DE69309090T2 - Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N-Fluorsulfonimiden. - Google Patents
Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N-Fluorsulfonimiden.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N-Fluorsulfonimiden. N- Fluorsulfonimide und verwandte Verbindungen eignen sich zur Verwendung bei der Fluorierung von nucleophilen organischen Verbindungen wie Enolethern, Aromaten und metallorganischen Spezies.
- Bei der Suche nach neuen Pharmazeutika und Agrochemikalien spielen Fluorsubstituenten eine immer wichtigere Rolle, da sie die physikalisch-chemischen Eigenschaften und die biologische Aktivität von Zielmolekülen modifizieren, siehe z.B. BIOMEDICINAL ASPECTS OF FLUORINE CHEMISTRY, Elsevier Biomedical Press, 1982.
- Unter milden Bedingungen gelingt die Einführung von Fluor in Zielmoleküle mit elektrophilen Fluorierungsmitteln. Fluorierungsmittel mit einer Stickstoff-Fluor- Bindung sind bereits bekannt. Die US-PS 5,003,074 und E. Differding et al., "New Fluorinating Reagents - The First Enantioselective Fluorination Reaction", Tetrahedron Letters 29 (47), 6087 (1988), lehren die Verwendung von N- Fluorsultamen bei der selektiven Fluorierung von Carbanionen. N-Fluorsultame sind aber unvorteilhaft, da ihre Reaktivität zur Fluorierung von weniger reaktiven Nucleophilen wie Enolethern und Aromaten nicht ausreicht.
- Reaktivere N-F-Reagenzien, die bekanntlich mit derartigen Nucleophilen reagieren, weisen jedoch andere Nachteile auf. So beschreibt C. Schack et al., "Substitution and Addition Reactions of NF&sub4;BF&sub4; with Aromatic Compounds", J. Fluorine Chem. 18, 363 (1981), daß NF&sub4;BF&sub4; ein nützliches Fluorierungsmittel darstellt, jedoch ist NF&sub4;BF&sub4; nur schwer zugänglich.
- T. Umemoto et al., "N-Fluoropyridinium Triflate and its Analogs, The First Stable 1:1 Salts of Pyridine Nucleus and Halogen Atom", Tetrahedron Letters 27(28), 3271 (1986) und T. Umemoto et al., "Power and Structure- Variable Fluorinating Agents - The N-Fluoropyridinium Salt System", J. Am. Chem. Soc. 112, 8563 (1990), lehren, daß N-Fluorpyridiniumsalze nützliche Fluorierungsmittel darstellen, jedoch gehen sie mit carbanionischen Nucleophilen leider Nebenreaktionen ein.
- R. Banks et al., "N-Halogeno Compounds - Part II - Perfluoro- EN-fluoro-N- (4-pyridyl)-methanesulphonamide] - A Powerful New Electrophilic Fluorinating Agent", J. Fluorine Chem. 46, 297 (1990) beschreibt Perfluor-[N- fluor-N-(4-pyridyl)methansulfonamid] als nützliches Fluorierungsmittel. Leider sieht die Herstellung von Perfluor-[N-fluor-N-(4-pyridyl)methansulfonamid] mindestens sechs Schritte vor. Perfluor-(N-(4pyridyl)methansulfonamid] kann darüber hinaus nicht in Verbindung mit aromatischen Lösungsmitteln wie Benzol oder Toluol verwendet werden, da es mit diesen Lösungsmitteln reagiert.
- N-Fluorsulfonamide eignen sich bekanntlich als Fluorierungsmittel. Beispielsweise ist der US-PS 4,479,901, M. Seguin et al., "Action de CF&sub3; of Sur Des Aziridines N-Substituees", J. Fluorine Chem. 15, 201 (1980), W. Barnette, "N-Fluoro-N-alkylsulfonamides: Useful Reagents for the Fluorination of Carbanions", J. Am. Chem. Soc. 106, 452 (1984) und der US-PS 4,900,867 zu entnehmen, daß N-Fluor-N-alkylsulfonamide wie N-Fluor-N- neopentyl-p-toluolsulfonamid zur Fluorierung an einem Kohlenstoffatom eines Carbanions geeignet sind. S. Lee et al., "Stereospecific Synthesis of Alkenyl Fluorides (with Retention) via Organometallic Intermediates", J. Am. Chem. Soc. 108, 2445 (1986) lehrt, daß N-Fluor-N-alkylsulfonamide wie N-tert.-Butyl-N-fluorbenzolsulfonamid zur Fluorierung von Alkenyliodiden geeignet sind. Die Verwendung von N-Fluor-N-alkylsulfonamiden ist unvorteilhaft, da sie bei ihrer Herstellung schwer zu isolieren sind und somit entweder Säulenchromatographie oder Destillation unter vermindertem Druck erforderlich machen und da metallorganische Verbindungen oder stark basische Anionen die β-Eliminierung von HF aus dem Reagenz verursachen.
- Der US-PS 4,828,764, J. Foropoulos, Jr. et al., "Synthesis, Properties, and Reactions of Bis((trifluoromethyl)sulfonyl)imide, (CF&sub3;SO&sub2;)&sub2;NH", Inorg. Chem. 23,3720 (1984), S. Singh et al., "N-Fluoroperfluoroalkylsulfonimides: Remarkable New Fluorination Reagents", J. Am. Chem. Soc. 109, 7194 (1987), G. Resnati et al., "N- Fluorobis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide: An Efficient Reagent for the α-Fluorination of Functionalized Carbonyl Compounds", J. Org. Chem. 56, 4925 (1991) und D. Desmarteau et al., "N-Fluoro-N-Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide - An Improved Synthesis", J. Fluorine Chem. 52, 7 (1991) lehren, daß sich N-Fluorperfluoralkylsufonimide wie N-Fluorbis(trifluormethansulfonyl)imid zur Fluorierung von organischen Verbindungen eignen. Leider ist die Verwendung von N-Fluorperfluoralkysulfonimiden unvorteilhaft, da ihre Herstellung eine fünfschrittige Synthese erfordert, sie sehr hygroskopisch sind, nicht in Verbindung mit aromatischen Lösungsmitteln wie Benzol oder Toluol verwendet werden können, da sie mit diesen Lösungsmitteln reagieren, und da sie eine spezielle Handhabung erfordern, da sie mit Glas reagieren.
- F. Davis et al., "N-Fluoro-o-benzenedisulfonimide: A Useful New Fluorinating Reagent", Tetrahedron Letters 32(13), 1631 (1991) lehrt, daß sich N-Fluor-o- benzolsulfonimid zur Fluorierung von Enolaten und Carbanionen eignet.
- Aus D. Barton et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 732 (1974) ist N-Fluor-p-fluorbenzolsulfonimid bekannt, jedoch wird dort keinerlei Verwendungszweck dafür angegeben.
- Somit bestand in der Technik Bedarf an einem neuen elektrophilen Fluorierungsmittel, das leicht herzustellen ist und mit dem sich weniger reaktive Nudeophile fluorieren lassen. Dieser Bedarf wurde in hohem Maß durch die in der gleichzeitig anhangigen, am 28. Februar 1992 eingereichten US-Anmeldung Nr. 843,692 beschriebenen neuen Fluorierungsmittel erfüllt. Es wurde überraschend gefunden, daß diese N-Fluorsulfonimide (siehe nachstehende Formel I) als elektrophile Fluorierungsmittel agieren, die sicher zu handhaben und leicht zugänglich sind und darüber hinaus Nucleophile über den Bereich von Aromaten bis Carbanionen fluorieren können.
- Bisher wurden N-Fluorsulfonimide hauptsächlich nach zwei Verfahren hergestellt. Bei einem Verfahren wurden N-Fluorsulfonimide durch direkte Fluorierung des Imids hergestellt. Die direkte Fluorierung ist in der folgenden Gleichung dargestellt.
- 1. R&sub1;O&sub2;S-NH-SO&sub2;R&sub2;+F&sub2; T R&sub1;O&sub2;S-N-FSO&sub2;R&sub2;+HF
- Wie man sieht, ersetzt das Fluoratom den Imid wasserstoff, was das N-Fluorimid und als Nebenprodukt Fluorwasserstoff (HF) ergibt. Dieses Verfahren ist sehr unvorteilhaft, da HF ein sehr gefährliches Nebenprodukt darstellt. Bei einem anderen Verfahren stellt man gemäß R.E. Banks et al. durch Fluorierung des Natriumderivats des Perfluor-[N-(4-pyridyl)methansulfonamids] in reinem Acetonitril als Lösungsmittel Perfluor-[N-fluor-N-(4- pyridyl)methansulfonamid] (III) her. Banks et al. bemerken auch, daß es theoretisch möglich sein könnte, (CF&sub3;SO&sub2;)&sub2;NH über das Natriumsalz (CF&sub3;SO&sub2;)&sub2;NNA in (CF&sub3;SO&sub2;)&sub2;NF zu überführen.
- Trotz der neuen Fluorierungsmittel und der obengenannten Herstellungsverfahren sucht man auf diesem Gebiet immer noch nach verbesserten Syntheseschritten, die die Verarbeitungs- und Handhabungsanforderungen, Umweltgefahren und die mit technischen Verarbeitungsverfahren verbundenen Kosten herabsetzen. Die vorliegende Erfindung liefert einen Fortschritt in dieser Richtung.
- Diese Technologie wird durch die vorliegende Erfindung verbessert, indem man ein Metallsalz eines Sulfonimids in Gegenwart eines wirksamen Lösungsmittels mit Fluor umsetzt, was gemäß der folgenden Gleichung das N-Fluorsulfonimid und Metallfluorid ergibt.
- 2. R&sub1;O&sub2;S- -SO&sub2;R&sub2;+F&sub2; T R&sub1;O&sub2;S-NF-SO&sub2;R&sub2;+ M&spplus;F&supmin;
- Bei dem Fluorreaktanden kann es sich um ein Fluorisotop (z.B. radioaktives Fluor: ¹&sup8;F) oder ein Fluorisotopengemisch handeln. In Gleichung 2 bedeutet M ein Alkalimetall und bevorzugt Li, K oder Na, wobei Na ganz besonders bevorzugt ist.
- In Gleichung 2 (und auch in obenstehender Gleichung 1) können R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander für gegebenenfalls durch C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;-Alkoxy, C&sub1;-C&sub6;- Alkylsulfonyl, C&sub1;-C&sub6;-Perfluoralkylsulfonyl, C&sub1;-C&sub6;-Monobis Perfluoralkyl, Cyano, Fluor, Chlor oder Brom substituiertes Phenyl oder Naphthyl stehen, und bedeutet ein unter Natrium, Kalium oder Lithium ausgewähltes Metall.
- Der eingesetzte Sulfonimid-Reaktand kann auch die folgende Formel haben:
- Worin X unter Halogen, Nitro, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;- Alkoxy oder halogeniertem C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, bevorzugt unter H, Cl, Br, F, C&sub1;-C&sub3;-Alkyl, C&sub1;-C&sub3;-Alkoxy oder Perfluoralkyl(C&sub1;-C&sub3;) und besonders bevorzugt unter H, Cl, Br, F, CH&sub3;, CH&sub3;O oder CF&sub3;, ausgewählt ist. In der Formel bedeutet n eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 4, bevorzugt von 1 bis etwa 4. Besonders bevorzugt liegt n im Bereich von 2 bis etwa 4, wobei n gleich 4 ganz besonders bevorzugt ist.
- Zur Herstellung von Verbindungen der vorstehenden Formel sei auf Davis et al., Tetrahedron Letters, 32, Nr. 13, 1631-1634 (1991), verwiesen, worauf hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
- Unter einem "wirksamen" Lösungsmittel ist hier Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und organischem Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittelgemisch mindestens 10 Vol-% Wasser enthält, zu verstehen. Die Gegenwart von Wasser erhht die Löslichkeit des Sulfonimid-Reaktanden gemäß Gleichung 2 beträchtlich. Das Verfahren weist aüch wesentliche Kostenvorteile auf, da die Lösungsmittelkosten durch vollständigen oder teilweisen Ersatz des organischen Lösungsmittels durch Wasser verringert werden. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da bei der Reaktion kein gefährliches HF als Nebenprodukt entsteht. Ferner kann man nach diesem Verfahren das Fluorimid in höheren Ausbeuten und besserer Reinheit herstellen als nach bekannten Verfahren.
- In Betracht kommen solche organische Lösungsmittel, in denen sich die Reaktanden unter den Verfahrensbedingungen gut genug lösen. Ein bevorzugtes organisches Lösungsmittel ist Acetonitril. Neben Wasser und Acetonitril kommen auch andere Lösungsmittel in Betracht, wie z.B. Propionitril, Essigsäure, Methanol und deren Gemische.
- Bei bevorzugten Ausführungsformen enthält das Lösungsmittelgemisch mindestens etwa 25%, besonders bevorzugt mindestens etwa 40%, Wasser. Bei weiter bevorzugten Ausführungsformen enthält das Lösungsmittelgemisch mindestens etwa 50% Wasser, bei ganz besonders bevorzugten Ausführungsformen mindestens etwa 65%. Bei ganz besonders bevorzugten Ausführungsformen enthält das Lösungsmittelgemisch mindestens etwa 75 bis etwa 99% Wasser, wobei das Lösungsmittel der Wahl zu mehr als 99% oder 100% aus Wasser besteht.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind R&sub1; und R&sub2; in Gleichung 2 gleich, bevorzugt gegebenenfalls substituiertes Phenyl. Als Substituenten kommen Alkyl, Alkoxy, Alkylsulfonyl, Perfluoralkylsulfonyl und Mono- bis Perfluoralkyl mit 1-4 C-Atomen in den Alkylgruppen in Betracht. Beispiele für Alkyl sind Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl, bevorzugte Beispiele sind Methyl und Ethyl, Beispiele für alkoxy sind Methoxy und Ethoxy, Beispiele für Alkylsulfonyl sind Methylsulfonyl und Ethylsulfonyl, Beispiele für Perfluoralkylsulfonyl sind Trifluormethylsulfönyl und Pentafluorethylsulfonyl, Beispiele für Fluoralkyl sind Fluorethyl, 1,1-Difluorethyl, 1,2-Difluorethyl, 1,1,1-Trifluorethyl, 1,1,2,2-Tetrafluorethyl, Perfluorethyl und Trifluormethyl. R&sub1; und R&sub2; können einen oder mehrere Substituenten tragen, bevorzugt einen oder zwei. Eine besonders bevorzugte Gruppe von Verbindungen der Formel I besteht aus unsubstituiertem oder durch C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, Perfluoralkyl, Cyano, F, Cl oder Br substituiertem Phenyl. Eine bevorzugte Gruppe von Substituenten besteht aus C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, Trifluormethyl, Cyano, F, Cl oder Br; M bedeutet Natrium.
- Beispiele für Verbindungen der Formel I sind N- Fluor-p-methoxy-, N-Fluor-p-ethoxy, N-Fluor-p-methyl-, N- Fluor-p-trifluormethyl-, N-Fluor-p-ethyl-, N-Fluor-p- methylsulfonyl-, N-Fluor-p-perfluorethylsulfonyl-, N- Fluor-p-cyano-, N-Fluor-p-chlor- und N-Fluor-p-brom benzolsulfonimid und N-Fluor-p-fluorbenzolsulfonimid.
- Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform bedeuten sowohl R&sub1; als auch R&sub2; Phenyl; Gleichung I gibt dann N-Fluorbenzolsulfonimid (NFSI) wieder.
- Bei dem Fluorierungsverfahren gemäß Gleichung 1 zur Herstellung von N-Fluorsulfonimiden werden Sulfonimide direkt fluoriert (Siehe Differding et al., "N- Fluoro-Benzene Sulfonimide - A Practical Reagent for Electrophilic Fluorinations", SYNLETT, März 1991, 187- 189). Bei diesem Verfahren entsteht als Nebenprodukt HF. Der Acidität wirkt man entgegen, indem man der Reaktion vor der Fluorierung Natriumfluorid zusetzt. Natriumfluorid absorbiert HF unter Bildung des relativ ungefährlichen Salzes Natriumhydrogenfluorid (NaHF&sub2;). Diese Vorgehensweise funktioniert in Lösungsmitteln wie R-11, R-113 und anderen bei tiefer Temperatur (-40ºC) gegenüber Fluorgas inerten Fluorchlorkohlenwasserstoffen gut, da diese Lösungsmittel mit HF keine Komplexe bilden.
- Bei Fluorierungen mit F&sub2; in Acetonitril entsteht HF auf zwei Wegen. Das CH&sub3;CN selbst reagiert selbst in verhältnismäßig kleinen Mengen mit F&sub2;, ebenso wie auch jede organische Verbindung mit substituierbaren Wasserstoffatomen (wie im Fall von N-Fluorsulfonimiden). Schwierigkeiten ergeben sich aus der Tatsache, daß Acetonitril mit HF einen Komplex bildet. Der entstehende Komplex ist sehr stabil, was seine destillative Abtrennung vom gewünschten Produkt ohne schädliche Auswirkungen auf das Produkt praktisch unmöglich macht. Es wurde festgestellt, daß NaF beim Arbeiten in Acetonitril als HF-Fänger unwirksam ist (d.h., der HF-Acetonitril- Komplex ist stabiler als der Komplex aus HF und NaF).
- Bei dem vorliegenden Verfahren sind keine unnötigen Reinigungsschritte erforderlich, die häufig die Ausbeute verschlechtern können. Beispielsweise würde die Fluorierungsreaktion gemäß Gleichung 1 wahrscheinlich eine Reinigung durch Umkristallisieren erfordern, damit man ein weitgehend reines Produkt erhält. Umkristallisieren verringert jedoch die Produktausbeuten in der Regel um 10-15%.
- Ein anderer Nachteil, auf den man gemäß Differding bei der übertragung der direkten Fluorierung in reinem Acetonitril in einen größeren Maßstab stößt, besteht darin, daß die Produktausbeuten abnehmen (bei einem 0,25 mol Ansatz von etwa sind etwa 45-50% typisch). Dieses Problem ist den erhöhten HF-Konzentrationen im Reaktionsmedium zuzuschreiben. Aus diesem Grunde ist es zweifelhaft, ob man diese Vorgehensweise zur Herstellung von technischen Mengen des Fluorimids anwenden kann.
- Es wurde jedoch ein neuer Ansatz zur Herstellung dieser Verbindungen beschrieben, der diese Probleme umgeht. Durch Umsetzung von Fluor mit dem Natriumsalz von Sulfonimiden (siehe Gleichung 2) bildet sich kein oder nur wenig HF, und darüber hinaus ist das Nebenprodukt Natriumfluorid auch noch ein HF-Fänger. Dies gilt auch für die anderen Alkalimetalisalze von Sulfonimiden.
- Daraus ergeben sich mehrere Vorteile, nämlich:
- 1. Man kann N-Fluorsulfonimide in Gemischen aus organischem Lösungsmittel und Wasser sowie in Wasser herstellen, ohne zeitraubende und schwierige Reinigungsvorgänge zur HF-Abtrennung durchführen zu müssen.
- 2. Das Produkt läßt sich schneller und ökonomischer herstellen, da man die Umsetzung in konzentrierten Lösungen vornehmen kann (Anmerkung: Die Anmelderin hat in kleineren Reaktionsgefäßen viel größere N-Fluorbenzolsulfonimid-Chargen hergestellt als nach dem Verfahren der direkten Fluorierung in reinem Acetonitril).
- 3. Fluorwasserstoff (HF) enthaltende Abfallprodukte, die gefährlich und teuer zu entsorgen sind, werden vermieden.
- 4. Nach der neuen Vorgehensweise wurden Ausbeuten von bis zu 90% N-Fluorbenzolsulfonimid erhalten.
- 5. Außerdem kann man N-Fluorsulfonimide in Wasser herstellen, da die Natriumsalze der Imide wasserlöslich sind. Arylsulfonimide sind gewöhnlich nicht wasserlöslich und müssen in organischen Lösungsmitteln hergestellt werden, welche teurer und manchmal sogar toxisch sind und nach irgendeinem Verfahren (z.B. Destillation) zurückgewonnen werden müssen.
- Der Hauptvorteil der Herstellung dieser Verbindungen in Wasser besteht darin, daß die Isolierung des Fluorimids stark vereinfacht wird. N-Fluorbenzolsulfonimid löst sich nicht in Wasser und kann daher durch Filtrieren, Waschen mit Wasser und Trocknen isoliert werden. Mit diesem Verfahren wurden im Labor Ausbeuten von 90% erzielt.
- Außerdem lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren N-Fluorsulfonimide, insbesondere N-Fluorbenzolsulfonimid, in Wasser bei 0-30ºC, bevorzugt bei 15-25ºC, herstellen. Besteht das Reaktionsmedium aus einem Gemisch aus 10% CH&sub3;CN und 90% Wasser, so können die Herstellungstemperaturen bis -15ºC hinabreichen. Bei Verwendung eines 50/50-Gemischs aus CH&sub3;CN und Wasser kann die Herstellungstemperatur im Bereich von etwa -20ºC bis etwa 30ºC liegen.
- Die Natriumsalze der Imide sind durch Umsetzung von einem mol Natriumhydroxid mit einem mol Sulfonamid gemäß
- R&sub1;O&sub2;SNHSO&sub2;R&sub2;+NaOH T R&sub1;O&sub2;SN(Na)SO&sub2;R&sub2;+H&sub2;O
- oder eine bekannte Umsetzung von Natriumbenzolsulfonomid mit Benzolsulfonylchlorid (N.N. Dyhanov Zhur. Obschei Khim. 29, 3602) erhältlich. Nach dem obengenannten Verfahren kann man auch andere Metallsalze der Imide herstellen, beispielsweise unter Verwendung von Kaliumoder Lithiumhydroxid. Zur Herstellung der Metallsalze kommen aber auch andere herkömmliche Verfahren in Betracht.
- Dieses Beispiel zeigt die Synthese von N-Fluorbenzolsulfonimid unter Verwendung eines Natriumsalzes des Sulfonimids.
- Das Natriumsalz des Benzolsulfonimids (16,0 g, 0,05 mol) wurde in 150 ml eines Gemischs aus Wasser (10 Vol.-%) und Acetonitril aufgelöst. Nach dem Abkühlen auf -10ºC wurde ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% F&sub2; in Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/Min. zugeführt. Es wurde ein Äquivalent Fluor zugesetzt. Anschließend wurde bis zur Trockne eingedampft, in Methylenchlorid aufgenommen, zur Abtrennung des Unlöslichen (Natriumfluorid) filtriert und dann erneut bis zur Trockne eingedampft, was 13,5 g (85,7% Ausbeute) N- Fluorbenzolsulfonimid ergab.
- Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von N- Fluorbenzolsulfonimid nach dem bekannten Verfahren von Differding.
- Benzolsulfonimid (5,95 g) wurde in 50 ml Acetonitril gelöst und auf -23ºC abgekühlt. Nach dem Zusatz von Natriumfluorid (8,4 g) wurde etwas länger als eine halbe Stunde lang ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/Min. zugeführt. Die Reaktionslösung wurde bis zur Trockne eingedampft und der erhaltene Feststoff mit 2 x 20 ml Diethylether gewaschen. Nach der Trocknung wurden 5,1 g (81% Ausbeute) N-Fluorbenzolsulfonimid, Fp. 113- 117ºC, erhalten.
- Dieses Beispiel zeigt die Schwierigkeiten bei der Übertragung des in Vergleichsbeispiel 2 angewendeten Herstellungsverfahrens in einen größeren Maßstab.
- Benzolsulfonimid (29,7 g, 0,1 mol) wurde in 200 ml Acetonitril gelöst und auf -38ºC abgekühlt. Nach dem Zusatz von Natriumfluorid (21,0 g) wurde ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/Min. zugeführt. Nach zwei Stunden (1,07 Äquivalente F&sub2;) wurde die Fluorierung beendet und die Reaktionslösung filtriert und bis zur Trockne eingedampft. Der erhaltene Feststoff wurde zur Entfernung von Verunreinigungen zweimal mit Diethylether gewaschen und anschließend im Vakuum getrocknet. Es wurde ein hellgelbes Pulver (13,6 g) in einer Ausbeute von 43,2% N-Fluorbenzolsulfonimid isoliert. Die Ausbeute ist niedriger als in Vergleichsbeispiel 2.
- Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von N- Fluorbenzolsulfonimid unter Verwendung eines Gemischs aus 50 Vol.-% Wasser und 50 Vol.-% Acetonitril.
- Natriumbenzolsulfonimid (16,0 g, 0,05 mol) wurde in 150 ml eines Gemischs aus 50 Vol.-% Wasser und 50 Vol.-% Acetonitril gelst und auf -8ºC gekühlt. Der Mischsuspension wurde mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/Min. ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff zugeführt. Nach dem Zusatz von 1,65 Äquivalenten Fluor wurde die Reaktion beendet. Nach Spülen mit Stickstoff und Filtrieren wurden 12,6 g (79,8% Ausbeute) N-Fluorbenzolsulfonimid erhalten.
- Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von N- Fluorbenzolsulfonimid unter Verwendung eines Gemischs aus 90 Vol.-% Wasser und 10 Vol.-% Acetonitril.
- Natriumbenzolsulfonimid (16,0 g, 0,05 mol) wurde in 200 ml eines Gemischs aus 90 Vol -% Wasser und 10 Vol.-% Acetonitril gelöst. Nach dem Abkühlen auf 5ºC wurde ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 200 ml/Min. zugeführt. Nach dem Zusatz von 1,8 Äquivalenten F&sub2; wurde die Reaktion beendet. Nach Spülen mit Stickstoff und Filtrieren wurden 5,1 g (94% Ausbeute) N-Fluorbenzolsulfonimid erhalten.
- Dieses Beispiel zeigt die großmaßstäbliche Herstellung von N-Fluorbenzolsulfonimid unter Verwendung von 100% Wasser ohne Cosolvens.
- Natriumbenzolsulfonimid (63,8 g) wurden in 400 ml Wasser gelöst. Mit einer Geschwindigkeit von 300 mumm. wurde ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff zugeführt. Nach dem Zusatz von 1,8 Äquivalenten F&sub2; wurde die Reaktion beendet. Nach Spülen mit Stickstoff und Filtrieren wurden 56,0 g (88,9% Ausbeute) N- Fluorbenzolsulfonimid erhalten.
- Das Natriumsalz von p-Chlorbenzolsulfonimid (0,1 mol) wurde in 500 mL eines Gemischs aus Wasser und Acetonitril (60:40) gelöst. Mit einer Geschwindigkeit von 40 ml/Min. wurde ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff zugeführt, wobei die Temperatur auf 0ºC bis 5ºC gehalten wurde. Nach 1 Stunde wurde mit Stickstoff gespült, eingedampft und mit Acetonitril titriert, was 23,5 g (61% Ausbeute) N-Fluor-p-chlorbenzolsulfonimid ergab.
- Das Natriumsalz von p-Methylbenzolsulfonimid (9 g, 0,03 mol) wurde in 150 mL Wasser gelöst und der pH-Wert mit 5%iger wäßriger NaOH auf 9 eingestellt. Mit einer Geschwindigkeit von 21 ml/Min. wurde ein gasförmiges Gemisch aus 10 Vol.-% Fluor in Stickstoff zugeführt, wobei die Temperatur auf 25ºC bis 30ºC gehalten wurde. Nach 30 Min. wurde mit Stickstoff gespült und filtriert, was 5,7 g (70% Ausbeute) N-Fluor-p-methylbenzolsulfonimid ergab.
- Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren kann für die Herstellung von N-Fluorbenzolsulfonimid aus dem Lithium- oder dem Kaliumsalz des Benzolsulfonimids unter Verwendung ähnlicher Molverhältnisse und Konzentrationen abgewandelt werden.
- Der Ersatz des in Beispiel 6 verwendeten F&sub2; durch ¹&sup8;F-angereichertes Fluorgas ergibt ¹&sup8;F-N-Fluorbenzolsulfonimid.
- N-Fluor-o-benzoldisulfonimid ist nach dem in Beispiel 6 beschriebenen Verfahren unter Verwendung ähnlicher Molverhältnisse und Konzentrationen aus dem Natrium-, Lithium- oder Kaliumsalz des o-Benzoldisulfonimids erhältlich.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von
N-Fluorsulfonimiden, bei dem man ein Alkalimetallsalz eines
Sulfonimids in Gegenwart von Wasser oder eines wirksamen
Gemischs aus organischem Lösungsmittel und Wasser mit
einem Wassergehalt von mindestens 10 Vol.-% mit Fluor
umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man als
Alkalimetallsalz des Sulfonimids einen Komplex mit einer
der folgenden Formeln einsetzt:
worin.M Natrium, Kalium oder Lithium bedeutet und R&sub1; und
R&sub2; unabhängig voneinander für gegebenenfalls durch
mindestens einen Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe
bestehend aus Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
Alkylsulfonylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
Perfluoralkylsulfonylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
Monobis Perfluoralkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
Cyano, Fluor, Chlor oder Brom, substituiertes Phenyl oder
Naphthyl stehen; oder
worin X unter Halogen, Nitro, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;-Alkoxy
oder halogeniertem C&sub1;-C&sub6;-Alkyl ausgewählt ist und n eine
ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 4 bedeutet.
3. Sulfonimid nach Anspruch 2, bei dem R&sub1; und R&sub2;
gleich sind.
4. Sulfonimid nach Anspruch 2, bei dem R&sub1; und R&sub2; für
gegebenenfalls durch mindestens einen Substituenten,
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylgruppen mit
1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Fluor, Cyano, Chlor oder Brom,
substituiertes Phenyl oder Naphthyl stehen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man die
Umsetzung in Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und
mindestens einem organischen Lösungsmittel, ausgewählt
unter Acetonitril, Propionitril, Essigsäure und Methanol,
durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem man ein
Lösungsmittelgemisch einsetzt, das mindestens etwa
Vol.-% Wasser enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem man ein
Lösungsmittelgemisch einsetzt, das mindestens etwa
Vol.-% Wasser enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem man ein
Lösungsmittelgemisch einsetzt, das mindestens etwa 75 bis
etwa 99 Vol.-% Wasser enthält.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1-8, bei dem man
das Alkalimetall unter Natrium, Kalium oder Lithium
auswählt.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1-8, bei dem es
sich bei dem mit dem Sulfonimid umgesetzten Fluor ganz
oder teilweise um radioaktives Fluor (¹&sup8;F) handelt.
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