DE60222376T2

DE60222376T2 - Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden mit Diphosgen und Triphosgen

Info

Publication number: DE60222376T2
Application number: DE60222376T
Authority: DE
Inventors: Vummadi Venkat Hyderabad-500 007 Reddy; Maruthy Janaki Ram Hyderabad-500 007 Reddy; Vaidya Jayathirtha Hyderabad-500 007 Rao
Original assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Current assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: EP1348693B1; DE60222376D1; EP1348693A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden, günstigen Zwischenprodukten in der Elektronikindustrie und Farbstoffindustrie. Diese Forschungsarbeit betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden mit der Formel 1-3 aus der entsprechenden Diazonaphthochinonsulfonsäure oder deren Natriumsalz unter Verwendung von Diphosgen oder Triphosgen.
Unser Interesse an der Herstellung dieser Diazonaphthochinonsulfonylchloride besteht darin, diese umzuwandeln, um verschiedene Ester herzustellen, die bei der Formulierung der für die Elektronikindustrie erforderlichen Photoresists verwendet werden können.
Hintergrund der Erfindung
Einige Methoden zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden sind in der Literatur angegeben und diese Berichte werden im folgenden mit Vorteilen und Nachteilen diskutiert.
Die im Stand der Technik berichteten Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden umfassen die Verwendung von Chlorsulfonsäure und der entsprechenden Diazonaphthochinonsulfonsäure oder von deren Salz (CA, Band 124, 32490e, PL 161 627 , Jahr 1993; CA, Band 64, 2033, USSR 173 756, Jahr 1965; J. Prak. Chem., Jahr 1991, Band 333, S.467). Die Hauptnachteile dieses Verfahrens umfassen die Verwendung von Chlorsulfonsäure im Überschuss, die Reaktionstemperatur und die Entwicklung von Gasen wie Schwefeldioxid und Chlorwasserstoff.
Ein anderes Verfahren umfasst die Verwendung von Thionylchlorid mit Dimethylformamid als Katalysator mit der entsprechenden Diazonaphthochinonsulfonsäure oder deren Salz. Dieses Verfahren krankt ebenfalls an den Nachteilen wie Erhitzen des Reaktionsgemischs, Verwendung von Thionylchlorid im Überschuss und Entwicklung von Schwefeldioxid- und Chlorwasserstoffgasen (CA, Band 96, 34766b, Khim. Process, Jahr 1981, S.505 (Russ)).
Ein weiteres Verfahren umfasst die Verwendung von Chlorsulfonsäure in Kombination mit Thionylchlorid zusammen mit der entsprechenden Diazonaphthochinonsulfonsäure oder deren Salz. Die Hauptnachteile sind die gleichen wie die oben angegebenen (CA, Band 105, 208620w, Ger (Ost) 272 511, Jahr 1985, und DD 234 000 , Jahr 1986; CA, Band 112, 178384x, Ger (Ost) DD 269 846 , Jahr 1989, Ger (Ost) 312 180 , Jahr 1988; CA, Band 124, 302642u, JP 0827098 , Jahr 1996; CA, Band 125, 170873d , RO 104 624 , Jahr 1994).
Noch ein weiteres Verfahren umfasst die Verwendung von Phosgen (toxisches Gas) mit der entsprechenden Diazonaphthochinonsulfonsäure oder deren Salz. Dieses Verfahren weist die optimalen Temperaturbedingungen auf, doch ist der größte Nachteil die Verwendung von toxischem Phosgengas (CA, Band 102, 113031d, JP 59196860 , Jahr 1984; CA, Band 105, 60439w, EP 178 356 , Jahr 1986).
Die EP-A-0 524 634 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Naphthochinondiazido-5-sulfonylchlorid, das die Umsetzung von 1,2-Naphthochinondiazido-5-sulfonsäure oder einen Salz derselben mit Phosgen in Gegenwart von Pyridin umfasst. Nach diesem Verfahren ist es möglich, 1,2-Naphthochinondiazido-5-sulfonylchlorid in hoher Ausbeute bequem aus 1,2-Naphthochinondiazido-5-sulfonsäure oder einem Salz derselben herzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein insgesamt neues Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden durch Umsetzung der entsprechenden Diazonaphthochinonsulfonsäure oder von deren Salz entweder mit Diphosgen oder Triphosgen in Gegenwart der Base Triethylamin in dem Lösemittel Dichlormethan. Verschiedene Lösemittel wie Chloroform, 1,2-Dichlorethan, Benzol, Toluol, Acetonitril, Benzonitril, Nitrobenzol und andere werden ebenfalls verwendet. Dichlormethan als Lösemittel war bevorzugt. Die Temperatur der Reaktion wurde über –50 bis +5 °C variiert und –40 °C ist die bevorzugte Temperaturbedingung. Die Base wurde als wesentlich zur Durchführung der Reaktion ermittelt und ohne die organische Base erfolgt keine Reaktion. Das Verhältnis von 2 Moäquivalent Base ist die ermittelte richtige Kombination. Das Aufarbeitungsverfahren und Isolierung des Produkts Diazonaphthochinonsulfonylchlorid ist sehr einfach und schnell.
Nach der Reaktion können die organische Base und das Lösemittel zurückgewonnen werden. Nach der Isolierung des Produkts enthält das verbleibende Filtrat die nicht-umgesetzte Diazonaphthochinonsulfonsäure, was durch die Daten der Absorption im UV/sichtbaren Bereich beurteilt wird. Die Produkte werden durch die Spektraldaten charakterisiert.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden der Formeln 1-3 unter Verwendung von Diphosgen oder Triphosgen bereit,
wobei das Verfahren die Umsetzung von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz mit Triethylamin in einem Molverhältnis im Bereich zwischen 1:1,5 und 1:2,5 in einem organischen Lösemittel in Gegenwart von Diphosgen oder Triphosgen in einem Molverhältnis von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz zu Diphosgen oder Triphosgen im Bereich von 1:1 bis 1:1,5 bei einer Temperatur im Bereich von –50 °C bis 5 °C über einen Zeitraum im Bereich von 40-90 min, das anschließende Erhöhen der Temperatur auf 20-25 °C, Entfernen des Lösemittels und der Base aus dem obigen Reaktionsgemisch unter Vakuum zur Gewinnung des gelben Pulverprodukts und erneutes Ausfällen des gewünschten Produkts in Eiswasser umfasst.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist das verwendete organische Lösemittel aus der Gruppe von Chloroform, 1,2-Dichlorethan, Benzol, Toluol, Acetonitril, Benzonitril, Nitro benzol und Dichlormethan ausgewählt.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist das verwendete organische Lösemittel Dichlormethan.
In einer noch weiteren Ausführungsform beträgt das verwendete Molverhältnis von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz zur organische Base 1:2.
In einer noch weiteren Ausführungsform beträgt das verwendete Molverhältnis von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz zu Triphosgen oder Diphosgen 1:1.
Eine noch weitere Ausführungsform ist ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die verwendete Reaktionstemperatur –50 °C beträgt.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist das verwendete Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz aus 2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz, 2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonsäurenatriumsalz und 1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz ausgewählt.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist das erhaltene Diazonaphthochinonsulfonylchlorid aus 2-Diazo-1-naphthochinon-4-chlorid der Formel 1, 1,2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonylchlorid der Formel 2 und 1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonylchlorid der Formel 3 ausgewählt.
Die folgenden Beispiele sind zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung angegeben und sollten nicht als Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung betrachtet werden.
Beispiel 1
2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz (2,72 g, 0,01 mol) wurde in 25 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (2,02 g, 0,02 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Diphosgen (2,18 g, 0,011 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 20 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonylchlorids betrug 2,14 g (0,0080 mol); Ausbeute 80 % Fp 138-140 °C. Das 2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonylchlorid wurde durch UV/sichtbare Absorption, ¹H-NMR und Massenspektrometrie charakterisiert.
Beispiel 2
2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz (10 g, 0,037 mol) wurde in 90 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (7,4 g, 0,073 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Diphosgen (7,35 g, 0,037 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 30 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewa schen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonylchlorids betrug 7,93 g (0,0296 mol); Ausbeute 80 %.
Beispiel 3
2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonsäurenatriumsalz (2,72 g, 0,01 mol) wurde in 25 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (2,02 g, 0,02 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Diphosgen (2,18 g, 0,011 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 20 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonylchlorids betrug 2,14 g (0,0080 mol); Ausbeute 80 %, Fp 135-138 °C. Das 2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonylchlorid wurde durch UV/sichtbare Absorption, ¹H-NMR und Massenspektrometrie charakterisiert.
Beispiel 4
2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonsäurenatriumsalz (10 g, 0,037 mol) wurde in 90 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (7,4 g, 0,073 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Diphosgen (7,35 g, 0,037 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 30 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtempe ratur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonylchlorids betrug 7,93 g (0,0296 mol); Ausbeute 80 %.
Beispiel 5
1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz (2,72 g, 0,01 mol) wurde in 25 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (2,02 g, 0,02 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Diphosgen (2,18 g, 0,011 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 20 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonylchlorids betrug 2,14 g (0,0080 mol); Ausbeute 80 %, Fp 138-140 °C. Das 1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonylchlorid wurde durch UV/sichtbare Absorption, ¹H-NMR und Massenspektrometrie charakterisiert.
Beispiel 6
2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz (2,72 g, 0,01 mol) wurde in 25 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (2,02 g, 0,02 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Triphosgen (3,2 g, 0,011 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 20 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonylchlorids betrug 2,14 g (0,0080 mol); Ausbeute 80 %.
Beispiel 7
2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonsäurenatriumsalz (2,72 g, 0,01 mol) wurde in 25 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (2,02 g, 0,02 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Triphosgen (3,2 g, 0,011 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 20 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonylchlorids betrug 2,14 g (0,0080 mol); Ausbeute 80 %.
Beispiel 8
1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz (2,72 g, 0,01 mol) wurde in 25 ml Dichlormethan aufgenommen und auf –50 °C gekühlt. Triethylamin (2,02 g, 0,02 mol) wurde zu der obigen Lösung gegeben und diese wurde bei einer Temperatur von –50 °C gehalten. Dann wurde Triphosgen (3,2 g, 0,011 mol) in 15 ml Dichlormethan sehr langsam zugegeben und die Temperatur wurde unter Rühren über einen Zeitraum von 20 min bei –50 °C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde 60 min bei –50 °C magnetisch gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur gebracht und dann wurden Dichlormethan und Triethylamin unter Vakuum entfernt. Das verbliebene gelbe Pulver wurde in Eiswasser gegossen, und nach 5 min Halten in Eiswasser wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Das Gewicht des getrockneten 1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonylchlorids betrug 2,14 g (0,0080 mol); Ausbeute 80 %.
Vorteile:

– Die verschiedenen Vorteile dieser Verfahrensmethodik sind im folgenden angegeben:
– Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die sehr milden Versuchsbedingungen gut abgestimmt und definiert sind, so dass sehr gute Ausbeuten erhalten werden.
– Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Reaktionstemperatur um –50 °C bis 0 °C (vorzugsweise bei –40 °C) festgelegt ist.
– Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die neuen Reagenzien Diphosgen/Triphosgen im Vergleich zu toxischem Phosgengas verwendet werden.
– Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass keine Entwicklung korrodierender Gase wie SO₂ und HCl erfolgt, was es umweltfreundlich macht.
– Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Diphosgen/Triphosgen (mit 1,1 Äquivalenten) gerade optimal verwendet wird, im Vergleich zu anderen berichteten Verfahren, in denen Phosgen, Chlorsulfonsäure und Thionylchlorid in Überschuss verwendet werden.
– Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass nur zwei Äquivalente Triethylamin zur Durchführung der Reaktion erforderlich sind.
– Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die verwendete organische Base Triethylamin zurückgewonnen werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Diazonaphthochinonsulfonylchloriden der Formeln, 1, 2, 3 unter Verwendung von Diphosgen oder Triphosgen,
wobei das Verfahren die Umsetzung von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz mit Triethylamin in einem Molverhältnis im Bereich zwischen 1:1,5 und 1:2,5 in einem organischen Lösemittel in Gegenwart von Diphosgen oder Triphosgen in einem Molverhältnis von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz zu Diphosgen oder Triphosgen im Bereich von 1:1 bis 1:1,5 bei einer Temperatur im Bereich von –50 °C bis 5 °C über einen Zeitraum im Bereich von 40-90 min, das anschließende Erhöhen der Temperatur auf 20-25 °C und Entfernen des Lösemittels und von Triethylamin aus dem obigen Reaktionsgemisch unter Vakuum zur Gewinnung des gelben Pulverprodukts und erneutes Ausfällen des gewünschten Produkts in Eiswasser umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das verwendete organische Lösemittel aus der Gruppe von Chloroform, 1,2-Dichlorethan, Benzol, Toluol, Acetonitril, Benzonitril, Nitrobenzol und Dichlormethan ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das verwendete organische Lösemittel Dichlormethan ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das verwendete Molverhältnis von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz zu Triethylamin 1:2 beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das verwendete Molverhältnis von Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz zu Triphosgen oder Diphosgen 1:1 beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die verwendete Reaktionstemperatur –50 °C beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das verwendete Diazonaphthochinonsulfonsäurenatriumsalz aus 2-Diazo-1-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz, 2-Diazo-1-naphthochinon-5-sulfonsäurenatriumsalz und 1-Diazo-2-naphthochinon-4-sulfonsäurenatriumsalz ausgewählt ist.