 교반하였다. 혼합물의 온도가 -15℃가 초과하지 않도록 유지하면서, 플루오르화제 BDM(N2/CO2중의 7%)를 300 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. BDM 첨가는 BDM이 반응 유출물의 FTIR에서 (BDM ~ 325 mmol) 관찰될 때까지 지속하였다.
반응기를 질소로 퍼지 처리하고, 플루오라이드 공급원 KF 20 g(345 mmol)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 이 반응 혼합물을 전체 BDM 돌파가 반응기 유출물의 FTIR에서 관찰될 때까지 BDM(N2/CO2중의 7%) 약 195 mmol로 150 sscm/분의 유량 및 -15℃ 하에 추가 처리하였다. 반응기의 내용물을 얼음 100 g 위로 부어 넣고, 모든설퍼 옥시플루오라이드의 전환을 보장하기 위해서 빙냉 50% 수성 수산화나트륨을 사용하여 염기성으로 만들었다. 이어서, 이 용액은 빙냉 농축된 염산을 사용하여 pH＜1로 조정한 후, 헵탄을 사용하여 3회 추출하였다. 추출 동안 3개의 층이 관찰되면, 보다 많은 산을 단지 2개의 층만이 존재할 때까지 서서히 첨가하였다. 유기층을 조합하고, Norit SX-2 활성탄 층 및 황산마그네슘 층에 통과시킨 후, 증발시켜서 총 액체의 50 ml로 만들었다. 형성된 담황색 용액을 -30℃로 냉각하였데, 이는 생성물을 담황색 페이스트로서 결정화시켰다. 결정을 진공 여과로 회수하고, 공기 중에 건조시켜서 고도로 순수한 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드(미보정된 융점 37~38℃, lit. 37℃) 20.4 mg(82 mmol, 디설파이드를 기준으로 하여 63%)를 생성시켰다. 생성물의1H-NMR,19F-NMR 및 GS-MS 분석에 의하면, 고리 플루오르화가 1% 미만으로 존재하였다.
실시예 7: 아세토니티릴 용매 중에서 4-니트로페닐 디설파이드의 플루오라이드 공급원 KF와의 반응, 그리고 플루오르화제 BDM에 대한 노출
FEP 반응기에 4-니트로페닐 디설파이드 1 g(3.2 mmol), KF 1 g(17.2 mmol) 및 아세토니트릴 10 ml로 채워 넣었다. 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -20℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, 그리고 온도가 -15℃를 초과하지 않도록 하면서, BDM(N2/CO2중의 7%) 32 mmol을 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. GC-MS 분석에 의하면, 미량의 설퍼 펜타플루라이드 생성물 및 7~8% 고리 플루오르화의 존재가 바로 확인되었다.
실시예 2와 비교했을 때, 초기 반응 혼합물에 플루오르화제보다는 오히려 플루오라이드 공급원을 사용하는 것은 설퍼 펜타플루오라이드 생성물을 생성하지 못하였다. 추가로, 본 실시예에서는 고리 플루오르화가 발생하였지만, 실시예 2에서는 플루오라이드 공급원을 사용하지 않아 유사한 반응, 고리 플루오르화가 발생하지 않았다.
실시예 8: 아세토니트릴 용매 중에서 4-니트로페닐설페닐 클로라이드의 플루오르화제 BDM과의 반응, 그리고 플루오르화제 BDM 및 플루오라이드 공급원(CsF)에 대한 노출
FEP 반응기에 상업적 등급의 95%(tech.) 4-니트로벤젠설페닐 클로라이드 1 g(5.3 mmol)을 채워 넣고, FEP 반응기에 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣었다. 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -20℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, 그리고 온도가 -15℃를 초과하지 않도록 하면서, BDM(N2/CO2중의 7%) 20 mmol를 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 플루오르화 동안, 염소 및 염소 산화물이 반응기 유출물 내에서 UV-Vis에 의해 관찰되었다. BDM 돌파가 관찰되고, 모든 염소 화학종이 반응기 유출물 내에 부재하는 것이 확인된 후 바로 플루오르화를 중단하였다.
질소 퍼지 처리된 글로브 박스에서, 무수 CsF 1 g(6.6 mmol)을 반응 혼합물에 첨가하자마자 바로 반응 혼합물은 어두운 황색으로 변하였다. 형성된 혼합물을 교반하고, 전체 BDM 돌파가 반응기 유출물의 FTIR에서 (추가 BDM 13.8 mmol) 관찰될 때까지 BDM으로 150 sccm/분의 유량 하에 추가 처리하였다. 생성 혼합물의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 설퍼 펜타플루오라이드 생성물 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드가 약 65%로 존재하고, 모든 관찰 가능한 화학종에 대하여 고리 플루오르화가 1% 미만이며, 나머지%가 설퍼 옥시플루오라이드로 주구성되어 있었다.
실시예 7과 비교했을 때, 실시예 8은 초기 반응 동안보다는 오히려 노출 단계 동안 플루오르화제 이외에도 플루오라이드 공급원을 사용하는 것이 결과적으로 설퍼 펜타플루오라이드 생성물의 비교적 높은 수율을 생성하게 된다는 것을 예시하여 보여 준다. 또한, 실시예 8은 다른 할라이드 시약, 예컨대 4-니트로페닐설페닐 클로라이드가 설퍼 펜타플루오라이드 생성물을 생성시키는 데 사용될 수 있다는 점을 예시해 보여준다. 그러나, 공정처리 동안 염소 산화물의 발생은 최종 생성물의 제조 가능성에 있어 안전성 문제점을 제기할 수 있다.
실시예 9: 아세토니트릴 용매 중에서 4-니트로벤젠설페닐 클로라이드와 플루오르화제 BDM과의 반응, 이어서 플루오르화제 F 2 및 플루오라이드 공급원 CsF에 대한 노출
FEP 반응기에 상업적 등급의 95%(tech.) 4-니트로펩젠설페닐 클로라이드 1 g(5.3 mmol)과 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣었다. 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -20℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, 그리고 온도가 -15℃를 초과하지 않도록 하면서, BDM(N2/CO2중의 7%) 20 mmol을 150 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 플루오르화 동안에는 염소 및 염소 산화물이 반응기 유출물 내에서 UV-Vis에 의해 관찰되었다. BDM 돌파가 관찰되고 모든 염소 화학종이 반응 유출물 내에 존재하지 않는 것으로 확인된 후 바로 플루오르화를 중단하였다.
질소 퍼지 처리된 글로브 박스에서, 무수 CsF 1 g(6.6 mmol)을 반응 혼합물에 첨가하였는데, 이 혼합물은 바로 어두운 황색으로 변하였다. 교반하면서 형성된 혼합물을 -25℃ 내지 -30℃로 냉각하여 유지하고, 전체 F2돌파가 반응기 유출물 내에서 UV-Vis에 의해 (첨가된 F216 mmol) 관찰될 때까지 F2(N2중의 5%)로 150 sscm/분의 유량 하에 추가 처리하였다. 생성 혼합물의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 75% 4-니트로펜닐설퍼 펜타플루오라이드가 존재하고, 모든 관찰 가능한 화학종에 대하여 1% 미만의 고리 플루오르화가 존재하며, 나머지%는 아릴설퍼 트리플루오라이드로 주구성되어 있었다.
실시예 8과 비교했을 때, 실시예 9는 노출 단계 동안 플루오르화제 F2를 사용하는 것이 BDM 플루오르화제보다 더 높은 수율을 제공할 수 있다는 점을 예시해 보여준다.
비교 실시예 10: 종래 기술(WO 9705106호)에 따른 플루오르화
FEP 반응기에 4-니트로페닐 디설파이드 1 g(3.2 mmol) 및 아세토니트릴 15 ml를 채워 넣었다. 반응기는 -7℃로 외부 냉각하고, N2중의 10% F2를 150 sccm/분의 유량으로 슬러리를 통해 발포시켰다. 슬러리의 플루오르화 동안에는 작은 섬광이 관찰되었지만, 일단 계가 균질해지자 바로 퇴색되었다. F242 mmol(13 당량)을반응기에 통과시켜서 어두운 황색 용액을 잔류시킨 후, 플루오르화를 중단하였다. 형성된 용액의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 40%가 (고리 플루오르화된 것을 비롯하여) 니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드 화합물로서 존재하고, 7~8%가 총 고리 플루오르화된 생성물을 나타내었다.
본 발명과 비교했을 때, 비교 실시예 10은 반응 혼합물의 직접적인 플루오르화가 결과적으로 보다 낮은 수율의 설퍼 펜타플루오라이드 생성물과 보다 높은 양의 고리 플루오르화된 생성물을 생성하게 되었다는 점을 예시해 보여준다. 추가로, 공정 동안 섬광이 관찰되었는데, 이는 F2가 슬러리내의 입자와 비제어된 방식으로 반응하고 있다는 것을 나타내 보여준다.
실시예 11: 아세토니트릴 용매 중에서 4-니트로페닐 디설파이드의 플루오르화제 F 2 와의 반응, 이어서 F 2 및 CsF 플루오라이드 공급원에 대한 노출
FEP 반응기에 4-니트로페닐 디설파이드 1 g(3.2 mmol) 및 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣었다. 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -35℃로 냉각하였다. 교반하면서, N2중의 5% F2를 150 sccm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시키고, 온도를 -25℃ 이하로 유지하였다. 플루오르화는 F2돌파가 반응기 유출물의 UV-Vis에서 (F222 mmol) 관찰될 때까지 지속하였다. 형성된 생성 혼합물의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 11% 니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드가 존재하고,70% 니트로페닐설퍼 트리플루오라이드가 존재하며, 나머지%는 고리 플루오르화 물질(5%), 설퍼 옥시플루오라이드 및 출발물질 디설파이드로 주구성되어 있었다.
질소 퍼지 처리된 글로브 박스에서, 반응기에 무수 CsF 1 g(6.6 mmol)을 첨가하고, 반응기를 -25℃ 내지 -30℃ 범위로 냉각하여 유지하였다. 반응 혼합물의 플루오르화는 교반하면서 F230 mmol 이상을 150 sscm/분의 유량으로 첨가함으로써 지속하였다. NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 40%는 소정의 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드 생성물로 구성되고, 나머지%는 설퍼 트리플루오라이드 부가물, 고리 플루오르화된 생성물(총 5%) 및 설퍼 옥시플루오라이드로 구성되어 있었다.
실시예 12: 아세토니트릴 용매 중에서 니트로벤젠설페닐 클로라이드의 플루오르화제와의 반응, 이어서 F 2 및 Cs 플루오라이드 공급원에 대한 노출
FEP 반응기에 상업적 등급의 95%(tech.) 4-니트로벤젠설페닐 클로라이드 1 g(5.3 mmol)과 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣었다. 이 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -35℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, N2중의 5% F2를 150 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시키고, 온도를 -25℃ 이하로 유지하였다. Cl2가 플루오르화 동안 반응기 유출물의 UV-Vis에서 관찰되었다. 플루오르화는 전체 F2돌파 및 Cl2의 완전 부재가 반응기 유출물의 UV-Vis에서 (F211 mmol) 관찰될 때 중단하였다. GC-MS 분석에 의하면, 5% 미만 니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드와 약 5% 고리 플루오르화가 존재하였다.
질소 퍼지 처리된 글로브 박스에서, 질소 퍼지 처리된 글로브 박스 내의 반응기에 CsF 1 g(6.6 mmol)을 첨가하고, 반응기 내용물을 교반하며, N2중의 5% F2로 150 sscm/분의 유량 및 -25℃의 온도 하에 플루오르화하였다. 플루오르화는 전체 F2돌파가 반응기 유출물의 UV-Vis에서 (F221 mmol 이상) 관찰될 때까지 지속하였다.1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 10% 4-니트로페닐설퍼 펜타플루오라이드와 7~8% 고리 플루오르화 생성물이 존재하고, 반면에 상응하는 설퍼 트리플루오라이드가 존재하였는데, NMR에 의해 관찰된 주생성물은 확인되지 않았다.
실시예 11와 비교했을 때, 본 실시예는 초기 반응 혼합물 내에 불소 함유 시약보다는 오히려 염소 함유 시약을 사용하는 것이 결과적으로 설퍼 펜타플루오라이드 생성물의 수율을 보다 적게 형성하고, 고리 플루오르화 생성물의 양을 보다 많이 형성하게 되었다.
실시예 13: HF 중에서 4-브로모벤젠 티올과 F 2 와의 반응
FEP 반응기에 4-브로모벤젠 티올 1.15 g(6.1 mmol)과 무수 HF 20 ml를 채워 넣었고, 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -20℃에서 유지하였다. 미용해된 고체 및 담황색 혼합물이 -30℃에서 관찰되었다. 교반하면서, F2(공기 중의 10% F2) 35 mmol을 100 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 초기에는 혼합물이 어두운 자주색으로 변하였지만, F218 mmol을 첨가한 후, 균일한 황색 혼합물이 관찰되었다. F2첨가 종료시, 혼합물은 무색이었다. HF를 배기하면, 자유 유동백색 고체가 잔류하였다. 백색 고체의 NMR 분석에 의하면, ~90% 페닐 SF3및 SOF 함유 생성물이 존재하지만, 이 물질의 70%는 고도한 반응성을 나타내는 디플루오로브로민 페닐 SF3/SOF 복합체인 것으로 밝혀졌다(도 1 참조). 단지 미량의 SF5를 함유하는 물질이 ~5% 고리 플루오르화 생성물과 함께 관찰되었다.
플루오르화제 F2는 브롬 원자를 플루오르화시킴으로써 위험할 정도로 불안정한 물질을 생성시킬 뿐만 아니라 고리 현수 원자 및/또는 고리 자체를 플루오르화시켰다. 또한, HF는 SF5의 형성에 유해한 것이다.
실시예 14: HF 중에서 4-브로모벤젠 티올과 BDM과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모벤젠 티올 1 g(5.3 mmol)을 채워 넣었다. 무수 HF 15 g의 양을 정지 진공 하에 반응기 내로 증류 처리하였다. 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -20℃로 유지하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO2중의 7%)을 150 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 자주색이 대부분의 플루오르화 전반에 걸쳐 존재하였다. 반응은 BDM 15.9 mmol(티올에 상대적인 3 당량)을 첨가한 후 중지하였다. HF를 -25℃에서 진공 하에 혼합물로부터 제거하였는데, 그 결과 오렌지 오일이 나타났다. 생성 혼합물의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 단지 상응하는 설퍼 트리플루오라이드 및 디설파이드만이 미량의 설퍼 옥시플루오라이드를 함유하는 주생성물로서 존재하였다. 브롬 플루오라이드는 전혀 검출되지 않았다.
실시예 13과 비교했을 때, 본 실시예는 F2플루오르화제와 달리 BDM 플루오르화제가 브롬 원자를 플루오르화시키지 않거나, 또는 유해하게 불안정한 물질을 생성성시키지 않았다는 점을 예시해 보여준다. 또한, 본 실시예는 HF가 SF5의 형성에 유해하다는 것을 입증해 보여준다.
실시예 15: 아세토니트릴 용매 중에서 4-브로모페닐 디설파이드와 BDM과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 1 g(2.8 mmol) 및 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣은 후, 반응기는 드라이 아이스/아세톤 조를 사용하여 -15℃로 외부 냉각하였다. 교반하면서, BDM(N2/CO2중의 7%)을 150 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 반응 혼합물은 대부분의 플루오르화 동안 어두운 자주색으로 변하였다. 반응은 전체 BDM 돌파가 반응기 유출물의 FTIR에서 (BDM 11 mmol) 관찰될 때 중단하였다. 반응 혼합물의1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 실시예 13에서 언급한 바와 같이, 단지 미량의 4-브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드, 대부분의 상응하는 설퍼 트리플루오라이드, 및 약 5%의 디플루오로브롬 페닐 SF3/SOF 복합체가 존재하였다. 단지 미량의 고리 플루오르화만이 관찰되었다.
실시예 16: 50℃에서, 그리고 아세토니트릴 중에서 4-브로모페닐 디설파이드와 플루오르화제 플루오록시트리플루오로메탄(FTM)과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 1 g(2.7 mmol) 및 아세토니트릴 15 g을 채워 넣었다. 반응기를 50℃의 조 내에 배치하였다. 교반하면서, FTM(질소 중의 7%) 약 95 mmol을 200 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 생성 혼합물의19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 15%가 4-브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드이었고, 나머지%는 그 고리 플루오르화 유도체 및 대부분의 미확인된 생성물로 구성되어 있었다. 유기브롬 플루오라이드는 전혀 검출되지 않았다.
실시예 17: 70℃에서, 그리고 아세토니트릴 중에서 4-브로모페닐 디설파이드와 플루오르화제 FTM과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 2.5 g(6.6 mmol) 및 아세토니트릴 15 g을 채워 넣었다. 반응기를 60℃의 조 내에 배치하고, 그 내용물을 FTM(질소 중의 7%) 약 240 mmol로 200 sscm/분의 유량 하에 처리하였는데, 플루오르화 동안에는 조의 온도가 70℃로 증가하였다. 많은 양의 용매가 반응 동안 유출물 내에 함유되어 운반되었다. 생성 혼합물의19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 10%가 브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드이었고, 나머지%는 고리 플루오르화 유도체 및 대부분의 미확인된 생성물로 구성되어 있었다. 유기브롬 플루오라이드가 전혀 검출되지 않았다.
실시예 16과 비교했을 때, 4-브로모페닐 디설파이드와 FTM의 비교적 고온 반응은 결과적으로 설퍼펜타플루오라이드 생성물의 수율을 약간 감소시켰다.
실시예 18: 100℃에서, 그리고 아세토니트릴 중에서 4-브로모페닐 디설파이드와 플루오르화제 FTM과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 2.5 g(6.6 mmol) 및 아세토니트릴 15 g을 채워 넣었다. 반응기를 60℃의 조 내에 배치하고, 그 내용물은 FTM(질소 중의 7%) 약 240 mmol로 200 sscm/분의 유량 하에 처리하였는데, 플루오르화 동안에는 조의 온도가 100℃로 증가하였다. 모든 용매가 반응 동안 유출물 내에 함유되어 운반되었다. 생성 혼합물의19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 10%가 브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드이었고, 나머지%는 고리 플루오르화 유도체 및 대부분의 미확인된 생성물로 구성되어 있었다. 유기브롬 플루오라이드가 전혀 검출되지 않았다.
실시예 17과 비교했을 때, 4-브로모페닐 디설파이드와 FTM의 비교적 고온 반응은 결과적으로 설퍼펜타플루오라이드 생성물의 수율을 증가시키지 못하였다.
실시예 19: 70℃에서, 그리고 아세토니트릴 중에서 4-브로모페닐 디설파이드와 플루오오라이드 공급원 CsF 및 플루오르화제 FTM과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 2.5 g(6.6 mmol), CsF 2.5 g(16.4 mmol) 및 아세토니트릴 15 g을 채워 넣었다. 반응기를 60℃의 조 내에 배치하고, 그 내용물을 FTM(질소 중의 7%) 240 mmol로 200 sscm/분의 유량 하에 처리하였는데, 플루오르화 동안에는 조의 온도가 70℃로 증가하였다. 많은 용매가 반응 동안 유출물 내에 함유되어 운반되었다. 생성 혼합물의19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 17%가 브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드이었고, 나머지%는 고리플루오르화 유도체 및 대부분의 미확인된 생성물로 구성되어 있었다. 유기브롬 플루오라이드가 전혀 검출되지 않았다.
실시예 17과 비교했을 때, 반응 혼합물 내에 플루오라이드 공급원의 존재는 결과적으로 설퍼펜타플루오라이드 생성물의 수율을 약간 증가시켰다.
실시예 20: 20℃에서, 그리고 아세토니트릴 중에서 4-브로모페닐 디설파이드의 FTM과의 반응, 이어서 -30℃에서 F 2 와의 반응.
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 1 g(2.7 mmol)과 아세토니트릴 15 g을 채워 넣었다. 교반하면서, FTM(질소 중의 7%)을 전체 FTM 돌파가 반응기 유출물의 FITR에서 (어떤 계수도 얻어지는 일 없이) 관찰될 때까지 실온에서 그리고 200 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다. 반응기를 -30℃로 외부 냉각하고, 반응기 내용물을 N2중의 20% F2로 추가 처리하였다(어떤 계수도 얻어지지 않았다). 생성 혼합물의19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 30%가 4-브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드이었고, 나머지%는 고리 플루오르화 유도체 및 설퍼 옥시플루오라이드 유도체로 구성되어 있었다. 미량의 브롬 옥사플루오라이드가 관찰되었다.
선행 실시예 16 내지 18과 비교하여, 본 실시예는 F2플루오르화제에 대하여 보다 낮은 온도 반응 및 노출이 결과적으로 보다 높은 수율의 설퍼 펜타플루오라이드 생성물을 생성하게 되었다는 것을 예시해 보여준다.
실시예 21: 20℃에서, 그리고 아세토니트릴 중에서 4-브로모페닐 디설파이드와의 FTM과의 반응
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 1 g(2.7 mmol)과 아세토니트릴 10 ml를 채워 넣었다. 교반하면서, FTM(질소 중의 7%)을 전체 FTM 돌파가 반응 유출물의 FTIR에서 (FTM 7.1 mmol) 관찰될 때까지 200 sscm/분의 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다.1H-NMR 및19F-NMR 분석에 의하면, 단지 출발 물질은 약 5% 4-브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드, 60% 4-브로모페닐설퍼 트리플우로라이드 및 나머지% 옥시플루오라이드 및 미확인된 화학종으로 70% 전환율만 달성되었으며, 고리 플루오르화 또는 브롬 플루오라이드가 전혀 관찰되지 않았다. 무수 KF 1 g(17.2 mmol)을 반응기에 첨가하고, 반응기 내용물을 FTM 27 mmol 이상으로 추가 처리하였다. NMR 분석에 의하면, 생성물 조성에는 어떠한 변화도 나타나지 않았다.
실시예 20과 비교했을 때, 본 실시예는 F2플루오르화제에 대한 노출 단계를 포함하지 않아서 결과적으로 보다 낮은 수율의 설퍼 펜타플루오라이드 생성물을 생성하게 되었다.
실시예 22: 20℃에서 4-브로모페닐 디설파이드의 FTM과의 반응, 이어서 -10℃에서 플루오라이드 공급원 CsF 및 플루오르화제 BDM에 대한 노출
FEP 반응기에 4-브로모페닐 디설파이드 1 g(2.7 mmol) 및 아세토니트릴 15 g을 채워 넣었다. 교반하면서, FTM(질소 중의 7%)을 전체 FTM 돌파가 반응기 유출물의 FTIR에서 (FTM 9.5 mmol) 관찰될 때까지 20℃의 온도에서, 그리고 200 sscm/분이 유량으로 반응 혼합물을 통해 발포시켰다.
반응기 내용물을 N2로 퍼지 처리하였다. 반응 혼합물에 CsF 1 g(6.6 mmol)의 양을 첨가하고, -15℃로 냉각한 후, 교반하면서 BDM(N2중의 7%) 8.2 mmol로 150 sccm/분의 유량 하에 처리하였다.1H-NNR 및19F-NMR 분석에 의하면, 관찰 가능한 화학종의 약 35%가 4-브로모페닐설퍼 펜타플루오라이드이었고, 나머지%는 대부분의 설퍼록시 플루오라이드 유도체 및 미량의 고리 플루오르화 생성물로 구성되어 있었다. 유기브롬 플루오라이드는 전혀 검출되지 않았다. 그러나, 그 존재는 그러한 생성물이 CsF와 불용성 복합체를 형성할 수 있기 때문에 배제할 수 없었다.
실시예 21과 비교했을 때, 본 실시예는 4-브로모페닐 디설파이드 시약과 FTM과의 반응 후 반응 혼합물을 BDM 및 CsF에 노출시키는 단계를 포함함으로써, 결과적으로 보다 높은 수율의 설퍼 펜타플루오라이드 생성물을 생성하였다.
이상, 본 발명은 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하긴 했지만, 해당 기술 분야의 당업자라면 다양한 변경예 및 변형예가 본 발명의 영역 및 기술적 사상으로부터 벗어나는 일 없이 이루어질 수 있다는 점을 명백히 알 수 있을 것이다.
본 발명은 종래 기술에 비하여 보다 높은 수율로, 보다 높은 순도로, 그리고 단일 반응 용기에서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조할 수 있는 안전하고 비용 효율적인 공정을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 광범위한 정제 공정에 대한 필요성 없이도 고순도의 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 제조하는 합성 방법도 제공할 수 있다.

Claims (24)

  1. 하기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 제조 방법으로서,
    하기 화학식(1a) 또는 하기 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물과 플루오르화제를 배합하여 적어도 부분적으로 반응시켜서 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계로서, 상기 플루오르화제가 원소 불소 기체, 플루오록시 시약 또는 이들의 조합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 성분인 단계, 및
    중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오르화제 및 플루오라이드 공급원에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계
    를 포함하는 방법:
    화학식(1a)
    화학식(1b)
    화학식(3)
    [상기 식 중,
    R1, R3, R4, R5및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자; 할로겐 원자; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 선형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 분지형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 고리형 알킬기; 6개 내지 30개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 아릴기; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 알콕시기; NO2; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 퍼플루오로알킬기; SF5; SO2F; 또는 CN기이고,
    R2는 수소 원자 또는 할로겐 원자임]
  2. 제1항에 있어서, 배합 단계 및 노출 단계는 동일한 반응 용기에서 수행하는것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 배합 단계는 용매의 존재 하에서 수행하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 용매의 중량 백분율에 대한 아릴 설퍼 화합물의 중량 백분율이 10% 내지 70% 범위인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 용매의 중량 백분율에 대한 아릴 설퍼 화합물의 중량 백분율이 20% 내지 50% 범위인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 플루오르화제가 불소 기체인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 불소 기체는 불소 기체 1 중량% 내지 30 중량%와 불활성 기체 70 중량% 내지 99 중량%를 포함하는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 불소 기체는 불소 기체 5 중량% 내지 20 중량% 및 불활성 기체 80 중량% 내지 95 중량%를 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 플루오르화제가 플루오록시 시약인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 플루오록시 시약이 비스(플루오록시)메탄인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 배합 단계 및/또는 노출 단계의 온도는 -35℃ 내지 50℃ 범위에 있는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 배합 단계 및/또는 노출 단계의 온도는 -15℃ 내지 0℃ 범위에 있는 것인 방법.
  13. 제9항에 있어서, 플루오록시 시약이 플루오록시트리플루오로메탄인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 배합 단계 및/또는 노출 단계의 온도는 -78℃ 내지 100℃ 범위에 있는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 배합 단계 및/또는 노출 단계의 온도는 0℃ 내지 70℃ 범위에 있는 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 노출 단계는 용매의 존재 하에서 수행하는 것인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 플루오라이드 공급원이 알칼리 금속 플루오라이드, 치환된 암모늄 플루오라이드, 전이 금속 플루오라이드, 알칼리 토금속 플루오라이드, 활성화 플루오라이드 염, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 성분인 방법.
  18. 하기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 제조 방법으로서,
    하기 화학식(1a) 또는 하기 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물 1 중량% 내지 70 중량% 및 용매 30 중량% 내지 99 중량%를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계,
    이 혼합물에 플루오르화제를 도입하여 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계로서, 상기 플루오르화제가 원소 불소 기체, 플루오록시 시약 또는 이들의 조합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 성분인 단계, 및
    중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오르화제 및 플루오라이드 공급원에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계
    를 포함하는 방법:
    화학식(1a)
    화학식(1b)
    화학식(3)
    [상기 식 중,
    R1, R3, R4, R5및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자; 할로겐 원자; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 선형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 분지형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 고리형 알킬기; 6개 내지 30개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 아릴기; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 알콕시기; NO2; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 퍼플루오로알킬기; SF5; SO2F; 또는 CN기이고,
    R2는 수소 원자 또는 할로겐 원자임]
  19. 제18항에 있어서, 도입 단계 및 노출 단계에서 플루오르화제는 동일한 것인방법.
  20. 제18항에 있어서, 도입 단계 및 노출 단계에서 플루오르화제는 상이한 것인 방법.
  21. 제18항에 있어서, 혼합물은 플루오라이드 공급원을 더 포함하는 것인 방법.
  22. 하기 화학식(3)을 갖는 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물의 제조 방법으로서,
    하기 화학식(1a) 또는 하기 화학식(1b)을 갖는 하나 이상의 아릴 설퍼 화합물과 플루오록시 시약을 배합하여 적어도 부분적으로 반응시켜서 중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 형성시키는 단계, 및
    중간체 아릴 설퍼트리플루오라이드 생성물을 플루오록시 시약에 노출시켜 적어도 부분적으로 반응시켜서 아릴 설퍼펜타플루오라이드 화합물을 형성시키는 단계
    를 포함하는 방법:
    화학식(1a)
    화학식(1b)
    화학식(3)
    [상기 식 중,
    R1, R3, R4, R5및 R6은 각각 독립적으로 수소 원자; 할로겐 원자; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 선형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 분지형 알킬기; 3개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 고리형 알킬기; 6개 내지 30개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 아릴기; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 알콕시기; NO2; 1개 내지 18개 범위의 탄소 원자 수를 갖는 퍼플루오로알킬기; SF5; SO2F; 또는 CN기이고,
    R2는 수소 원자 또는 할로겐 원자임]
  23. 제22항에 있어서, 노출 단계는 불소 기체에 노출시키는 과정을 더 포함하는것인 방법.
  24. 제22항에 있어서, 노출 단계는 플루오라이드 공급원에 노출시키는 과정을 더 포함하는 것인 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110089258A (ko) * 2008-09-22 2011-08-05 우베 고산 가부시키가이샤 폴리(펜타플루오로설파닐)방향족 화합물을 제조하기 위한 공정

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050124666A1 (en) * 2003-11-13 2005-06-09 Aventis Pharma Deutschland Gmbh Pentafluorosulfanylbenzoylguanidines, process for their preparation, use as a medicament or diagnostic aid, and medicament comprising same
US7317124B2 (en) 2003-11-13 2008-01-08 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Ortho-substituted pentafluorosulfanylbenzenes, process for their preparation and their use as valuable synthetic intermediates
US7126026B2 (en) * 2003-11-13 2006-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Process for preparing 4-pentafluorosulfanylbenzoylguanidines
DE102004043937A1 (de) * 2004-09-11 2006-03-30 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Ortho-substituierte Pentafluorsulfuranyl-Benzole, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Synthese-Zwischenstufen
US7265247B1 (en) * 2006-07-28 2007-09-04 Im&T Research, Inc. Substituted phenylsulfur trifluoride and other like fluorinating agents
US8676349B2 (en) * 2006-09-15 2014-03-18 Cardiac Pacemakers, Inc. Mechanism for releasably engaging an implantable medical device for implantation
US8399720B2 (en) * 2007-03-23 2013-03-19 Ube Industries, Ltd. Methods for producing fluorinated phenylsulfur pentafluorides
CA2912220C (en) * 2007-03-23 2017-10-03 Ube Industries, Ltd. Process for producing arylsulfur pentafluorides
US8030516B2 (en) * 2007-10-19 2011-10-04 Ube Industries, Ltd. Methods for producing perfluoroalkanedi(sulfonyl chloride)
WO2009076345A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Im & T Research, Inc. Methods and compositions for producing difluoromethylene-and trifluoromethyl-containing compounds
TW201006787A (en) * 2008-03-07 2010-02-16 Im & T Res Inc Fluorination processes with arylsulfur halotetrafluorides
CN102186812A (zh) * 2008-08-18 2011-09-14 宇部兴产株式会社 制备氟烷基芳基亚磺酰基化合物及其氟化的化合物的方法
CN101386589B (zh) * 2008-10-22 2012-01-25 成都福瑞生物工程有限公司 芳基氟化硫型氟代试剂及其制备方法
US20100174096A1 (en) * 2009-01-05 2010-07-08 Im&T Research, Inc. Methods for Production of Optically Active Fluoropyrrolidine Derivatives
WO2010081014A1 (en) 2009-01-09 2010-07-15 Im&T Research, Inc. Novel 4-fluoropyrrolidine-2-carbonyl fluoride compounds and their preparative methods
CZ2010729A3 (cs) * 2010-10-07 2012-02-15 Ústav organické chemie a biochemie Akademie ved CR v.v.i. Zpusob prípravy substituovaných 3- a 4-(pentafluorsulfanyl)benzenu
EP2675785B1 (en) * 2011-02-15 2018-04-11 Ube Industries, Ltd. Industrial methods for producing arylsulfur pentafluorides
CZ2011152A3 (cs) * 2011-03-23 2011-11-16 Ústav organické chemie a biochemie Akademie ved Ceské republiky, v.v.i. Zpusob prípravy substituovaných nitrofenylsulfurpentafluoridu
US20210163408A1 (en) * 2018-05-31 2021-06-03 Eth Zurich Method for preparing a polyfluorinated compound
CN113571775B (zh) * 2021-08-10 2023-02-14 厦门大学 一种碳酸酯类电解液添加剂及其应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3219690A (en) * 1959-03-16 1965-11-23 Du Pont Arylsulfur pentafluorides and their preparation
US3073861A (en) * 1959-08-13 1963-01-15 Du Pont Ureido-substituted arylsulfur pentafluorides
US4499024A (en) * 1983-10-24 1985-02-12 Occidental Chemical Corporation Continuous process for preparing bisfluoroxydifluoromethane
US4766243A (en) * 1984-08-10 1988-08-23 Occidental Chemical Corporation Electrophilic fluorination of aromatic compounds
GB9307245D0 (en) 1993-04-07 1993-06-02 Zeneca Ltd Process
GB9515599D0 (en) 1995-07-29 1995-09-27 British Nuclear Fuels Plc The preparation of fluorinated organic compounds
GB9723260D0 (en) * 1997-11-05 1998-01-07 British Nuclear Fuels Plc A method of performing a chemical reaction
US6307105B1 (en) * 2000-07-19 2001-10-23 Air Products And Chemicals, Inc. High purity preparation of fluorinated 1,3-dicarbonyls using BDM (bis-fluroxy difluoromethane)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110089258A (ko) * 2008-09-22 2011-08-05 우베 고산 가부시키가이샤 폴리(펜타플루오로설파닐)방향족 화합물을 제조하기 위한 공정

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