DE112015005812B4

DE112015005812B4 - Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung

Info

Publication number: DE112015005812B4
Application number: DE112015005812.5T
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Shima; Youji Omata
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2035-12-26
Also published as: JP6709509B2; CN107108490A; US9868701B2; GB2548301A; JPWO2016104677A1; WO2016104677A1; GB201710285D0; DE112015005812T5; CN107108490B; US20170349545A1; GB2548301B

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung der Formel (2a) oder (2b):

(wobei R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; Z eine mit einer Carbonylgruppe verbundene Arylgruppe ist; Y eine Gruppe der Formel (Y1), (Y2), (Y3), oder (Y4) ist; R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist)

wobei das Verfahren das Umsetzen einer Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung der Formel (1) mit einem stickstoffhaltigen Nucleophil umfasst:

(wobei X ein Halogenatom ist; n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist; R¹ wie oben definiert ist).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung umfassend das Umsetzen einer halogenierten aromatischen Verbindung mit einem stickstoffhaltigen Nucleophil.
BISHERIGER STAND DER TECHNIK
Aromatische Aminverbindungen wie zum Beispiel Anilin sind Verbindungen, die hauptsächlich als Ausgangsstoffe für Pharmazeutika, Landwirtschaftschemikalien und Farbstoffe nützlich sind.
Es war bekannt, dass Pentafluorsulfanylanilin-Verbindungen durch Umsetzen einer Disulfidverbindung mit einem Fluorgas hergestellt werden können (Zitation 1). Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieses Verfahren einige Probleme aufweist, da Fluorgas verwendet werden muss, welches im Umgang problematisch ist, und da die entstehende Ring-Fluorverbindung mit dem Fortschritt der Fluorierung des Benzolrings schwierig zu entfernen wird. Aus diesen Gründen ist es schwierig, diese Verbindungen mit diesem Verfahren herzustellen und deshalb wurde dieses Verfahren als industrielles Produktionsverfahren kaum angenommen.
Aus der Zitation 2 sind neue Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten (insbesondere nur bei bestimmten Aryl-Amin-Verbindungen und Aryl-Hydrazin-Verbindungen), die zur Verwendung bei der Herstellung von Pestiziden geeignet sind, bekannt.
ZITATIONSLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Japanische Patent Nr. JP 3964935
Patentliteratur 2: DE 600 10 682 T2

ZUSAMMENFASSUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung gemäß einer einfachen Methode unter Verwendung von einfach zu erlangenden Ausgangsmaterialien.
LÖSUNG DER AUFGABE
Die vorgenannte Aufgabe wird durch die nachfolgend beschriebene Erfindung gelöst.

[1] Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung der Formel (2a) oder (2b):
(wobei R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; Z eine mit einer Carbonylgruppe verbundene Arylgruppe ist; Y eine Gruppe der Formel (Y1), (Y2), (Y3), oder (Y4) ist; R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist)
wobei das Verfahren das Umsetzen einer Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung der Formel (1) mit einem stickstoffhaltigen Nucleophil umfasst:
(wobei X ein Halogenatom ist; n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist; R¹ wie oben definiert ist).
[2] Verfahren zur Herstellung einer Pentafluorsulfanylanilin-Verbindung der Formel (3):
wobei das Verfahren das Reduzieren oder Hydrolysieren der zuvor aufgeführten stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung umfasst.
[3] Verfahren wie in [1] oder [2] ausgeführt, wobei das stickstoffhaltige Nucleophil mindestens ein Vertreter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzylaminverbindungen, Hydrazinverbindungen, Guanidinverbindungen, Hydroxylaminen und Alkalimetallsalzen von Phthalimiden ist.
[4] Verfahren wie in [2] oder [3] ausgeführt, wobei die Reduktion in Anwesenheit von Wasserstoff unter Verwendung von Pd/C oder Raney-Nickel als Katalysator durchgeführt wird.
[5] Verfahren wie in einem der [2] bis [4] ausgeführt, wobei die Hydrolyse unter Verwendung einer wässrigen Säurelösung oder einer wässrigen Alkalilösung durchgeführt wird.
[6] Verfahren wie in einem der [1] bis [5] ausgeführt, wobei ein aprotisches polares Lösungsmittel als Lösungsmittel verwendet wird.
[7] Verfahren wie in [7] ausgeführt, wobei das aprotische polare Lösungsmittel Dimethylsulfoxid oder N-Methyl-2-pyrrolidon ist.
[8] Verfahren wie in [1] bis [7] ausgeführt, wobei eine Base in der Reaktion der Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung mit dem stickstoffhaltigen Nucleophil verwendet wird.

VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung gemäß einer einfachen Methode unter Verwendung von einfach-zu-erlangenden Ausgangsmaterialien angeben.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben. Wenn in dieser Erfindung Bezug darauf genommen wird, soll der Bereich „X bis Y“ die Werte der Endpunkte X und Y mit einschließen.
Wenn in der aktuellen Erfindung Bezug darauf genommen wird, bezieht sich die „stickstoffhaltige Pentasulfanylbenzol-Verbindung“ auf eine Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung, die eine Aminogruppe oder eine Imidgruppe aufweist. Ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung umfasst den Schritt der Umsetzung einer Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung mit einem stickstoffhaltigen Nucleophil. Hiernach kann auf diesen Schritt auch als „nucleophiler Reaktionsschritt“ Bezug genommen werden.
Die Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung, welche in der aktuellen Erfindung verwendet wird, wird durch die unten gezeigte Formel (1) wiedergegeben:
In dieser Formel ist X ein Halogenatom und n stellt eine ganze Zahl von 1 bis 5 dar. Beispiele für das Halogen sind unter anderem, ohne darauf beschränkt zu sein, Fluor, Chlor, Brom, und Jod, wobei Fluor und Chlor bevorzugt sind und Fluor ganz besonders bevorzugt ist.
Die Zahl n der Halogensubstituenten ist eine ganze Zahl von 1 bis 5. Verbindung (1) kann eine Vielzahl verschiedener Halogenatome aufweisen, die sich in ihrer Reaktivität in nucleophilen Reaktionen unterscheiden. Allerdings ist es wegen zahlreicher Gesichtspunkte, unter anderem der einfachen Handhabung, bevorzugt, dass n 1 ist (d.h., dass X monosubstituiert ist).
Beispiele für die Position, an der das Halogen substituiert ist, sind ortho, meta, und para Positionen. Aus zahlreichen Gesichtspunkten, unter anderem der Reaktivität, ist als Position, an der das Halogen substituiert ist, bevorzugt eine meta Position oder eine para Position, besonders bevorzugt eine para Position bezüglich der Pentafluorsulfanyl-Gruppe.
R¹ ist eine Kohlenwasserstoffgruppe oder ein Wasserstoffatom, Beispiele dieses Substituenten sind unter anderem Alkyl- oder Arylgruppen, die unreaktiv gegenüber einem stickstoffhaltigen Nucleophil sind, aber es ist bevorzugt, dass R¹ ein Wasserstoffatom ist.
Beispiele für das stickstoffhaltige Nucleophil sind unter anderem, ohne darauf beschränkt zu sein, Benzylaminverbindungen (z.B. Benzylamin, p-Chlorbenzylamin, p-Methoxybenzylamin), Hydrazinverbindungen (z.B. Hydrazinanhydrid, Hydrazinhydrat, Halogenwasserstoffsalze von Hydrazin), Guanidinverbindungen (z.B. Guanidincarbonat, Halogenwasserstoffsalze von Guanidin), Hydroxylaminverbindungen (z.B. Hydroxylaminanhydrid, Hydroxylaminhydrat, Halogenwasserstoffsalze von Hydroxylamin) und Alkalimetallsalze von Phthalimid (z.B. Kaliumphthalimid).
Die Menge des verwendeten stickstoffhaltigen Nucleophils ist im Bereich von 0,1 bis 100 mol, bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 50 mol, besonders bevorzugt im Bereich von 1,1 bis 10 mol, im Verhältnis zu 1 mol einer Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung.
Diese nucleophile Reaktion kann in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden, aber wird bevorzugt unter Verwendung eines Lösungsmittels durchgeführt.
Das Lösungsmittel ist bevorzugt ein aprotisches polares Lösungsmittel und ist besonders bevorzugt Dimethylsulfoxid oder N-Methyl-2-pyrrolidon.
In der nucleophilen Reaktion kann eine anorganische oder organische Base verwendet werden.
Beispiele für die organische Base sind unter anderem tertiäre Amine wie zum Beispiel Triethylamin und Tributylamin. Beispiele für die anorganische Base sind unter anderem Carbonate wie zum Beispiel Lithiumcarbonat, Kaliumcarbonat und Cäsiumcarbonat. Allerdings ist die anorganische Base bevorzugt und Kaliumcarbonat ist besonders bevorzugt.
Die Menge der verwendeten Base ist im Bereich von 0,1 bis 100 mol, bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 50 mol, besonders bevorzugt im Bereich 1,1 bis 10 mol, im Verhältnis zu 1 mol der Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung.
Die Reaktionstemperatur dieser nucleophilen Reaktion ist im Bereich von 0 bis 200°C, bevorzugt im Bereich von 20 bis 150°C.
Wenn die Reaktion unter Verwendung von 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol als Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung und Benzylamin als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, wird N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol (eine Verbindung der Formel (1a) wobei Y die Formel (Y1) aufweist) hergestellt. In Formel Y1 ist R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe wie zum Beispiel eine Arylgruppe oder eine Alkylgruppe. Aus zahlreichen Gesichtspunkten, unter anderem der Verbesserung der nucleophilen Reaktion und der Atomeffizienz, ist es bevorzugt, dass R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist.
Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung einer Hydrazinverbindung als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, wird (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin (eine Verbindung der Formel (1a), wobei Y die Formel (Y2) ist) hergestellt. Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung einer Guanidinverbindung als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, wird (4-Pentafluorsulfanylphenyl)guanidin (eine Verbindung der Formel (1a), wobei Y die Formel (Y3) ist) hergestellt. Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung eines Hydroxylamins als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, wird N-(4-Pentafluorsulfanylphenyl)-Hydroxylamin (eine Verbindung der Formel (1a), wobei Y die Formel (Y4) ist) hergestellt.
Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung von Kaliumphthalimid als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, wird N-(4-Pentafluorsulfanylphenyl)phthalimid (eine Verbindung der Formel (1b), wobei Z eine Arylgruppe (Phenylengruppe) ist) hergestellt. Beispiele für die Arylgruppe sind unter anderem substituierte und unsubstituierte Phenylen- oder Naphthylengruppen, aber aus zahlreichen Gesichtspunkten, unter anderem der Einfachheit der Darstellung der Verbindung, ist eine unsubstituierte Phenylengruppe bevorzugt.
Wenn die Reaktion unter Verwendung von 2-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol als Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung und Benzylamin als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, wird N-Benzyl-2-Pentafluorsulfanylbenzol hergestellt. Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung einer Hydrazinverbindung als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, dann wird (2-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin hergestellt. Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung einer Guanidinverbindung als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, dann wird (2-Pentafluorsulfanylphenyl)guanidin hergestellt. Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung einer Hydroxylaminverbindung als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, dann wird N-(2-Pentafluorsulfanylphenyl)hydroxylamin hergestellt. Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung von Kaliumphthalimid als stickstoffhaltigem Nucleophil durchgeführt wird, dann wird N-(2-Pentafluorsulfanylphenyl)phthalimid hergestellt.
Wenn die Reaktion gleichermaßen unter Verwendung von 3-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol als Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung durchgeführt wird, dann können (3-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin und andere gleichartige Verbindungen hergestellt werden. Typische spezifische Beispiele für diese Verbindungen sind unten gezeigt.
Das resultierende Produkt kann nach einer Aufreinigung oder ohne eine Aufreinigung als Ausgangsmaterial für die Verwendung in dem nachfolgenden Reduktionsschritt verwendet werden. Auf den Schritt der Reduzierung des Produktes kann auch als „Reduktionsschritt“ Bezug genommen werden.
Durch Reduzieren des durch die vorherige nucleophile Reaktion erhaltenen Produktes N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol, wird 4-Pentafluorsulfanylanilin (eine Verbindung der Formel (3)) hergestellt. Es ist bevorzugt, dass vor dem Reduktionsschritt eine Reaktionsmischung enthaltend N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol zum Beispiel in einem Wasser/Methanol-Lösungsmittel kristallisiert, in Lösungsmittel gelöst, über Aktivkohle filtriert und wieder in einem Wasser/Methanol-Lösungsmittel kristallisiert werden sollte. Es ist bevorzugt, das Reaktionsprodukt durch Säulenchromatographie aufzureinigen. Alternativ ist es bevorzugt, ein stickstoffhaltiges Nucleophil wie Hydrazin zuzugeben. In der vorherigen, oben erwähnten nucleophilen Reaktion können Spuren von Nebenprodukten hergestellt worden sein, welche die Reduktion mittels eines im nächsten Schritt verwendeten Pd/C-Katalysators erheblich stören. Solche Nebenprodukte können durch Zugabe eines stickstoffhaltigen Nucleophils abgebaut oder entfernt werden.
Die Reduktion kann durch Lösen des im vorherigen Schritt erhaltenen Produktes, Zugeben eines Katalysators und Umsetzen der Mischung in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt werden.
Durch Reduzieren des durch die vorherige nucleophile Reaktion erhaltenen Produktes (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin, wird 4-Pentafluorsulfanylphenylanilin hergestellt. Dabei ist bevorzugt, dass die (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin enthaltende Reaktionsmischung vor dem Reduktionsschritt zum Beispiel in einem Wasserlösungsmittel kristallisiert oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst und mit Säure, Lauge und Wasser gewaschen werden sollte. Das Reaktionsprodukt kann auch mit Hilfe von Säulenchromatographie aufgereinigt werden. Die Reduktion kann durch Lösen des in dem vorherigen Schritt erhaltenen Produktes in einem Lösungsmittel, Zugeben eines Katalysators und Umsetzen der Mischung in der Anwesenheit von Wasserstoff durchgeführt werden.
Beispiele für das in der nucleophilen Reaktion und den Reduktionsschritten verwendete Lösungsmittel sind unter anderem: Alkohole wie zum Beispiel Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Butylalkohol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, und Triethylenglykol; Ketone wie zum Beispiel Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon, Amide wie zum Beispiel N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid und N-Methylpyrrolidon; Harnstoffe wie zum Beispiel N,N'-Dimethylimidazolidinon; Sulfoxide wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid; Nitrile wie zum Beispiel Acetonitril, Propionitril, Benzonitril; Ether wie zum Beispiel Diethylether, Diisopropylether, Methyl-tert-Butylether (MTBE), Tetrahydrofuran, und Dioxan; aromatische Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel Benzol, Toluol und Xylol; und Carbonsäuren wie zum Beispiel Essigsäure und Propionsäure. Alkohole, Ether, Nitrile, Carbonsäuren sind bevorzugt, wobei Alkohole und Ether besonders bevorzugt sind, und Methanol, Ethanol, Isopropanol, Dioxan, Dimethoxyethan und Tetrahydrofuran ganz besonders bevorzugt sind. Diese organischen Lösungsmittel können einzeln oder in Kombination zweier oder mehrerer verwendet werden.
Die Menge des verwendeten Lösungsmittels ist beispielsweise in dem Bereich von 0,1 bis 100 mL, besonders bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 50 mL, im Verhältnis zu 1 g N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol oder (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin.
Beispiele für den bei dem Reduktionsschritt verwendeten Katalysator sind unter anderem Metalle aus der Platingruppe wie zum Beispiel Pd, Pt, Rh, Ru und Raney-Nickel, wobei Pd/C oder Raney-Nickel auf Aktivkohle bevorzugt sind.
Die Menge des verwendeten Katalysators ist beispielsweise in dem Bereich von 0,01 bis 100 g, bevorzugt in dem Bereich von 0,1 bis 5 g, im Verhältnis zu 1 g N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol oder (4-Pentafluorsulfanylphenyl)-hydrazin.
Die Reaktionstemperatur ist in dem Bereich von 0 bis 200°C, bevorzugt in dem Bereich von 10 bis 180°C, besonders bevorzugt in dem Bereich von 20 bis 150°C.
Wasserstoff wird durch einen Gummiballon oder ein Rohr zur Verfügung gestellt, kann aber auch in dem Reaktionssystem erzeugt und verwendet werden.
Der Reaktionsdruck ist in dem Bereich von 1 bis 10 Atmosphären (atm), besonders bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 5 atm.
Nach Ende der Reaktion kann das Reaktionsprodukt mittels einer herkömmlichen Technik aufgereinigt werden wie zum Beispiel Neutralisierung, Extraktion, Filtration, Konzentration, Destillation, oder Säulenchromatographie, um eine gewünschte Pentafluorsulfanylanilin-Verbindung zu erhalten.
Durch Hydrolysieren des im zuvor genannten nucleophilen Reaktionsschritt erhaltenen Produktes (z.B. (4-Pentafluorsulfanylphenyl)guanidin oder N-(4-Pentafluorsulfanylphenyl)phthalimid), wird Pentafluorsulfanylanilin hergestellt. Auf diesen Schritt kann auch als „Hydrolisierungsschritt“ Bezug genommen werden.
Die Hydrolisierung wird unter Verwendung einer wässrigen Säurelösung oder einer wässrigen Alkalilösung durchgeführt. Beispiele für die wässrige Säurelösung sind unter anderem wässrige Lösungen von Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Jodwasserstoff, Schwefelsäure, Salpetersäure, Methansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Essigsäure, Trifluoressigsäure oder Ameisensäure.
Beispiele für die wässrige Alkalilösung sind unter anderem wässrige Lösungen von Hydroxid, Carbonat, Dicarbonat, oder dergleichen eines Alkalimetalls (z.B. Natrium, Kalium) oder Erdalkalimetalls (z.B. Calcium). Beispiele für das Hydroxid eines Alkalimetalls sind unter anderem Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Beispiele für das Carbonat eines Alkalimetalls sind unter anderem Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat. Beispiele für das Dicarbonat eines Alkalimetalls sind unter anderem Natriumdicarbonat und Kaliumdicarbonat.
Beispiele für das Hydroxid eines Erdalkalimetalls sind unter anderem Calciumhydroxid. Beispiele für das Carbonat eines Erdalkalimetalls sind unter anderem Calciumcarbonat. Beispiele für das Dicarbonat eines Erdalkalimetalls sind unter anderem Calciumdicarbonat.
Die Menge der verwendeten wässrigen Säurelösung oder wässrigen Alkalilösung ist im Bereich von 0,0001 bis 100 mL, bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 50 mL, im Verhältnis zu 1 g der in der zuvor genannten nucleophilen Reaktion erhaltenen Reaktionsmischung oder dem Produkt, das durch Aufreinigen der besagten Mischung wie oben erwähnt erhalten wurde. Wenn die bei dem nucleophilen Reaktionsschritt erhaltene Reaktionsmischung so verwendet wird wie sie ist, kann ein organisches Lösungsmittel in der Reaktionslösung vorhanden sein.
Die Reaktionstemperatur der Hydrolyse ist in dem Bereich von 0 bis 200°C, bevorzugt im Bereich von 10 bis 150°C.
Nach Ende der Reaktion, kann das Reaktionsprodukt mittels einer herkömmlichen Technik wie zum Beispiel Neutralisierung Extraktion, Filtration, Konzentration, Destillation, oder Säulenchromatographie aufgereinigt werden, um eine gewünschte Pentafluorsulfanylanilin-Verbindung zu erhalten.
BEISPIELE
Beispiel 1
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 500 mL Glasgefäß wurde mit 20 g 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 100 mL Dimethylsulfoxid, 30 mL Benzylamin und 38 g Kaliumcarbonat angefüllt und die Inhalte wurden unter Rühren 30 Stunden lang mit Heizen auf 130°C umgesetzt (Reaktionslösung A). Toluol wurde zugegeben, anorganische Salze wurden abfiltriert und das Filtrat wurde mit Wasser gewaschen. Die resultierende Mutterlauge wurde bis zur Trockne eingeengt, um 32 g eines Rohproduktes zu erhalten. Die NMR-Quantifizierung des Rohproduktes belegte, dass 24 g (Ausbeute: 88%) N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol hergestellt wurden.
Zweiunddreißig Gramm des Rohproduktes wurden mit 96 mL Methanol und durch Heizen auf 50°C gelöst und durch langsames Zugeben von 27 mL Wasser kristallisiert, um 26 g eines Rohkristalls zu erhalten. Der Rohkristall wurde in 125 mL Methanol gelöst, 6,3 g Aktivkohle wurde hinzugefügt und die Mischung wurde durch Erhitzen 30 Minuten lang rezykliert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung über Celite filtriert, um die Aktivkohle herauszufiltern, und das Filtrat wurde bis zur Entstehung weißer Feststoffe aufkonzentriert. Die weißen Feststoffe wurden mit 75 mL Methanol durch Erhitzen auf 60 °C gelöst und wurden durch langsames Zugeben von 20 mL Wasser kristallisiert, um 22 g eines weißen Pulvers zu erhalten.
Die Eigenschaftswerte von N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol sind wie unten gezeigt.
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 4.36 to 4.37 (m, 2H), 4.46 (brs, 1H), 6.54 to 6.56 (m, 2H), 7.25 to 7.39 (m, 5H), 7.51 to 7.53 (m, 2H)
EI-MS; 309 (M)
Beispiel 2
Der gleiche Ablauf wie in Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass Dimethylsulfoxid durch N-Methyl-2-pyrrolidon ersetzt wurde. Die Ausbeute war 92%.
Beispiel 3
Der gleiche Ablauf wie in Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass Kaliumcarbonat durch Diisopropylethylamin ersetzt wurde. Die Ausbeute war 76%.
Beispiel 4
Der gleiche Ablauf wie in Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass Benzylamin durch para-Methoxybenzylamin ersetzt wurde. N-(4-methoxybenzyl)-4-pentafluorsulfanylbenzol wurde in einer Ausbeute von 86% erhalten.
Die Eigenschaftswerte von N-(4-methoxybenzyl)-4-pentafluorsulfanylbenzol sind wie unten gezeigt.
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 3.81 (s, 3H), 4.28 to 4.29 (m, 2H), 4.38 (brs, 1H), 6.53 to 6.56 (m, 2H), 6.88 to 6.90 (m, 2H), 7.25 to 7.27 (m, 2H), 7.51 to 7.53 (m, 2H)
EI-MS; 339 (M)
Beispiel 1a
Vier Gramm (80 mmol) Hydrazin wurden der in Beispiel 1 vorbereiteten Reaktionslösung A zugegeben und die Mischung wurde unter Erhitzen auf 50°C 5 Stunden lang gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde Toluol hinzugefügt, anorganische Salze wurden abfiltriert und das Filtrat wurde mit gesättigter Salzlösung (200 mL, fünf Mal) und 1 N Salzsäure (200 mL, fünf Mal) gewaschen. Die resultierende Mutterlauge wurde bis zur Trockne eingeengt, um 27 g gelber Feststoffe zu erhalten. Die NMR-Quantifizierung der Feststoffe bestätigte, dass 26 g (Ausbeute: 92%) N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol hergestellt wurden.
Beispiel 5 (Reduktionsreaktion einer 4-Benzyl-Verbindung)
Zehn Milliliter Ethanol und 0,40 g eines trockenen Pd/C Katalysators wurden zu 1 g des in Beispiel 1 erhaltenen N-Benzyl-4-fluorpentasulfanylbenzol gegeben und die Mischung wurde 4 Stunden unter Erhitzen auf 50°C in Wasserstoffatmosphäre gerührt. Nachdem Pd/C abfiltriert war, wurde das Filtrat bis zur Trockne eingeengt, um 0,65 g 4-Pentafluorsulfanylanilin als weiße Feststoffe mit einer Ausbeute von 92% zu erhalten.
Die Eigenschaftswerte von 4-Pentafluorsulfanylanilin sind wie unten gezeigt. ¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 4.00 (brs, 2H), 6.61 to 6.63 (m, 2H), 7.51 to 7.53 (m, 2H)
EI-MS; 219 (M)
Beispiel 6
Fünf Milliliter Ethanol und 0,4 eines trockenen Pd/C Katalysators wurden zu 1,0 g von dem in Beispiel 1a erhaltenen N-Benzyl-4-Pentafluorsulfanylbenzol gegeben und die Mischung wurde 1 Stunde lang bei Raumtemperatur in Wasserstoffatmosphäre gerührt. Die Analyse mit HPLC zeigte, dass 4-Pentafluorsulfanylanilin mit einer prozentualen Fläche von 100% hergestellt wurde.
Beispiel 7
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 100 mL Glasgefäß wurde mit 5g 2-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 25 mL Dimethylsulfoxid, 7,23 g Benzylamin und 9,33 g Kaliumcarbonat angefüllt und die Inhalte wurde unter Rühren und Erhitzen auf 130°C über Nacht umgesetzt. 0,5 g (10 mmol) Hydrazin wurden der Reaktionslösung zugegeben und die Mischung wurde 2 Stunden lang unter Erhitzen auf 50°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde Toluol zugegeben, anorganische Salze wurden abfiltriert und das Filtrat wurde mit gesättigter Salzlösung (50 mL, fünf Mal) und 1 N Chlorwasserstoffsäure (50 mL, fünf Mal) gewaschen. Die resultierende Mutterlauge wurde bis zur Trockne eingeengt, um 1,41 g gelber Feststoffe zu erhalten. Die NMR-Quantifizierung der Feststoffe bestätigte, dass N-Benzyl-2-Pentafluorsulfanylbenzol mit einer Isolierungsausbeute von 20% erhalten wurde.
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 4.44 to 4.45 (m, 2H), 5.29 (brs, 1H), 6.66 to 6.75 (m, 2H), 7.23 to 7.39 (m, 6H), 7.62 to 7.64 (m, 1H)
EI-MS; 309 (M)
Beispiel 8
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 100 mL Glasgefäß wurde mit 5 g (22,5 mmol) 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 15 mL Dimethylsulfoxid und 3,3 mL (67,5 mmol) Hydrazinmonohydrat angefüllt und die Inhalte wurden 1 Stunde lang bei 75°C und 2 Stunden lang bei 95°C umgesetzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Reaktionslösung zu 50 mL einer 1N wässrigen Lösung von Natriumhydroxid gegeben und die Mischung wurde auf 0°C abgekühlt, um Feststoffe auszufällen, welche unter reduziertem Druck abfiltriert wurden, mit Wasser gewaschen wurden und im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet wurden, wobei 4,5 g (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin als weiße Feststoffe erhalten wurden (Isolierungsausbeute 85%).
Die Eigenschaftswerte von (4-Pentafluorsulfanyl-phenyl)hydrazin sind wie unten gezeigt.
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 3.63 (brs, 2H), 5.50 (brs, 1H), 6.78 to 6.80 (m, 2H), 7.56 to 7.60 (m, 2H)
EI-MS; 234 (M)
Beispiel 9
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 30 mL Glasgefäß wurde mit 1 g (4,5 mmol) 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 1 mL Dimethylsulfoxid und 0,7 mL (13,5 mmol) Hydrazinmonohydrat angefüllt und die Inhalte wurden 6 Stunden bei 95°C umgesetzt. Die Quantifizierung mittels HPLC zeigte, dass 0,86 g (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin hergestellt wurde (Reaktionsausbeute: 81%).
Beispiele 10 bis 16

Gleichermaßen wurden (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazine mit Hilfe desselben Ablaufes wie in Beispiel 9 erhalten, mit der Ausnahme, dass die folgenden Bedingungen übernommen wurden. Tabelle 1

	(Äq.)		(v/w)	(Äq.)	(°C)	(h)	(%)
	Hydrazin	Lösungsmittel	Menge	K₂CO₃	Temp.	Zeit	Ausbeute
Beispiel 9	3	DMSO	1	0	95	6	81
Beispiel 10	3	DMSO	0,5	0	95	6	66
Beispiel 11	3	DMSO	2	0	95	6	90
Beispiel 12	1	DMSO	2	0	95	6	65
Beispiel 13	3	DMSO	3	0	95	6	80
Beispiel 14	3	DMSO	1	1	95	6	50
Beispiel 15	4	DMSO	1	0	115	6	78
Beispiel 16	3	NMP	2	0	95	6	86

Beispiel 17
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 30 mL Glasgefäß wurde mit 1 g (4,5 mmol) 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 15 mL Dimethylsulfoxid, 1,22 g (6,8 mmol) Guanidincarbonat und 1,86 g (13,5 mmol) Kaliumcarbonat angefüllt und die Inhalte wurden 17 Stunden lang bei 130°C umgesetzt. Als Ergebnis der Analyse der Reaktionslösung hat sich gezeigt, dass (4-Pentafluorsulfanylphenyl)guanidin und 4-Pentafluorsulfanylanilin mit einer prozentualen HPLC Fläche von jeweils 87 % und 13 % hergestellt wurden.
Die Eigenschaftswerte von (4-Pentafluorsulfanylphenyl)guanidin und 4-Pentafluorsulfanylanilin sind wie unten gezeigt.
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 6.96 to 6.98 (m, 2H), 7.59 to 7.61 (m, 2H) EI-MS; 261 (M)
Weiterhin zeigte sich als Ergebnis der Analyse der Reaktionslösung nach Reaktion bei 130°C für 48 Stunden, dass (4-Pentafluorsulfanylphenyl)guanidin und 4-Pentafluorsulfanylanilin mit einer prozentualen HPLC Fläche von jeweils 59 % und 41 % hergestellt wurden.
Beispiel 18
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 30 mL Glasgefäß wurde mit 1 g (4,5 mmol) 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 5 mL Dimethylsulfoxid und 1,0 g (5,4 mmol) Kaliumphthalimid angefüllt und die Inhalte wurden 1 Stunde lang bei 100°C und 18 Stunden lang bei 130°C umgesetzt. Danach wurden 2,0 g (10,8 mmol) Kaliumphthalimid und 5 mL Dimethylsulfoxid zugegeben und die Mischung wurde 3 Stunden lang bei 130°C umgesetzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Reaktionslösung zu 50 mL einer 1N wässrigen Lösung von Natriumhydroxid gegeben und das ausgefallene Sediment wurde abfiltriert und bis zum Erhalt von 0,1 g N-(4-Pentafluorsulfanylphenyl)phthalimid als weiße Feststoffe (Isolationsausbeute 6%) eingeengt. Die Eigenschaftswerte von N-(4-Pentafluorsulfanylphenyl)phthalimid sind wie unten gezeigt:
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 7.64 to 7.66 (m, 2H), 7.82 to 7.86 (m, 2H), 7.89 to 7.93 (m, 2H), 7.97 to 8.01 (m, 2H)
EI-MS; 349 (M)
Beispiel 19
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 30 mL Glasgefäß wurde mit 0,25 g (1,1 mmol) (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin, 0,05 g Raney-Nickel und 5 mL Ethanol angefüllt und die Inhalte wurden bei Raumtemperatur 1 Stunde lang umgesetzt und dann bei 70°C für 2 Stunden, während Wasserstoff durch einen Wasserstoffballon zur Verfügung gestellt wurde. Nachdem Raney-Nickel abfiltiert war, wurde die Lösung bis zur Trockne eingeengt, um 0,19 g 4-Pentafluorsulfanylanilin als weiße Feststoffe zu erhalten (Isolationsausbeute 83%).
Beispiel 20
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 100 mL Glasgefäß wurde mit 15 g (67,5 mmol) 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 30 mL Dimethylsulfoxid und 9,8 mL (203 mmol) Hydrazinmonohydrat angefüllt und die Inhalte wurden bei 95°C 5,5 Stunden lang umgesetzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 100 mL einer 1 N wässrigen Lösung von Natriumhydroxid und 100 mL einer gesättigten Salzlösung zugegeben und die Mischung wurde mit 150 mL MTBE (Methyl-tert-Butylether) extrahiert und das Extrakt wurde mit 100 mL gesättigter Salzlösung drei Mal gewaschen. Nach Trocknen über Magnesiumsulfat wurde die Lösung unter reduziertem Druck bei 40°C eingeengt, um 14,97 g von (4-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin als gelbe Feststoffe zu erhalten (Isolationsausbeute: 95%). Zu 14,97 g der erhaltenen gelben Feststoffe wurden 3 g Raney-Nickel und 300 mL Isopropanol gegeben und die Mischung wurde 2 Stunden lang bei 60°C und 3 Stunden lang bei 70°C umgesetzt, während Wasserstoff durch einen Gummiballon zur Verfügung gestellt wurde. Danach wurden 0,7 g Raney-Nickel hinzugefügt und die Mischung wurde bei 60°C für 1 Stunde umgesetzt. Nach Ende der Reaktion wurde Raney-Nickel abfiltriert und die verbleibende Lösung wurde unter reduziertem Druck eingeengt, um 13,1 g 4-Pentafluorsulfanylanilin zu erhalten (Isolationsausbeute basierend auf 4-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol: 94%).
Beispiel 21
Ein mit einem Rührer und einem Kondensationsrohr ausgestattetes 100 mL Glasgefäß wurde mit 15 g (67,5 mmol) 2-Fluor-Pentafluorsulfanylbenzol, 30 mL Dimethylsulfoxid und 9,8 mL (203 mmol) Hydrazinmonohydrat angefüllt und die Inhalte wurden 3 Stunden lang bei 100°C umgesetzt. Danach wurden 9,8 mL (203 mmol) Hydrazinmonohydrat und 15 mL Dimethylsulfoxid hinzugefügt und die Mischung wurde 10 Stunden lang weiter umgesetzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 100 mL einer 1 N wässrigen Lösung von Natriumhydroxid und 100 mL gesättiger Salzlösung hinzugefügt und die Mischung wurde mit 150 mL MTBE (Methyl-tert-Butylether) extrahiert und das Extrakt wurde mit 100 mL gesättigter Salzlösung drei Mal gewaschen. Nach Trocken über Magnesiumsulfat wurde die Lösung unter reduziertem Druck bei 40°C eingeengt, um 13,9 g (2-Pentafluorsulfanylphenyl)-hydrazin als gelbe Feststoffe zu erhalten (Isolationsausbeute: 88%).
(2-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin ist eine neue Verbindung, welche die unten gezeigten Eigenschaftswerte aufweist.
¹H-NMR (400 MHz; CDCl₃; δ (ppm)) 3.63 (brs, 2H), 6.25 (brs, 1H), 6.74 to 6.78 (m, 1H), 7.37 to 7.41 (m, 1H), 7.46 to 7.48 (m, 1H), 7.59 to 7.61 (m, 1H)
EI-MS; 234 (M)
1 g des oben erhaltenen Produktes (2-Pentafluorsulfanylphenyl)hydrazin wurde mit einer Gesamtmenge von 1,5 g Raney-Nickel, 6 Stunden lang bei 70 bis 80°C unter Verwendung von 10 mL Isopropanol umgesetzt, während Wasserstoff durch einen Gummiballon zur Verfügung gestellt wurde, wobei der Raney-Nickel nach und nach zugegeben wurde. Als Ergebnis wurde beobachtet, dass 2-Pentafluorsulfanylanilin hergestellt wurde.
Der Eigenschaftswert von 2-Pentafluorsulfanylanilin ist wie unten gezeigt. EI-MS; 219 (M)
Beispiel 22
Ein Glasreaktionsgefäß mit einem Volumen von 30 mL wurde mit 1,51 g (6,8 mmol) 3-Fluorpentafluorsulfanylbenzol, 1,01 g (20,8 mmol) Hydrazinmonohydrat und 3 mL Dimethylsulfoxid angefüllt und die Inhalte wurden 4 Stunden lang bei 80°C und dann 3 Stunden lang bei 110°C umgesetzt. Anschließend wurden 1,01 g (20,8 mmol) Hydrazinmonohydrat zugegeben und die Mischung wurde für 8 Stunden bei 110°C weiter umgesetzt. Nachdem die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurden 100 mL einer 1N wässrigen Lösung von Natriumhydroxid zugegeben und die flüssige Mischung wurde durch Zugeben von 100 mL einer gesättigten Salzlösung drei Mal gewaschen. Nachdem die organische Schicht mit Hilfe von wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet war, wurde das Lösungsmittel unter reduziertem Druck abdestilliert, um 1,04 g 3-Hyrazinpentafluorsulfanylbenzol als hellgelbes Öl zu erhalten (Isolationsausbeute: 65%).
3-Hydrazinpentafluorsulfanylbenzol ist eine neue Verbindung, welche die Eigenschaftswerte wie unten aufweist.
¹H-NMR (CDCl₃): 3.64 (brs, 2H), 5.38 (brs, 1H), 6.91 to 6.94 (m, 1H), 7.15 to 7.17 (m, 1H), 7.25 to 7.29 (m, 2H)
EI-MS; 234 (M+1)
Beispiel 23
Ein Glasreaktionsgefäß mit einem Volumen von 30 mL wurde mit 0,52 g (2,22 mmol) 3-Hydrazinopentafluorsulfanylbenzol, 0,2 g Raney-Nickel (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) und 20 mL Ethanol angefüllt und die Inhalte wurden 4 Stunden lang bei Raumtemperatur unter dem durch einen Wasserstoffballon aufgegebenen Druck umgesetzt. Nach Ende der Reaktion wurde anorganisches Material über Celite abfiltriert, das Lösungsmittel wurde abdestilliert und Spuren von unlöslichem Material wurden mit Hilfe eines Membranfilters entfernt, wobei 0,3 g 3-Aminopentafluorsulfanylbenzol als hellgelbes Öl erhalten wurde (Isolationsausbeute: 67%). 3-Aminopentafluorsulfanylbenzol ist eine Verbindung, welche die unten gezeigten Eigenschaftswerte aufweist:
¹H-NMR (CDCl₃): 3.81 (brs, 2H), 6.72 to 6.75 (m, 1H), 7.01 to 7.02 (m, 1H), 7.08 to 7.11 (m, 1H), 7.16 to 7.20 (m, 1H)
EI-MS; 219 (M+1)
Das Reaktionsschema der Beispiele 22 und 23 ist unten gezeigt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung der Formel (2a) oder (2b):
(wobei R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; Z eine mit einer Carbonylgruppe verbundene Arylgruppe ist; Y eine Gruppe der Formel (Y1), (Y2), (Y3), oder (Y4) ist; R₂ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe ist)
wobei das Verfahren das Umsetzen einer Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung der Formel (1) mit einem stickstoffhaltigen Nucleophil umfasst:
(wobei X ein Halogenatom ist; n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist; R¹ wie oben definiert ist).
Verfahren zur Herstellung einer Pentafluorsulfanylanilin-Verbindung der Formel (3):
wobei das Verfahren das Reduzieren oder Hydrolysieren der in Anspruch 1 aufgeführten stickstoffhaltigen Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das stickstoffhaltige Nucleophil mindestens ein Vertreter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzylaminverbindungen, Hydrazinverbindungen, Guanidinverbindungen, Hydroxylaminen und Alkalimetallsalzen von Phthalimiden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Reduktion in Anwesenheit von Wasserstoff unter Verwendung von Pd/C oder Raney-Nickel als Katalysator durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Hydrolyse unter Verwendung einer wässrigen Säurelösung oder einer wässrigen Alkalilösung durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein aprotisches polares Lösungsmittel als Lösungsmittel verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das aprotische polare Lösungsmittel Dimethylsulfoxid oder N-Methyl-2-pyrrolidon ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Base in der Reaktion der Halogen-Pentafluorsulfanylbenzol-Verbindung mit dem stickstoffhaltigen Nucleophil verwendet wird.