DE2136008A1 - Fluorierungsverfahren - Google Patents

Fluorierungsverfahren

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Description

Λ^ 14 461
Patentanwilt» . ly# Juli
Dr. Ing. Walter Abitl
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. Brauns /: I
Merck & Co., Inc.
Rahway, New Jersey, V.St.A.
Fluor!erungsverfahren
Die Erfindxong betrifft ein neues Verfahren zur Fluorierung organischer Verbindungen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Fluorierung organischer Verbindungen in der flüssigen oder festen Phase mit Fluoroxyperfluoralkanen oder Fluoroxypentafluorschwefel, Im speziellen betrifft die Erfindung die Mono- oder Polyfluorierung organischer Verbindungen mit Fluoroxyperfluoralkanen oder Fluoroxypentafluorschwefel unter Bedingungen, die zur Bildung freier Radikale führen.
Das neue Verfahren der Erfindung kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:
SF5OF
oder
RpOF
\ > R\-yFy
freie Radikale bildender Initiator
109887/1999
14 461
RH stellt ein organisches Molekül mit χ ersetzbaren, mit Kohlenstoff verbundenen Wasserstoffatomen dar. Der zahlenmäßige Wert von χ beträgt wenigstens 1 und kann bis zu mehreren Tausend im Fall von Polymeren betragen. Wenn das Substrat ein Monomeres ist, liegt χ im Bereich von 1 bis etwa 60. Der Index y kann irgendeine Zahl gleich oder weniger als χ sein. Das organische Molekülsubstrat kann tatsächlich irgendein derartiges Gebilde bzw. irgendeine derartige Eiheit sein, die der frei radikalischen Substitution unterliegt, und dazu gehören beispielsweise: (1) mono- und polynukleare carbocyclische aromatische Verbindungen, wie beispielsweise Benzole, Naphthaline, Phenanthrene, Anthracene, Flüoranthene, Pyrene, Chrysene, Indene, Fluorene, Naphthacene, Benzochinone, Naphthochinone, Phenanthrenchinone und dergleichen; (2) mono- oder polynukleare alicyclische Verbindungen, wie beispielsweise die monocyclischen Alkane, Poly- und Perhydronaphthaline, Poly- und Perhydrophenanthrene, Adamantan und dergleichen; (3) Alkane und Alkene; (4) Aminosäuren, sowohl cyclische als auch acyclische und sowohl basische als auch saure; (5) Dihydrocarbyldihalogensilane, wie beispielsweise Dimethyldichlorsilan; (6) Fettsäuren und Derivate, wie beispielsweise Amide; (7) Polymere, zB. Polycaprolactam, Polyäthylen, Polystyrol, Polyisobuten, Polyisopren, Polysiloxane und dergleichen; (8) Heterocyclen, z.B. Pyridine, Chinoline, Isochinoline, Cinnoline, Phthalazine, Chinazoline, Chinoxaline, Acridine, Phenanthridine, Phenanthroline, Phenazine, Pyridazine, Imidazole, Pyrazole, Indole, Triazole, Indazole, Pyrrole, Furane, Thiophene, Piperidine, Piperazine, Pyrrolidine, Azetidine und dergleichen. Die organischen Substrate können unsubstituiert oder mit irgendeinem üblicherweise anzutreffenden Substituenten substituiert sein, wie beispielsweise Halogen-, niedrig-Alkyl-, niedrig-Alkoxy-, Amino-, Mono- oder Di-(niedrig-alkyl)-amino-, Nitro-, Carboxyl-, niedrig-Alkoxycarbonyl-, Sulfonyl-, Trihalogenmethyl-, niedrig-Alkylthio-, Cyano-, Carboxamido-, Dir(niedrig-alkyl)-carbamyl, niedrig-Alkaloylamino,
109887/1999
Sulfamyl-, Mono- oder Di-(niedrig-Alkyl)-sulfamoyl-, niedrig-Alkanoylreste und dergleichen.
RpOF stellt ein Fluoroxyperfluoralkan dar, in dem die Alkylgruppe 1 bis etwa 5 Kohlenstoff atome aufweist, wie beispielsweise Fluoroxytrifluormethan, Fluoroxyperfluoräthan, 1- oder 2-Fluoroxyperfluorpröan oder 2-Fluoroxyperfluor-2-methylpropan, (Bis)-fluoroxydifluormethan und 1,3(Bis)-fluoroxyperf luorpropan.
Bis zur Erfindung waren der Umfang und die Brauchbarkeit bekannter Methoden zur substitutiven Fluorierung organischer Verbindungen im Sinne der Gleichung:
RH >RF
sehr begrenzt. Die wichtigsten für die obige Art der Umwandlung zur Verfügung stehenden Methoden waren (1) die Reaktion mit elementarem Fluor, (2) elektrolytische Fluorierung in flüssigem Fluorwasserstoff, (3) die Reaktion mit oxydativen metallischen Fluoriden hoher Wertigkeit, wie beispielsweise Kobalttrifluorid, (4) die Reaktion mit Perchlorylfluorid und (5) die Fluorierung mit Fluoroxyperfluoralkanen.
Die Hauptbegrenzungen mit den Methoden (1), (2) und (3) bestehen darin, daß sie gewöhnlich zu Gemischen von polyfluorierten Verbindungen selbst im Fall von Substraten mit einfachen Strukturen führen. Bei komplexeren Substraten treten häufig weitgehender Abbau und Kohlenstoffgerüstumlagerungen auf, wodurch die Ausbeute und die Vorherbestimmbarkeit irgendeines individuellen Produktes erheblich begrenzt sind. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Methode (4), bei der Perchlorylfluorid verwendet wird,
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eine selektivere Fluorierung und verursacht nicht allgemein Zersetzung des Substrats, ist jedoch nur mit speziell reaktiven Substraten, wie beispielsweise aktivierten Methylengruppen, wirksam.
Die Methode (5), Fluorierung mit Fluoroxyperfluoralkanen wurde im Stand der Technik beschrieben. D. H. R. Barton et al. veröffentlichten in Chemical Communications, 1968, 804, 806; 1969, 227 über die Fluorierung von Alkanen und aromatischen Verbindungen. Die darin beschriebenen Reaktionen waren elektrophil, schritten in der Dunkelheit fort, d.h. in Abwesenheit von Bestrahlung und erforderten "in geeigneter Weise aktivierte" aromatische Substrate. Allison et al. berichteten in J. Amer. Chem. Soc, 81^, 1089 bis 1091 (1959) über "Reactions of Trifluoromethyl Hypofluorite with Organic Compounds". Die beschriebenen Reaktionen wurden bei Raumtemperatur in der Gasphase durchgeführt und waren spontan oder, wurden durch Ultraviolettlicht oder durch einen Funken eingeleitet. Im Fall von Alkenen addierte sich Fluoroxytrifluormethan über die Doppelbindung; Benzol explodierte und ergab eine sehr geringe Ausbeute an Fluorbenzol; und Alkane ergaben das gesamte Spektrum fluorierter Alkane in geringer Ausbeute.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die begrenzte Brauchbarkeit von Fluoroxyperfluoralkanen und Fluoroxypentafluorschwefel erheblich ausgedehnt werden kann, indem die Reaktion in der flüssigen oder festen. Phase unter Bedingungen durchgeführt wird, die zur Bildung freier Radikale führen.
Das neue Verfahren der Erfindung umfaßt die Behandlung des Substrats mit einem Fluoroxjrperfluoralkan oder Fluor-,oxypentafluorschwefel unter dem Einfluß eines freie Radi-
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kale erzeugenden Initiators, wie beispielsweise Licht, das Ultraviolettlicht, ionisierende Strahlen, wie beispielsweise ß- oder γ-Strahlen oder Mikrowellen einschließt oder chemische Ketteninitiatoren, wie beispielsweise Azoverbindungen, z.B. Azo-bis-isobutyronitril oder Kombinationen derartiger freie Radikale erzeugender Initiatoren. Eine der bevorzugten Arbeitsweisen besteht ' darin, das Substrat in einem geeigneten Lösungsmittel, das gegenüber der Fluorierungsreaktion inert ist, z.B. Fluortrifluormethan oder ein anderes ähnliches halogeniertes Alkan oder eine starke Säure, wie beispielsweise flüssiger Fluorwasserstoff, Fluorsulfonsäure, Trifluoressigsäure oder Schwefelsäure zu lösen, die Lösung gegen- f über dem freie Radikale erzeugenden Initiator auszusetzen, unter kräftigem Rühren und bei Temperaturbeibehaltung die " erforderliche Menge des Fluoroxyreagenses langsam zu 'dem Reaktionsgemisch zuzusetzen und Rühren und Bestrahlung fortzusetzen, bis die Reaktion beendet ist.
Die Verwendung einer der starken Säuren als Lösungsmittel ·» ist insbesondere vorteilhaft bei solchen Fällen,ohne darauf beschränkt zu sein, bei denen das Substrat eine oder mehrere polare funktionelle Gruppen enthält, wie beispielsweise Amino-, Alkohol-, Carboxyl-, Alkoxygruppen oder dergleichen. Ferner kann gegebenenfalls eine starke Säure in |
Kombination mit einem der nicht sauren Lösungsmittel verwendet werden.
Wegen des niedrigen Siedepunktes der Reagentien ist es zweckmäßig, die Reaktion bei Temperaturen von nur -800C durchzuführen, wobei die Reaktion bei Atrnosphärendruck fortschreitet. Jedoch kann die Reaktion gegebenenfalls bei höheren Temperaturen, z.B. im Fall von Trifluoressigsäurelösungsmittel bei -10 bis +1OPC durchgeführt werden.
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Ein geeignetes Reaktionsgefäß für Reaktionen bei Atmosphärendruck ist ein aus einem KEL-F -Stab hergestelltes Gefäß, das mit einem ultraviolett-transparenten Fenster ausgestattet ist. Die Reaktion kann auch in einem Druckgefäß, beispielsweise einer Hastelloy-Bombe oder einer Stahlbombe mit einerPlatinauskleidung durchgeführt werden, wobei in diesem Fall höhere Temperaturen, z.B. bis zu etwa 10CPC angewendet werden können. In diesem Fall ist die Anwendung von α-Strahlen oder Röntgenstrahlen als freie Radikale erzeugender Initiator zweckmäßig, da diese energiereichen Strahlen die Wand des Reaktors durchdringen.
Das oben beschriebene Verfahren kann nach üblicher absatzweise arbeitender Technik durchgeführt werden, oder es kann auch in kontinuierlicher Weise in einem rohrförmigen Reaktor mit oder ohne Packung, wie beispielsweise Raschigringe, Sättel oder dergleichen, durchgeführt werden, wodurch das Substrat oder dessen Lösung und das Fluorierungsmittel gepumpt werden, vorzugsweise im Gegenstrom, während Aussetzung gegenüber Radikale erzeugender Bestrahlung stattfindet. Diese Arbeitsweise ist insbesondere in solchen Fällen vorteilhaft, bei denen das spezielle Substrat der Reaktion mit der Fluoroxyverbindung selbst in Abwesenheit von Radikale erzeugenden Bedingungen unterliegt. In diesem Fall wird es durch Anwendung der obigen kontinuierlichen Technik möglich, die Reaktion vom Radikaltyp zu beschleunigen, während die Geschwindigkeit der nicht radikalischen Reaktion unverändert bleibt, wodurch die Ausbeute an Produkt, das durch radikalische Reaktion gebildet wird, erhöht wird.
Als geeignete Strahlungsquelle zur Erzeugung von Radikalen erwies sich eine Hanovia Quecksilber-Xenon-Bogenlampe Hr. . 9778-1, die mit einer 1000 Watt Stromzufuhr betrieben wurde.
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14 461
Die Lampe war auf einem Schoeffel LH 15 1-N Projektor montiert, der mit einer Quarzkondensatorlinse und einem Wärmefilter (Wasser) ausgestattet war.
Das neue Verfahren der Erfindung liefert einen einfachen Weg zu einer großen Vielzahl organischer Fluorverbindungen. Von diesen Verbindungen ist bekannt, daß sie ausgedehnte Brauchbarkeit, z.B. als Lösungsmittel, Zwischenprodukte bei organischen Synthesen, Insektizide, Pflanzenwuchsregulatoren, Herbizide, Kühlmittel, Schmiermittel, Pharmazeutika usw. besitzen.
S-Fluor-Z-methyl-i-Cp-methylsUlfinylbenzyiidenJ-inden-3-essigsäure, hergestellt nach dem neuen Verfahren der I Erfindung, ist als entzündungshemmendes, analgetisches und antipyretisches Mittel brauchbar. Es kann oral, rektal, parenteral oder topisch in Dosierungen von 0,1 mg/kg bis 50 mg/kg je Tag verwendet werden.
Nach dem neuen Verfahren der Erfindung hergestelltes 4-(2-Phenyl-1,1,2,2-tetrafluoräthyl)-a,a-dimethylbenzylamin ist als antiarrhythmisches Mittel brauchbar. Die Verabreichung dieser Verbindung oder eines pharmazeutisch verträglichen Säureadditionssalzes führt zur Verhütung von Arrhythmie bei tierischen Lebewesen unter Bedingungen, die normalerweise die Entwicklung von Arrhythmie verur- j sachen und bringt eine bestehende Arrhythmie in dem behandelten tierischen Lebewesen zum Stillstand und verursacht eine Wiederaufnähme des normalen Herzrhythmus. Als antiarrhythmisches Mittel kann es oral oder parenteral verabreicht werden. Die Zubereitungen zur Verabreichung können in üblicher Weise unter Verwendung üblicher pharmazeutischer Träger und Bindemittel hergestellt werden. Die tägliche Dosis basiert auf dem Gesamtkörpergewicht
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des Testtieres und variiert zwischen etwa 1,00 und 100,00 mg/kg für voll entwickelte Tiere. Somit liegt eine Einheitsdosis, bezogen auf eine Verabreichung vier mal am Tag, zwischen 2,5 mg und 250 mg für einen Hund von 10 kg, und eine gesamte tägliche Dosis für einen Hund von 10 kg variiert zwischen etwa 10 mg und 1000 mg. Für größere Tiere bis zu 100 kg und darüber werden entsprechende Dosierungen angewendet, bezogen auf das Gewicht des Tieres.
Fluorierte Polycaprolactame, Polyäthylene, Polystyrole, Dimethylpolysiloxane und Phenylmethylpolysiloxane, die sämtlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind, besitzen die zahlreichen Verwendbarkeiten, die üblicherweise mit der Kunststoff- und synthetischen Faserindustrie verbunden sind, weisen jedoch das zusätzliche Merkmal erhöhter Beständigkeit gegenüber chemischem Angriff, insbesondere durch oxidative Mittel, auf,
Ähnliche Brauchbarkeit ergibt sich für die monomeren Di-(mono-, di- und trifluormethyl)-dichlorsilane, die nach diesem neuen Verfahren hergestellt werden können. Sie werden in einfacher Weise durch bekannte Methoden der Polysiloxantechnologie in fluorierte Dimethylpolysiloxane überführt. .
Das neue Verfahren der Erfindung ist die einzige Methode, die sich zur Fluorierung von OrganoSilikonen, seien es Monomere oder Polymere, eignet, da die bisher anerkannte Fluorierungstechnik beständig Spaltung der C-Si-Bindung und Bildung der Si-F-Bindung verursacht.
Ferner liefert das neue Verfahren einen wertvollen Weg
1096Ö7/1999
zu vielen neuen Verbindungen und neuen Massen, wie "beispielsweise 3-Fluor-D-alanin, eine Verbindung, die antibakterielle Wirksamkeit gegenüber verschiedenen Klassen von pathogenen Mikroorganismen entfaltet, 3-Fluor-L-azetidin-2-carbonsäure, 3- und 4-Fluor-i-aminoadamantan, Difluor-£-aminocaprolactam und Trifluor- ζ-aminocaprolactam.
3-Fluor-D-alanin wird auch durch Auflösung des bekannten 3-Fluor-D,L-alanins durch irgendein bekanntes Auflösungsmittel erhalten. Eine derartige Methode besteht in der Bildung des Carbobenzyloxyderivats, des D,L-Gemischs und anschließende Herstellung des Salzes mit d- oder 1-a-Phen- J äthylamin. Das Salz mit 1-a-Fhenäthylamin liefert das Carbobenzyloxyderivat des 3-Fluor-D-alanins. Hydrogenolyse der Carbobenzyloxygruppe ergibt das gewünschte 3-Fluor-D-alanin.
Beispiel 1
Fluorierung von Benzol mit Fluoroxytrifluormethan Unter Eintauchung des Reaktionsgefäßes in ein Trockeneis-Acetonbad und unter kräftigem Rühren und Bestrahlung mit Ultraviolettlicht wurden 2,7 g Fluoroxytrifluormethangas während eines Zeitraums von 1 Stunde in eine Lösung aus ι 2,03 g Benzol in 80 ml Fluortrichlormethan eingeführt. |
Nach weiterer einstündiger Bestrahlung unter ähnlichen Bedingungen wurde das Gemisch der Trennung durch präparative Gas-FlUssigkeitschromatographie auf einer Säule, die mit 20 % QF-1 (Dow Corning Marke für MethylSilikon) auf Gas-Chrom Z (silylierte Diatomeenerde) gefüllt war, bei 90PC unterworfen. Die Ausbeute an Fluorbenzjol betrug 0,87 g (65 % der Theorie, bezogen auf die Rückgewinnung von 0,93 g Benzol).
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Beispiel 2
Fluorierung von Benzol mit Fluoroxvpentafluorschwefel 0,78 g (0,01 Mol) Benzol, gelöst in 55 ml Fluortrichlormethan wurden mit Ultraviolettlicht bestrahlt und 3,24 g (0,02 Mol) Fluoroxypentafluorschwefel wurden während eines Zeitraums von 20 Minuten unter Rühren in einem Trockeneis-Acetonbad eingeleitet. Nach weiterer einstündiger Ultraviolettbestrahlung wurde das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand durch glc-Massenspektrometrie analysiert, wobei die Bildung von Fluorbenzol als Hauptreaktionsprodukt angezeigt wurde. ...
Unter Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 1 oder 2, wobei jedoch anstelle des dort verwendeten Benzols eine äquivalente Menge der in Tabelle I gezeigten aromatischen Ausgangsmaterialien eingesetzt wurden, wurden aromatische Fluorprodukte erzeugt, die gleichfalls in Tabelle I wiedergegeben sind.
Tabelle I Produkt
Beispiel Ausgangsmateri al 1-Fluornaphthalin
2-Fluornaphthalin
3 Naphthalin Gemisch aus Fluoranthra-r
h Anthracen cenen
2-Fluorinden
3-Fluorinden
5 Inden Gemisch aus Fluorphenan-
threnen
6 Phenanthren Gemisch aus Fluorfluorenen
7 Fluoren Fluor-N-acetyl-a-naphthyl-
amin
8 N-Acetyl-a-
naphthylamin (1)
Fluor-chlorbenzol
9 Chlorbenzol Fluor-chlornaphthalin
10 a-Chlornaphthalin Fluor-1-amino-2-chlor-
naphthalin
11 1-Amino-2-chlor-
naphthalin (1)
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(1) Das Lösungsmittel ist Fluorwasserstoffsäure oder Trifluoressigsäure.
Beispiel 12 Fluorierung von 4,4'-Bis-acetaminodiiphenylsulfon
3,4 g 4,4I-Bis-acetamino-diphenylsulfon wurden in 32 ml Trif luoressigsäure gelöst, auf -120C gekühlt, dann wurden unter Rühren und Ultraviolettbestrahlung 2,1 g Fluoroxytrifluormethan während etwa 1 Stunde eingeführt, und die Bestrahlung wurde weitere 2 Stunden fortgesetzt. Eine weitere 1 g Menge Fluoroxytrifluormethan wurde während etwa 1 Stunde zugegeben, wobei anschließend während eines Zeitraums von 2 1/2 Stunden bestrahlt wurde. Die Temperatur | wurde bei -10 bis CPO gehalten.
Der nach Abdampfen der Trifluoressigsäure im Vakuum erhaltene Rückstand wurde mit Wasser und Natriumbicarboriatlösung behandelt, mit Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet, wobei ein hellgelbbraunes kristallines Produkt erhalten wurde, das auf Grund von glc-Massenspektrometrie ein Gemisch im Verhältnis 1 : 1 aus 3-Fluor- und 3,3'-Difluor-4,4*-bis-acetamido-diphenylsulfon darstellte.
In gleicher Weise wurde 4-Nitro-4f-acetamido-diphenylsulfon in Trifluoressigsäure photofluoriert, wobei 3'-Fluor-4-nitro-4t-acetamido-diphenylsulfon, Fp 232 bis 330C, %
nach Umkristallisation aus Methanol erhalten wurde.
Beispiel 13 Fluorierung von Anisol
1,62 g (0,015 Mol) Anisol, gelöst in 50 mm Fluortrichlor-.
methan wurden gerührt und bei etwa -8QPC mit Ultraviolett-
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licht bestrahlt, während 1,14 g (0,011 Mol) Fluoroxytrifluormethangas während 1/2 Stunde eingeleitet wurden. Das Bestrahlen und Rühren wurde während einer weiteren halten Stunde fortgesetzt. Das Lösungsmittel wurde abgedampft, und das zurückbleibende klare Öl wurde durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie und Massenspektrometrie analysiert. Das Produkt bestand aus 58 % Anisol, 38 % o-Fluoranisol und 4 % eines Gemischs aus m- und p-Fluoranisol.(Die Gas-Flüssigkeits-Chromatographie erfolgte auf 3 m χ 6,3 mm .(10· χ i/4") 20 % QF-1 auf Gas-Chrom Z von 177 /u/149 /u (80/100 mesh); Säule 15O0C, Detektor 26O0C, Injektion 1790C).
Beispiel 14 Fluorierung von Toluol
In eine Lösung aus 1,38 g (0,015 Mol) Toluol, gelöst in .50 ml Fluortrichlormethan, wurden 1,9 g (0,019 Mol) Fluoroxytrifluormethan während eines Zeitraumes von 1/2 Stunde eingeleitet, während gerührt und mit Ultraviolettlicht unter Kühlung in einem Trockeneis-Acetonbad bestrahlt wurde. Die Ultraviolettbestrahlung und das Rühren wurden während weiterer 40 Minuten fortgesetzt. Chromatographische Gasflüssigkeitsanalyse kombiniert mit Massenspektrometrie ergab, daß o-Fluortoluol und Benzylfluorid die Hauptreaktionsprodukte waren.
Beispiel 15
5-Fluor-2-methyl-1 - (p-methylsulf inylbenzy|Lid en) inden- 3- essigsäure
Stufe A; 2-Methylinden-3-essip;säure
0,112 Mol 2-Methylindanon, 10,5 g (0,123 Mol) Cyanessigsäure, 6,6 g Essigsäure und 1,7 g Ammoniumacetat in 15,5 ml trockenem Toluol wurden unter Rühren während 21 Stunden
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am Rückfluß behandelt, wobei das freigesetzte Wasser in einer Dean Stark Falle gesammelt wurde. Das Toluol wurde konzentriert und der Rückstand in 60 ml heißem Äthanol und 14 ml wäßriger 2,2n-Kaliumhydroxidlösung gelöst. 22 g 85 %-±ge KOH in 150 ml Wasser wurden zugegeben, und das Gemisch wurde 13 Stunden unter N^ am Rückfluß behandelt. Das Äthanol wurde unter Vakuum entfernt, 500 ml Wasser wurden zugegeben, die wäßrige Lösung wurde gut mit Äther gewaschen und dann mit Kohle zum Sieden erhitzt. Das wäßrige Filtrat wurde mit 50 $-iger Chlorwasserstoffsäure auf pH 2 angesäuert, gekühlt, und der Niederschlag aus 2-Methylinden-3-essigsäure wurde gesammelt.
Stufe B; 2-Methyl-1-(p-methylthiobenzyliden)inden-3-
essigsäure
0,072 Mol 2-Methylinden-3-essigsäure, 14,0 g (0,091 Mol) p-Methylthiobenzaldehyd und 13,0 g (0,24 Mol) Natriummethoxid wurden in 200 ml Methanol auf 6O0C unter Stickstoff und Rühren während 6 Stunden erhitzt. Nach Abkühlung wurde das Reaktionsgemisch in 750 ml Eiswasser gegossen, mit 2,5 η-Chlorwasserstoffsäure angesäuert und der gesammelte Feststoff mit ein wenig Äthyläther angerieben. Die rohe 2-Methyl-1-(p~methylthiobenzyliden)inden-3-essigsäure wurde gewonnen.
Stufe C: 2-Methyl-1-(p-methylsulfinylbenzvliden)inden-3- * essigsäure
Zu einer Lösung aus 0,01 Mol 2-Methyl-1-(p-methylthiobenzyliden)inden-3-essigsäure in einem Gemisch aus 250 ml Methanol und 100 ml Aceton wurde eine Lösung aus 3,8 g (0,018 Mol) Natriumperjodat in 50 ml Wasser unter Rühren zugegeben.
450 ml Wasser wurden nach 18 Stunden zugesetzt und die
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organischen Lösungsmittel unter Vakuum unterhalb von entfernt. Das ausgefällte Produkt, 2-Methyl-1-(p-methylsulf inylbenzyliden)inden-3-esslgsäure wurde filtriert, getrocknet und aus Äthylacetat umkristallisiert,' wobei 3,0 g 2-Methyl-1-(p-methylsulfinylbenzyliden)inden-3-essigsäure erhalten wurden.
jStufe D; 5-Fluor-2-methyl-1-(p-methylsulfinylbenzyliden) inden-3-essigsä*ure
2,25 g 2-Methyl-1-(p-methylsulfinylbenzyliden)inden-3-essigsäure, gelöst in 80 ml Fluortrichlormethan, wurden bei -150C während 80 Minuten ultrayiolettbestrahlt -und gerührt; währenddessen wurden 1,2 g Fluoroxytrifluormethan eingeleitet. Der nach Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Rückstand wurde der Chromatographie auf einer Silikagelkolonne unterworfen, und man erhielt 5-Fluor-2-methyl-1-. (p-methylsulfinylbenzyliden)inden-3-essigsäure, Fp 188 bis 1890C.
Beispiel 16 Fluorierung von Cyclohexan mit Fluoroxytrifluormethan
4,2 g Cyclohexan wurden in 80 ml Fluortrichlormethan gelöst, Die Lösung wurde in einem Trockeneis-Acetonbad gekühlt und unter kräftigem Rühren und Bestrahlen mit Ultraviolettlicht wurden während 45 Minuten 2,7 g Fluoroxytrifluormethan eingeführt. Nach weiteren 45 Minuten unter ähnlichen Bedingungen wurde das Reaktionsgemisch mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, und das Lösungsmittel wurde abdestilliert. Analyse des Rückstandes durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie , Gas-Flüssigkeits-Chromato-
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graphie-Massenspektrometrie und protonenmagnetische Resonanzspektroskopie ergab, daß Fluorcyclohexan das Hauptprodukt war.
Beispiel 17 Fluorierunp; von Cyclohexan mit Fluoroxyperfluoräthan
0*84 g (0,01 Mol) Cyclohexan werden in 50 ml Fluortrichlormethan gelöst, dann werden, während mit Ultraviolettlich bestrahlt und kräftig gerührt wird, 1,5 g Fluoroxypentafluoräthan während eines Zeitraumes von 2 Stunden eingeführt, während das Reaktionsgemisch in einem Trockeneis-Acetonbad gekühlt wird. Das Lösungsmit- a
tel wird durch einen Stickstoffgasstrom abgedampft und ™ der Rückstand im Vakuum bei 210 mm Hg Druck unter Erhalt von Fluorcyclohexan destilliert.
Unter Anwendung des Verfahrens nach Beispiel 16 oder 17, wobei jedoch anstelle des dort verwendeten Cycbhexans eine äquivalente Menge der in Tabelle II angegebenen Cycloalkane eingesetzt werden, werden die gleichfalls in Tabelle II wiedergegebenen Fluorcycloalkanprodukte erhalten.
Tabelle II Beispiel Ausgangsmaterial ' Produkt |
18 Cyclopentan Fluorcyclopentan
19 Cyclooctan Fluorcyclooctan
20 Tetrahydronaphtha- Fluortetrahydronaphthalin lin
21 Decahydronaphthalin Fluordecahydronaphthalin
22 Cyclododecan Fluorcyclododecan
23 Cycloheptan Fluorcycloheptan
24 Chlorcyclohexan Fluorchlorcyclohexan
25 Methylcyclohexan Fluormethylcyclohexan
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Beispiel 26
Fluorierung von 1~Amino-adamantan mit Fluoroxytrifluormethan
In eine'Lösung aus 1,51 g (0,01 Mol) 1-Amino-adamantan in 40 ml flüssigem HF wurden 1,14 g (0,011 Mol) Fluoroxytrifluormethangas während eines Zeitraumes von 30 Minuten unter Ultraviolettbestrahlung eingeführt, während kräftig gerührt und in einem Trockeneis-Acetonbad gekühlt wurde. Nach weiterer 30-minütiger Bestrahlung wurde das Lösungsmittel mit einem Stickstoffstrom abgeblasen. Der Rückstand wurde in Wasser gelöst, der pH-Wert durch Zugabe von In-Natriumhydroxidlösung auf pH 9 eingestellt, der abgetrennte Feststoff mit Diäthyläther (2 χ 20 ml) extrahiert, die vereinigten Extrakte über Nacht getrocknet und zur Trockene eingedampft, wobei ein farbloser Feststoff erhalten wurde, der gemäß kombinierter Gas-Flüssigkeits-Chromatographie und massenspektrometrischer Analyse neben unverändertem Ausgangsmaterial aus einem Gemisch aus Fluor-1-amino-adamaiitanen bestand. Auf Grund von NMR Spektroskopie ergab sich, daß letztere Verbindung 3-Fluor-1-amino-adamantan und 4-Fluor-1-amino-adamantan waren. Zur präparativen Trennung •wurde das Gemisch der lonenaustauschchromatographie auf Dowex 50-X-8 Harz (ein Polystyrolharz mit im Kern befindlichen Sulfonsäuregruppen, vertrieben von der Dow Chemical Co., Midland, Michigan) und der Eluierung mit 4n-Chlorwasserstoffsäure unterworfen.
Beispiel 27
2-Fluoräthylamin
0,45 g (0,01 Mol) Äthylamin werden in 35 ml flüssigem HF
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gelöst, und dann werden während durch Ultraviolettlicht bestrahlt und unter Kühlen in einem Trockeneis-Acetonbad gerührt wird, 2,5 g Fluoroxytrifluormethan v/ährend eines Zeitraumes von 2 1/2 Stunden eingeleitet. Daran schließt sich eine weitere 1 i/2-stündige Ultravilettbestrahlung -unter ähnlichen Bedingungen an. Das HF-Lösungsmittel wird dann abdestilliert und der Rückstand durch pmr und F nmr-Spektroskopie analysiert, wobei ermittelt wurde, daß es ein Gemisch (Verhältnis etwa 2:1) von 2-Fluoräthylamin bzw. Xthylamin (in Form ihrer Hydrofluoride) darstellt.
Beispiel 28 I
2,2-Difluoräthvlamin .
Praktisch unter Anwendung des in Beispiel 27 beschriebenen Verfahrens, wobei jedoch 5 g Fluoroxytrifluormethan anstelle von 2,5 g verwendet wurden und die Reaktionszeit verdoppelt wurde, erhielt man 2,2-Difluoräthylamin.
Beispiel 29
2.2,2-Trifluoräthvlamin
Praktisch unter Verwendung des in Beispiel 28 beschriebenen Verfahrens, wobei jedoch 9,5 g Fluoroxytrifluormethan wäh- M rend 6 Stunden eingeführt wurden und anschließend 1 1/2-stündige Ultraviolettbestrahlung stattfand, wird 2,2,2-Trifluoräthylamin als Hauptreaktionsprodukt erhalten.
Beispiel 30 Fluorierung von n-Butylamin
1»1 S (0,01 Mol) Butylamin-hydrochlorid wurden in 40 ml flüssigem HF gelöst, und dann wurden unter kräftigem Rühren
OBJOlNAl. INSPECT®
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bei -780C und Bestrahlung mit Ultraviolettlicht 3,8 g Fluoroxytrifluormethangas in 3 Portionen eingeleitet. Zunächst wurden 0,95 g Fluoroxytrifluormethan in 30 Minuten zugegeben, anschließend wurde eine weitere Stunde mit Ultr-aviolettlicht bestrahlt, dann wurde bei gleicher Zeiteinteilung ein zweiter 0,95 g Anteil des Reagenses und schließlich ein 1,9 g Anteil des Reagenses zugegeben. Das HF-Lösungsmittel wurde durch einen Stickstoffgasstrom entfernt, und der Rückstand wurde durch Elementaranalyse und pmr-Spektrum analysiert, wobei als Hauptprodukt der Reaktion 3,3-Difluorbutylamin · 2 HF ermittelt wurde.
Beispiel 31
5-Fluor-L-isoleucin
1»31 g (0,01 Mol) L-Isoleucin wurden in 40 ml flüssigem Fluorwasserstoff gelöst. Nach Abkühlung auf -78=C und Beibehaltung auf dieser Temperatur v/urde Fluoroxytrifluormethan während 30 Minuten unter kräftigem Rühren und Bestrahlung mit Ultraviolettlicht zugegeben. Das Lösungsmittel wurde bei Raumtemperatur abgedampft, indem Stickstoff gas durch das Reaktionsgemisch geleitet v/urde. Auf Grund protonenmagnetischer Resonanz und fluormagnetischer Resonanz wurde ermittelt, daß das Hauptprodukt 5-Fluor-L-isoleucin war.
Die Identität des Produktes wurde ferner durch Überführung in Trans-3-methyl-L-prolin nachgev/iesen, indeiu man das Produkt in 10 ml Yfasser löste, mit 2,5 n-Natriumhydroxidlösung auf pH 10 einstellte und über Nacht bei Umgebungstemperatur stehen ließ. Analyse durch Spinco-Beckman-Äminosäureanalyse ergab die Anwesenheit von 0,503 g Trans-3-methyl-L-prolin (39 % der Theorie).
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Beispiel 32
5-Fluor-D-alanin
In eine Lösung aus 1,822 g D(-) Alanin in 45 ml flüssigem HF wurden 0,6 g Fluoroxytrifluormethangas während eines Zeitraumes von etwa 1 Stunde unter magnetischem Rühren, Kühlen in einem Trockeneis-Acetonbad und Bestrahlen mit Ultraviolettlicht eingeleitet. Nach 80-minütiger weiterer Ultraviolettbestrahlung wurden v/eitere 2 g Fluoroxytrifluormethangas eingeleitet, während mit Ultraviolettlicht 1 1/2 Stunden und anschließend eine weitere Stunde bestrahlt wurde.
Das Lösungsmittel wurde entfernt, indem ein Stickstoffgas- | strom hindurchgeblasen wurde. Der Rückstand wurde in Eiswasser gelöst, und eine Probe davon wurde in dem Spinco-Beckman-Aminosäureanalysegerät analysiert, und ergab eine 41 %-±ge Ausbeute an 3-Fluor-D-alanin und 32 % nicht umgesetztes Ausgangsmaterial. Zur Isolierung wurde das Gemisch auf Dov/ex 50 χ 8 Kationenaustauschharz (H+-Form) (ein Polystyrolharz mit im Kern befindlichen Sulfonsäuregruppen, von der Dow Chemical Co., Midland, Michigan vertrieben) chromatographiert. Zur Eluierung wurde 2n-HCl verwendet. Aus den entsprechenden Fraktionen wurde durch Eindampfen im Vakuum reines 3-Fluor-D-alanin-hydrochlorid erhalten. 3-Fluor-D-alanin wurde aus dem Hydrochlorid in Wasser- " Pyridin-Isopropanolgemisch freigesetzt, Fp 166 bis 16£?'C " (Zers.), [a]D, -9,3° (In-HCl).
Beispiel 33
g-Fluor-L-acetidin-2-carbonsäure
Zu einer Lösung aus 3,92 g (0,039 Mol) L-Acetidin-2- ' .* '
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carbonsäure in 60 ml flüssigem HF wurden 2,9 g Fluoroxytrif luormethangas eingeleitet, während mit Ultraviolettlicht bestrahlt und unter Kühlen in einem Trockeneis- j Acetonbad gerührt wurde. Die Zugabe erfolgte während etwa 75 Minuten. Die Ultraviolettbestrahlung und das Rühren wurden weitere 45 Minuten fortgesetzt, dann wurden weitere 1,7 g Fluoroxytrifluormethan in etwa 100 Minuten zugegeben, woran sich wiederum etwa 100-minütige oder längere Ultraviolettbestrahlung und Rühren anschlossen. Dann wurden weitere 1,1g Fluoroxytrifluormethan während eines Zeitraumes von 1 Stunde mit sich anschließendem etwa 30-minütigem· weiteren Ultraviolettbestrahlen eingeführt. Ein vierter Anteil des Reägenses (2,2 g) wurde während eines Zeitraumes von 1 Stunde mit anschließender 30-minütiger Bestrahlung eingeführt. Schließlich wurden 1,5 g Reagens in 30 Minuten zugegeben, woran sich ein gleicher Zeitraum der Ultravio-.lettbestrahlung anschloß. Das Lösungsmittel wurde dann bei Raumtemperatur abgedampft. Der Rückstand wurde in Eiswasser abgeschreckt, im Vakuum zur Trockene eingedampft,in 50 ml Wasser wieder gelöst und auf eine etwa 1,4 1 Dowex 50 χ 8 Harzkolonne (analytischer Qualität, 74 bis 37 /U Siebkorngröße (200 bis 400 mesh) chromatographiert. Eluiermittel: 3 1 wäßrige n/1 HCl (verworfen) anschließend durch 2,4 1 wäßrige 2n-HCl (20 ml Fraktionen). Die Fraktionen Nr. 50 bis 70 der 2n-HCl-Eluiermittel enthielten das gewünschte Produkt; Diese wurden kombiniert und im Vakuum bei Raumtemperatur zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde mit 1 ml Ytesser, 2 ml Pyridin und 6 ml Isopropanol"vermischt, und man erhielt 2,4 g farblose Kristallefcaus 3-Fluor-L-azetidin-2-carbonsäure, Fp 1971C (Zers.). Die zugeschriebene Struktur wurde durch pmr-Spektroskopie und Analyse bestätigt.
Analyse für C4H
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ber.: C, 40,3; H, 5,1; N, 11,8; F, 16,00 % gef.: C,39,9; H, 5,0; N, 11,9; F, 16,2.
Unter Anwendung praktisch des in Beispiel 31, 32 oder 33 ■ beschriebenen Verfahrens, wobei jedoch anstelle der dort verwendeten Aminosäuren eine äquivalente Menge der in Tabelle III aufgeführten Aminosäureausgangsmaterialien eingesetzt wurde, wurden die gleichfalls in Tabelle III angegebenen fluorierten Aminosäuren erhalten.
Tabelle III Produkt
Beispiel Ausgangsmaterial 3-Fluor- und 4-Fluor-L-prolin
34 L-Prolin 3-Fluor- und 4-Fluor-D-glu-
~ taminsäure
35 D-Glutaminsäure 3-Fluor-L-asparaginsäure
36 L-Asparaginsäure 4-Fluor-2,6-diaminopime-
37 Meso-2,6-diamino- linsäure
pimelinsäure 4-Fluor-L-lysin
38 L-Lysin 3,3-Difluor-D-alanin
39 D-Alanin (1) 3,3,3-Trifluor-D-alanin
40 D-Alanin (2) 4,4-Difluor-2,6-diamino-
41 Meso-2,6-diamino- pimelinsäure
pimelinsäure (1)
(1) unter Verdoppelung der Menge des Reagenses und der Reaktionszeiten
(2) unter Verdreifachung der Menge des Reagenses und der Reaktionszeiten.
Beispiel 42 Fluor-£. -aminocaprolactam
2,26 g (0,02 Mol) C -Aminocaprolactam v/erden In 60 ml flüssigem HF gelöst. 10,4 g (0,1 Mol) Fluoroxytrifluor-
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methan werden in die Lösung unter Ultraviolettbestrahlung während 5 1/2 Stunden eingeleitet, während das Gemisch unter kräftigem Rühren in einem Trockeneis-Acetonkühlbad gehalten wird. Nach 1 i/2-stündiger weiterer Ultraviolettbestrahlung unter gleichen Bedingungen wird das Lösungsmittel abdestilliert. Der Rückstand wird mit Eis und Wasser abgeschreckt und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten Extrakte v/erden mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft, wobei ein Gemisch aus C-fluorierten Caprolactamen erhalten wurde, wobei die Hauptkomponenten Difluorcaprolactam und Trifluorcaprοlactam waren.
Beispiel 43 Fluor-Polycaprolactam
.1,13 g Polycaprolactam (Nylon-6; Zytel 2H Marke von DuPont) (0,01 Grammol-Eineiten) wurden in 40 ml flüssigem HF gelöst. 3,6 g Fluoroxytrifluormethan wurden während einer Stunde durch die gerührte Lösung geleitet, während sie durch Ultraviolettlicht bestrahlt und in einem Trockeneis-Acetonbad auf etwa -785C gekühlt wurde. Nach 15-minütiger weiterer Ultraviolettbestrahlung wurde das Kühlbad entfernt und das Lösungsmittel durch einen Stickstoffstrom abgedampft. Zu dem Rückstand wurden 15 ml Methanol zugegeben, dann wurde Pyridin bis zur Neutralität zugefügt (Prüfung durch feuchtes pil-Papier). Der schneeweiße feste Niederschlag wog nach Trocknen im Vakuum 0,95 g vm& enthielt auf Grund der Fluoranalyse 17,3 % Fluor (etwa 1,25 Atone Fluor je Moleinheit).
In einem anderen Versuch wurde Nylon-6 den gleichen Fluorierungsbedingungen mit der Abweichung unterzogen, daß 9,5 g Fluoroxytrifluormethan verwendet wurden (Ein-
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leitung in 2 i/2 Stunden) und anschließend weitere 40 Minuten mit Ultraviolettlicht bestrahlt wurde. Durch ein ähnlich dem in Beispiel 43 beschriebenes Isolierungsverfahren wurden 1,5 g eines schneeweißen Polymeren erhalten, das 2,9 Atome Fluor je Moleinheit enthielt.
Beispiel 44 Fluorierunp von Essigsäure
1,2 g Essigsäure (0,02 Mol) werden in 40 ml Fluortrichlormethan gelöst, dann werden 3,5 g Fluoroxytrifluormethan während eines Zeitraums von 2 Stunden unter Ultraviolettbestrahlung und Rühren in einem Trockeneis-Acetonbad eingeleitet. Nach weiterer einstündiger Ultraviolettbestrah- ^ lung unter gleichen Bedingungen wird das Lösungsmittel ab- ™ destilliert, und der Rückstand wird durch eine Mikrofraktionierkolonne vom Drehbandtyp destilliert, wobei-. 1,1 g Monofluoressigsäure, Kp 164 bis 1650C erhalten werden.
Unter praktisch gleichen Bedingungen wie in Beispiel 44 beschrieben, wobei jedoch 6,5 g Fluoroxytrifluormethan während einer 3 1/2-stündigen Periode verwendet wurden und anschließend eine weitere Stunde mit Ultraviolettlicht bestrahlt wurde, erhielt man Difluoressigsaure als Hauptprodukt.
Unter Verwendung des Verfahrens gemäß Beispiel 44, wobei | jedoch 10 g Fluoroxytrifluormethan während 5 Stunden eingeleitet wurde, wurde ein Gemisch (Verhältnis 3 ϊ 1) aus Trifluoressigsäure und Difluoressigsaure erhalten.
Beispiel 45 Fluorierung von Isobuttersäure
In eine Lösung aus 2,65 g (0,03 Mol) Isobutt er säure in 50 ml Fluortrichlormethan wurden 1,9 g (0,0188MoI)
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Fluoroxytrifluormethangas in 3/4 Stunden eingeleitet, ■wobei unter Ultraviolettlicht gerührt und in einem Trockeneis-Acetonbad gekühlt wurde. Nach weiterer einstündiger Ultraviolettbestrahlung bei -78PC wurde das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand bei 2,5 mm Hg Druck destilliert. Nach einem kleinen Vorlauf wurden 1,4 g farbloses Destillat bei 60 bis 850C gewonnen. Auf Grund des nmr-Spektrums und der Elementaranalyse bestand das Destillat aus einem Gemisch aus etwas Isobuttersäure, 2-Fluor-isobuttersäure und 3*-Fluor-isobuttersäure.
Unter Anwendung praktisch der in den Beispielen 44 und 45 beschriebenen Verfahren, wobei jedoch anstelle der dort verwendeten Carbonsäure äquivalente Mengen der in Tabelle IV angeführten Carbonsäuren verwendet wurden, wurden die gleichfalls in Tabelle IV aufgeführten fluorierten Carbonsäuren erhalten.
Tabelle IV
Beispiel Ausgangsmaterial Produkte
46 Buttersäure 3- und 4-Fluorbuttersäure
47 Valeriansäure 4- und 5-Fluorvaleriansäure
48 Stearinsäure (1) Hexafluorstearinsäure
49 Laurinsäure (1) Tetrafluorlaurinsäure
(1) Unter Erhöhung der Menge des Reagenses und der Reaktionszeit
Beispiel 50 ·
Fluorierung von Chloroform
In eine Lösung aus 1,20 g (0,01 Mol) Chloroform, gelöst in 35 ml Dichlordifluormethan wurden 3 g Fluoroxytri-
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fluormethangas während eines Zeitraumes von 4 Stunden eingeleitet, während mit Ultraviolettlicht bestrahlt und unter Kühlung in einem Trockeneis-Acetonbad gerührt wurde. Durch präparative glc wurden aus dem Reaktionsprodukt 0,95 g Fluortrichlormethan (FREON 11®) isoliert.
Unter Anwendung des Verfahrens nach Beispiel 50, wobei jedoch anstelle des dort verwendeten Chloroforms die in Tabelle V aufgeführten Halogenalkane eingesetzt werden, werden die gleichfalls in Tabelle V aufgeführten fluorierten Halogenalkane erhalten.
Tabelle Beispiel V Produkt
Beispiel Ausgangsmaterial Fluorierung von Polyäthylen 1-Chlor-2-fluoräthan
51 Chloräthan 1-Chlor-2,2-difluoräthan
52 Chloräthan 4-Fluor-1-chlorbutan
53 1-Chlorbutan 1-Fluor-2-chlorpropan
■ 54 2-Chlorpropah 1,3-Difluor-2-chlorpropan
55 2-Chlorpropan 2-Chlor-2-methyl-3-
56 2-Chlor-2-methyl- fluorpropan
propan 57
Polyäthylenpulver wurde in Fluortrichlormethan suspendiert und mit Ultraviolettlicht belichtet. Gleichzeitig wurde ein langsamer Strom aus Fluoroxytrifluormethangas unter kräftigem Rühren durchgeleitet, wobei das Reaktionsgefäß in ein Trockeneis-Acetonbad eingetaucht war. Nach 2-stündiger Reaktionszeit wurde das Produkt abfiltriert, mit Methanol zur Entfernung von Spuren anhaftender Fluor-
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wasserstoff säure am Rückflitß behandelt und getrocknet. Die Fluoranalyse ergab 3,1 % F-Gehalt in dem Produkt. Das auf diese Weise erhaltene Fluorpolyäthylen zeichnete sich durch wesentlich größere Beständigkeit gegenüber Chemikalien im Vergleich zu dem Ausgangsmaterial aus, und zeigte somit die Bildung einer dünnen Schicht aus fluoriertem Polymeren auf der Oberfläche der Teilchen an.
Beispiel 58 Fluorierung von Polystyrol
Polystyrolfolie (Stücke von 13 χ 50 mm, 1/2 x-2") werden bei -780G unter Ultraviolettbestrahlung gegenüber Fluoroxytrifluormethan ausgesetzt. Nach 1-stündiger Reaktionszeit wird ein Polystyrolpolymeres mit einem Fluorgehalt von 2,45^"erhalten. Das auf diese Weise erhaltene Material liefert erheblich gesteigerte Stabilität gegenüber Chemikalien und zeigt somit die Bildung einer dünnen Schicht aus fluoriertem Material auf seiner Oberfläche an.
Beispiel 59 Fluorierung; von Piperidin
4,25 g (0,05 Mol) Piperidin wurden in 60 ml flüssiger Fluorwasserstoffsäure gelöst. Unter Rühren unrt Bestrahlung bei -78CC mit einer Röntgenstrahlenquelle wurden 7,5 g Fluoroxytrifluormethangas während eines Zeitraumes von 2 1/2 Stunden eingeleitet. Nach Abdampfung der flüssigen Fluorwasserstoffsäure wurde ein Gemisch aus Piperidin · HF-Salz und Fluorpiperidin · HF-Salz als ein farbloser Feststoff erhalten.
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Beispiel 60
4- (2-Phenyl-1 «1,2,2-tetraf luoräthyl)-g, g-dimethvlbenzvlamin
4-Bromstilben wurden durch Standardverfahren zu 4-Bromdibenzyl reduziert. In einer Stickstoffatmosphäre wurden 0,0205 Grammatome Magnesiumspäne mit 5 ml absolutem Äther bedeckt; ein Jodkristall und wenige ml einer Lösung aus 0,0183 Mol 4-Bromdibenzyl in 30 ml absolutem Äther wurden zugegeben. Die Grignardreaktion setzte ein, nachdem das Gemisch auf Rückflußtemperatur erhitzt worden war, wenn die Jodfarbe verblich und die Lösung trüb wurde. Die restliche Lösung des Bromids wurde rasch tropfenweise ^ zugegeben, und das Gemisch wurde unter Rückfluß 3 Stunden % gerührt. Während dieses Zeitraumes wurde eine Lösung aus 200 mg Äthylenbromid in 0,5 ml Äther in verschiedenen Anteilen zugegeben, um das Magnesium rein zu halten. Nach Beendigung dieses Zeitraums hatte praktisch das gesamte Magnesium reagiert, und ein Gilman Test auf Grignard Reagens war stark positiv. Das Gemisch wurde in Eis gekühlt, und eine Lösung aus 2,5 g (0,04 Mol) Aceton in 5 ml absolutem Äther wurde rasch tropfenweise zugegeben. Nach 1-stündigem Rühren bei Raumtemperatur und 30 Minuten unter Rückfluß wurde das Gemisch wieder in Eis abgekühlt und durch tropfenweise Zugabe von 2ml Yfasser hydrolysiert. Die gelbe ätherische. Lösung wurde λ von dem gelatinösen Niederschlag abdekantiert, der dann zweimal mit Ähter wieder extrahiert wurde . Durch Eindampfung der vereinigten gewaschenen und getrockneten ätherischen Extrakte unter vermindertem Druck verblieb das rohe Produkt als ein viskoses gelbes Öl. Die Reinigung erfolgte durch Chromatographie auf 210 g Silicagel (Baker, Chromatographiepulver von 250 bis 74 /u Siebkorngröße (60 bis 200 mesh) und Eluierung mit Chloroform.
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Nach Abdampfung des Lösungsmittels unter vermindertem Druck erhielt man 4-(2-Phenäthyl)'i-phenylpropanol-2.
3.7 ml Eisessig wurden gerührt und in einem Eisbad gekühlt, bis sie etwa zur Hälfte gefroren waren, und 0,7 g (O,Q14 Mol) Natriumcyanid wurde in kleinen Anteilen unter Beibehaltung der Temperatur auf 15 bis 2CH! zugegeben. Eine eiskalte Lösung aus 3j45 g konzentrierter Schwefelsäure in
1.8 ml Eisessig wurde in Anteilen unter Beibehaltung der Temperatur auf 2(JC durch Kühlen in dem Eisbad zugegeben. Das Eisbad wurde entfernt und 0,0112 Mol 4-(2-Phenäthylphenylpropanol-2 wurden in Anteilen über 15 Minuten zugegeben. Nach 2-stündigem Rühren bei Raumtemperatur und 1-stündigem Rühren bei 30 bis 35CC ließ man das Gemisch über Nacht bei Raumtemperatur stehen. Das Gemisch wurde in Eis und Wasser gegossen, mit festem Natriumcarbonat neutralisiert, und das Produkt wurde in Äther extrahiert. Nach Eindampfung des gewaschenen und getrockneten ätherischen Extraktes unter vermindertem Druck verblieb ein Gemisch von Produkten als grauweißer Niederschlag. Die Trennung erfolgte durch Chromatographie auf 200 g Silicagel (Baker), wobei mit Chloroform und anschließend mit Methanol eltiiert wurde. Die mit Methanol eluierten Fraktionen wurden vereinigt, und die Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft, wobei α,α-Dimethyl-N-formyl-4-phenäthylbenzylamin erhalten wurde.
Eine Lösung aus 0,0064 Mol a,oc-Dimethyl-N-formyl-4-phenäthyl-benzylamin in 50 ml Eisessig, jfö ml Wasser und 5 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure wurde 4 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach Abdampfung der Lösungsmittel unter vermindertem Druck verblieb ein blaßbrauner fester Rückstand, der in 35 ml absolutem Äthanol gelöst wurde.
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Die Lösung wurde mit Kohle entfärbt, filtriert, und mit 200 ml absolutem Äther verdünnt, wodurch Kristallisation von 4-(2-Phenäthyl)-a,a-d±methylbenzylamin . HCl herbeigeführt wurde.
6,70 g (0,02 Mol) 2-(2-Phenyläthyl)-a,a-dimethylbenzylamin und 50 ml wasserfreier Fluorwasserstoff werden auf -780C in einem Trockeneis-Acetonbad gekühlt. Dann wird unter Rühren und Ultraviolettbestrahlung 1 g Fluoroxytrifluormethan während eines Zeitraumes von 30 Minuten zugegeben. Nach weiteren 30 Minuten wird 1 g weiteres Fluoroxytrifluormethan wie vorher zugegeben. Nach insgesamt 5 derartigen Zusätzen von Reagens wird das Kältebad j entfernt und Fluorwasserstoff und überschüssiges Reagens werden mit einem Stickstoffgasstrom abgetrieben. Der Rück-, stand wird in Wasser aufgenommen, und die fluorierte Base durch Zugabe von Natriumhydroxidlösung ausgefällt. Das Produkt wird durch.Ionenaustauschchromatographie auf Dowex 50-X-8 (H+) und Eluierung mit 4n-Chlorwasserstoffsäure gereinigt, wobei 4~(2-Phenyl~1,1,2,2~tetrafluoräthyl)-a,a-dimethylbenzylamin, Fp 273 bis 274rC, erhalten wird.
Beispiel 61
Fluoriertes Dimethylpolysiloxan |
2,25 g Dimethylpolysiloxan (Dow Corning 200) werden in 75 ml Trichlorfluormethan gelöst und bei -780C unter Einführung von 4 g Fluoroxytrifluormethan während 5 Stunden unter Ultraviolettbestrahlung und kräftigem Rühren photofluoriert. Nach weiterem 3-stündigen Bestrahlen und Rühren wird das Lösungsmittel unter einem Stickstoffgasstrom und schließlich unter Vakuum entfernt. Der Rückstand be-
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steht aus 3 »3 g einer viskosen klaren farblosen Flüssigkeit. Die Fluoranalyae ergibt 34 % organisch gebundenes Fluor.
Beispiel 62
Fluoriertes, DimethylPolysilOxan
1,85 g Dimethylpolysiloxan (Dow Corning 500) werden in 45 ml Trichlorfluormethan gelöst und bei -40 bis -45CC unter Einführung von 7 g Fluoroxytrifluormethan während eines Zeitraumes von 6 Stunden photofluoriert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum abgedampft, und man erhält ein farbloses Öl mit einem Fluorgehalt von 41 %.
Beispiel 63 Fluoriertes Methylpropylpolysiloxan
2,8 g Methylpropylpolysiloxan v/erden in 60 ml Trichlorfluormethan gelöst, 5 g fein gepulvertes Magnesiumoxid wird zugegeben, und das Gemisch wird bei -780C unter Einführung von 8,5 g Fluoroxytrifluormethan v/ährend eines Zeitraums von 5 Stunden während mit Ultraviolettlicht bestrahlt wird, photofluoriert. Nach weiteren 2 Stunden wird das Lösungsmittel abgedampft, und man erhält 3,2 g C-fluoriertes Methylpropylpolysiloxan mit einem Fluorgehalt von 21 %,
Beispiel 64 Fluoriertes Phenylmethylpolysiloxan
1,1 g Phenylmethylpolysiloxan {Dow Corning 550) v/erden in 45 ml Trichlorfluormethan gelöst und mit 3*, 5 g Fluoroxytrifluormethan während 5 Stunden bei -78CC unter Ultraviolettbestrahlung und kräftigem Rühren behandelt. Nach
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weiteren 2 Stunden unter den Reaktionsbedingungen wird das Lösungsmittel durch Destillation, schließlich unter Vakuum entfernt, wobei ein klares farbloses Öl zurückbleibt, das etwa 23 % organisch gebundenes Fluor aufweist.
Beispiel 65 Fluoriertes Dimethyldichlorsilan
4,0 g Dimethyldichlorsilan werden in 60 ml Trichlorfluormethan gelöst und durch Zugabe von 15 g Fluoroxytrifluormethan während 14 Stunden bei 780C unter Ultraviolettbestrahlung und kräftigem Rühren phötofluoriert. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird der Rückstand destilliert, und man erhält 7,2 g eines Gemischs aus C-monofluorierten ä und C-polyfluorierten Dimethyldichlorsilanen.
Beispiel 66
Auflösung von 5-Fluor~D< L-alanin
Stufe A: N-Carbobenzoxy-3-fluor-D t I ,-alanin ·.
Zu einer Lösung aus 2 g (0,019 Mol) 3-Fluor-D,L-alanin in 20 ml Wasser und 5»6 ml 2,5 n-Natriumhydroxidlösung wurden in 5 gleichen Anteilen in 15 Hinutenintervallen 6,2 g (0,037 Mol) Carbobenzoxychlorid unter kräftigem Rühren und Kühlen im Eisbad zugegeben. Das Rühren und Kühlen wurde weitere 3 Stunden fortgesetzt. Während der Reaktion wurde der pH-Wert durch Zugabe von 2,5n-Natriun- ™ hydroxidlösung zwischen 10 und 11 gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde mit Äthylacetat extrahiert und der Extrakt verworfen. Die wäßrige Phase wurde mit verdünnter Chlorwasserstoffräure auf pH 2 eingestellt und wiederholt mit Äthylacetat extrahiert. Die Extrakte wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und zur Trockene
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eingedampft. Der Rückstand wurde aus 40 ml feuchtem Tetrachlorkohlenstoff umkristallisiert, und man erhielt 3,3 g N-Carbobenzoxy-3-fluorD,L-alanin, Fp 110 bis 1120C nach Trocknen im Vakuum bei 64 0C.
Stufe B; Auflösung von N-Carbobenzoxy-3-fluor-D1L-alanin
(1) Mit d-q-Phenyläthylamin
Zu einer Lösung aus 0,150 g N-Carbobenzoxy-3-fluor-D,L-alanin in 5 ml Äthylacetat wurden 0,094 g d-a-Phenyläthylamin zugegeben. Nach Einengung zur Trockene wurde der Rückstand in 1 ml Äthylacetat gelöst, mit einer authentischen Probe des d-a-Fhenäthylaminsalzes des N-Carbobenzoxy-3-fluor-L-alanins geimpft und über Nacht bei -50C gehalten. Die Kristalle, die sich abgetrennt hatten, wurden abfiltriert und im Vakuum getrocknet, und man erhielt das d-ct-Phenyläthylaminsalz des N-Carbobenzoxy3-fluor-L-alanins, Fp 111 bis 1120C, [a]D 140G (C, 1 in Methanol).
Lösung von 0,100 g des obigen Salzes in Wasser, Ansäuern auf pH 2, Extraktion mit Äthylacetat und Eindampfung des Extraktes ergab N-Carbobenzoxy-3-fluor-L-alanin, Fp 93 bis 940C, [cc]D 19,40C (C, 2 in Äthylacetat).
(2) Mit 1-g-Phenyläthylamin
Unter genauer Anwendung des in Teil 1 beschriebenen Verfahrens, jedoch mit der Ausnahme, daß 1-cr-Phenyläthylamin anstelle von d-a-Phenyläthylamin verwendet wurde, wurde das 1-a-Phenyläthylaminsala des N-Carbobenzoxy-3-fluor-D-alanins, Fp 110 bis H2CC, [α]β -14,6° (C, 1 in Methanol) und N-Carbobenzoxy-3-fluor-D-alanin, Fp 92 bis 930C, [<x]D--19° (C, 2 in Äthylacetat) erhalten.
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Stufe C; Decarbobenzoxylierung von N-Carbobenzoxy-3-
fluor-D-alanin
0,255 g N-Carbobenzoxy-3-fluor-D-alanii^ wurden in 10 ml Methanol gelöst und 0,3 g 5 ^-iges Palladium auf Kohle wurde zugegeben. YJasserstoffgas wurde 12 Stunden durch das Gemisch hindurchgeblasen. Der Katalysator wurde abfiltriert und die Lösung zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde aus Wasser/isopropanol umkristallisiert, und man erhielt 3-Fluor-D-alanin, [a]^ -9,8° (C, 1 in In-Chlorwasserstoffsäure).
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Claims (37)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Fluorierung einer organischen Verbindung, die wenigstens ein ersetzbares Wasserstoffatom enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung im flüssigen oder festen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators mit einem Reagens aus einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel in Berührung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als freie Radikale erzeugender Initiator Licht, ionisierende Strahlung oder chemische Ketteninitiatoren verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1t dadurch gekennzeichnet, daß als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens ein Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxypentafluorschwefel verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung in einem gegenüber der Fluorierung inerten Lösungsmittel vorliegt.
7. Verfahren zur Fluorierung einer organischen Verbindung,
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die wenigstens ein ersetzbares Y/asserstoffatom enthält, wobei die organische Verbindung entweder unsubstituiert oder substituiert ist und aus
(1) mono- und polynuklearen carbocyclischen aro- - matischen Verbindungen,
(2) mono- und polynuklearen alicyclischen Verbindungen,
(3) Alkanen und Alkenen,
(4) Aminosäuren,
(5) Dihydrocarbyldihalogensilanen,
(6) Fettsäuren,
(7) Polymeren und/oder
(8) Heterocyclen
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung in flüssigem oder festem Zustand mit einem Reagens aus einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators in Berührung gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als freie Radikale erzeugender Initiator Licht, ionisierende Strahlung oder chemische Ketteninitiatoren angewendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens ein Fluoroxyperfluoralkan rait 1 bis 5 Kohlenstoffatomen verwendet wird.
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11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxypentafluorschwefel verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung in einem gegenüber der Fluorierung inerten Lösungsmittel vorliegt.
13. Verfahren zur Herstellung von 5-Fluor-2-methyl-1-(pmethylsulfinylbenzyliden)inden-3-essigsäure., dadurch gekennzeichnet, daß 2-Methyl-1-(p-methylsulfinylbenzyliden) inden-3-essigsäure mit einem Reagens aus einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel im flüssigen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet," daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikalte erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
15. Verfahren zur Herstellung von 4-(2-Phenyl-1,1,2,2-tetrafluoräthyl)-a,adimethylbenzylamin, dadurch gekennzeichnet, daß 4-(2-Phenyläthyl)-a,a-dimethylbenzylamin mit einem Reagens aus einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel im flüssigen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendetwird.
17. Verfahren zur Herstellung eines fluorierten Polymeren,
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dadurch gekennzeichnet, daß ein Polymeres aus Polycaprolactam, Polyäthylen, Polystyrol, Dimethylpolysiloxan oder Phenylmethylpolysiloxan mit einem Reagens aus einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel im flüssigen oder festen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
19. Verfahren zur Herstellung von fluoriertem Dimethylpolysiloxan, "^ dadurch gekennzeichnet, daß Dimethylpolysiloxan mit einem ™
eagens aus Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel im flüssigen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden. Initiators behandelt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
21. ^erfahren zur Herstellung von fluoriertem Phenylmethylpolysiloxan, dadurch gekennzeichnet, daß Phenylmethyl- > polysiloxan mit einem Reagens aus Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel im flüssigen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
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23. Verfahren zur Herstellung von fluoriertem Dimethyldichlor- ; . silan, dadurch gekennzeichnet, daß Dimethyldichlorsilan mit einem Reagens aus Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel im flüssigen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
25. Verfahren zur Herstellung von fluorierten Organosilikonen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Organosilikon mit einem
W Reagens aus Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentiafluorschwefel im flüssigen Zustand in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagens Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
27. Fluoriertes Dimethylpolysiloxan.
28. Fluoriertes Methylpropylpolysiloxan.
29. Fluoriertes Phenylmethylpolysiloxan.
30. Polyfluordimethyldichlorsilan.
31. Verfahren zur Herstellung von 3-Fluor-D-alanin, dadurch gekennzeichnet, daß 3-Fluor-D,L-alanin aufgelöst wird.
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32. Verfahren zur Herstellung von 3-Fluoralanin, dadurch gekennzeichnet, daß Alanin mit einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel in Gegenwart eines freie Radikale erzeugenden Initiators behandelt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluorierungsmittel ein Fluoroxyperfluoralkan \xnd als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
als Fluorierungsmittel Fluoroxytrifluormethan und als λ freie Radikale erzeugender Initiator Ultraviolettlicht verwendet wird.
35. Verfahren zur Herstellung von 3-Fluor-D-alanin, dadurch gekennzeichnet, daß Alanin mit einem Fluoroxyperfluoralkan mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Fluoroxypentafluorschwefel in Gegenwart eines freie Radikale erzeugen- #. den Initiators behandelt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluorierungsmittel ein Fluoroxyperfluoralkan und als freie Radikale erzeugender Initiator Licht verwendet wird.
37. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß . als Fluorierungsmittel Fluoroxytrifluormethan und als freie Radikale erzeugender Initiator Ultraviolettlicht verwendet wird.
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DE19712136008 1970-08-03 1971-07-19 Verfahren zur substituierenden Fluorierung von organischen Verbindungen, die wenigstens ein durch Fluor ersetzbares Wasserstoffatom aufweisen Expired DE2136008C3 (de)

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8381 Inventor (new situation)

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