JP2006104200A - ペンタフルオロスルファニルナフタレンの合成 - Google Patents

Abstract

【課題】フッ素導入に有用な２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、それらの置換誘導体およびそれらの生産方法を提供する。
【解決手段】３段階プロセスを用い、１，４−ジヒドロナフタレンをペンタフルオロスルファニルハライドと反応させた。次に、該得られた３−ハロ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン又は誘導体を、塩基処理によって、２−ペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレン又は誘導体に転化し、続いて水素原子を除去することによって、ペンタフルオロスルファニルナフタレンに転化した。
【効果】トリフルオロメチル基の代替物となる。
【選択図】なし

Description

有機化合物中へフッ素を導入すると、生物活性及び電気陰性度等の物理的特性及び化学的特性に強い影響を及ぼすことが知られている。上記化合物中にフッ素を導入するための効果的な手段として、トリフルオロメチル基が用いられている。トリフルオロメチルを導入する別の方法は、サルファーペンタフルオリドの付加である。ＳＦ₅の高い電気陰性度はポーリング単位で３．６２であり、電子吸引性が比較的高いことで、多くの商業的製品（染料、麻酔薬、フルオロポリマー、電子部品、及び化学療法薬等）に含まれるトリフルオロメチル基（ＣＦ₃）の代替物として注目されている。

芳香族化合物のペンタフルオロスルファニル誘導体が作り出されているが、有用な合成ルートが無いため、これらの化合物の研究は制限されている。縮合芳香族化合物にＳＦ₅を付加することは、知られていない。
サルファーペンタフルオリド基の有機化合物への付加について具体的に説明する典型的な製品及び特許は、次の通りである。

米国特許第６，４７９，６４５号明細書は、種々の有機化合物に対する前駆体として有用な置換されたエチン化合物と、シリルサルファーペンタフルオリドとを開示している。置換されたシリルアセチレン化合物が、ビニルペンタフルオロスルファニル中間体を形成するような条件下で、ＳＦ₅ハライドと反応し、塩基の付加が続く。トリメチルシリルアセチレンへのＳＦ₅Ｂｒの付加によって、ペンタフルオロスルファニル−２−トリメチルシリルエチン生成物が生じる。

米国公開特許公報第２００３／０２１６４７６Ａ１号明細書には、ペンタフルオロスルファニルベンゾイルグアニジンの調製が開示されている。これらの化合物は、抗不整脈剤（ａｎｔｉａｒｒｙｔｈｍｉｃ ａｇｅｎｔ）として好適であり、そして狭心症の治療用に好適であることが見出された。
日本国公開特許公報第２００４／０５９４５２Ａ号明細書には、ＳＦ₅基を有するＮ−リボ−ベンズイミダゾールの調製が開示されている。該化合物は、効果的な抗ウイルス薬かつ抗ガン剤であることが見出された。

Ｋｉｒｓｃｈらは、Ａｇｎｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．１９９９，３８，１３，１９８９における論文「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ｂａｓｅｄ Ｕｐｏｎ Ｈｙｐｅｒｖａｌｅｎｔ Ｓｕｌｆｅｒ Ｆｌｕｏｒｉｄｅｓ：Ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｓｕｌｆａｎｙｌ」において、液晶としてアリールサルファーペンタフルオリドを適用することを開示し、そしてＣＦ₃基よりもＳＦ₅基の電気光学特性が優れることを実証した。不活性化した芳香族化合物の二硫化物を直接フッ素化することで、ペンタフルオロスルファニルベンゼン誘導体を精製した。

Ｓｈｅｐｐａｒｄ及び共同研究者は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９６２，８４，３０６４における論文「Ａｒｙｌｓｕｌｆｅｒ Ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｉｄｅｓ」において、約３０％の収率でニトロフェニルサルファーペンタフルオリド及びフェニルサルファーペンタフルオリドを得るために、アリールジスルフィドをシルバージフルオリドに反応させることを開示している。
Ｂｏｗｄｅｎらは、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，２０００，５６，３３９９における論文「Ａ Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｓｕｌｆｕｒｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｉｄｅｓ ａｎｄ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｕｌｆｕｒｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｉｄｅ Ｇｒｏｕｐ ｉｎ ｃｏｍｍｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ」において、ニトロフェニルサルファーペンタフルオリドを作り出すために、ＣＨ₃ＣＮの存在下でアリールジスルフィドをＦ₂に反応させることを開示している。次いで、該ニトロフェニルサルファーペンタフルオリド類を、アミノフェニルサルファーペンタフルオリド類、ビフェニルサルファーペンタフルオリド、アセトアミドフェニルサルファーペンタフルオリド等に転化させた。

Ｈｏｏｖｅｒらは、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９６４，３５６７における「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｏｆ Ｅｔｈｙｎｙｌｓｕｌｆｕｒ Ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｉｄｅ」と題する論文において、ブタジエン及び２，３−ジメチルブタジエンのそれぞれをエチニルサルファーペンタフルオリドにディールス・アルダー付加環化反応させることを含むジメチルフェニルサルファーペンタフルオリド及びフェニルサルファーペンタフルオリドへの手順を開示している。
国際公開第０１１４２２Ａ１号明細書は、ＳＦ₅Ｃｌをアルケンに反応させることによって、４，５−ジクロロ−１−シクロヘキセン及びペンタスルファニルアルケン類とＳＦ₅Ｃｌとの反応を経由して、ペンタフルオロスルファニルベンゼンを調製することを開示している。

本発明は、縮合芳香族化合物のペンタフルオロスルファニル誘導体に関するものであり、特に化合物、２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン及びそれらの置換誘導体に関するものであり、そしてＳＦ₅基を有するナフタレンを作り出す方法に関するものである。Ｂ（Ｅｔ）₃の存在下で、１，４−ジヒドロナフタレンをＳＦ₅Ｂｒと反応させる３段階法が好ましい。次に、得られた該３−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンを塩基で処理することによって、２−ペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレンに転化させ、続いて、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ベンゾキノン（ＤＤＱ）を用いた酸化によって、ペンタフルオロスルファニルナフタレンに転化させる。

ＳＦ₅基、例えば、２−ペンタフルオロスルファニルナグタレン及びその誘導体を導入する縮合芳香族化合物の合成及びプロセスによって、大きな優位性を達成し、そしてそれらは：
縮合芳香族化合物（ナフタレン又は誘導体等）上にＳＦ₅基を導入できること、そして縮合芳香族化合物内に特有の特性を付与できること；
液晶成分を作り出すための適合性を有するフッ素化有機物を精製できること；
電気光学特性を有する材料を作り出せること；
有望な医薬製品及び農薬製品をもたらすことができるルートを経由してＳＦ₅基を導入する縮合芳香族化合物を作り出せること；そして、
ＳＦ₅基を有する縮合芳香族化合物の生産用に３段階プロセスを用いることができること、
を含む。

背景技術において指摘したように、芳香族化合物へのＳＦ₅の導入は、無難な合成方法が無いこともあって制限されている。縮合芳香族化合物にＳＦ₅を付加させることは、ＳＦ₅が直接付加しないため、有機系化学者にとって選択肢にはならなかった。芳香族化合物の二硫化物を直接フッ素化するルートはまた、縮合芳香族化合物のペンタフルオロスルファニル誘導体の生産方法をもたらさない。

ＳＦ₅を縮合芳香族（ナフタレン等）に導入するだけでなく、該ＳＦ₅基と関連付けながら、該芳香族化合物の環における結合を共役させる方法を開発した。従って、ＳＦ₅の導入だけでなく、共役結合構造体によって、該化合物は、特有の電子特性を示すことになる。

該方法の第１段階では、２位におけるＳＦ₅基付加を実施するための条件下で、ＳＦ₅ハライド（ＳＦ₅Ｂｒ又はＳＦ₅Ｃｌ）に１，４−ジヒドロナフタレンを接触させる。これは、次の方法の段階で適切な結合位置を得るため、反応スキーム上必要となるものである。触媒として作用するトリエチルボランＢ（Ｅｔ）₃の存在下で、該反応を実施することが好ましい。他の触媒を用いることができ、そしてこれらは、フリーラジカル発生剤（ベンゾイルペロキシド及びアゾ化合物類及び紫外線）を含む。

第２段階において、ＳＦ₅Ｂｒが、該第１段階において反応物質であるとすると、第１段階において作り出された３−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンから臭素が除去される。脱臭化水素化（ｄｅｈｙｄｒｏｂｒｏｍｉｎａｔｉｏｎ）を、臭素を除去するための条件下で、臭素化した化合物を塩基で処理することによって実施した。脱ハロゲン化（脱臭化水素化等）に好適な塩基反応物質には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のヒドロキシド、アルコキシド、アミド、アミン、金属アルキル誘導体が含まれうる。しかし、該方法が、３位からハロゲン化物を除去することを必要とするので、臭素除去を容易にするため、第１段階における反応物質として、ＳＦ₅Ｂｒを使用することが好ましい。ＳＦ₅Ｃｌが該反応物質として用いられていたので、該３−クロロ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン化合物の脱塩化水素化が要求され、そしてこの種の反応において塩素の除去は難しい。

第３段階では、第２段階で形成された該２−ペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレン又は誘導体を酸化する、すなわち、水素原子を２つ除去し、そして該縮合生成物（２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン又は誘導体）を形成する。２−ペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレンの酸化又は脱水素化を、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ベンゾキノン（ＤＤＱ）との反応によって得ることができる。ＤＤＱを用いた酸化に基づき、共役結合は、該ＳＦ₅基に関し、該芳香族化合物内で得られる。該ＳＦ₅の機能性に加えて、該共役結合それ自体が、所望の電子特性を付与する。脱水素化を実施できる他の試薬は、ベンゾキノンと、活性化した炭素、硝酸、アルカリ金属類のニトリット、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｍｎ及びＺｒの塩の存在下におけるＯ₂等の他の酸化剤とを含む。Ｐｔ、Ｐｄ等の金属もまた好適である。

該ＳＦ₅基が２位内にあるペンタフルオロスルファニルナフタレン類及び誘導体を作り出す方法の各段階を、下記に概略を示す。

（式中、Ｒ_1-4は、Ｈ、Ｃ_1-6のアルキル、置換されたＣ_1-6のアルキル、アリール又は置換されたアリール；Ｏ、Ｓ、及びＮのヘテロ化合物、−ＣＯＯＲ₇（Ｒ₇はＣ_1-6のアルキルである）、−ＣＯＲ₈（Ｒ₈はＣ_1-6のアルキルである）又はハロゲン、すなわち，Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ；ホウ素エステル類、（Ｒ₉）₃Ｂ（Ｒ₉はＣ_1-6のアルキルである）であり、そしてＲ₅及びＲ₆は、Ｈである）。典型的には、Ｒ_1-4の置換基の１つ又は２つのみは、水素以外であり、該環に付加させることができる。例えば、Ｒ₁〜Ｒ₄の１つ又は２つは、Ｃ₁アルキルでありうる。置換基が望ましい場合には、該Ｒ₃上の置換基は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩ等が好ましい。

該ＳＦ₅ハライドに接触させ、反応させる前に、１，４−ジヒドロナフタレンを置換することで、置換誘導体を形成することができる。あるいは、所望の化合物を形成した後に置換基を導入することができる。第２のアプローチに伴う問題点は、縮合芳香族化合物の１，３又は４位に反応が起きる可能性があることである。

典型的には、ペンタフルオロスルファニルナフタレン誘導体と命名されるものは、次の式：

によって表され、次の通り：
６−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−クロロ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−フルオロ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−イオド−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−メチル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−プロピル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−ペンチル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−シクロヘキシル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−（４−プロピルシクロヘキシル）−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−カルボエトキシ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−トリメチルシリル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−トリメトキシボラン−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、及び６−トリメチルボラン−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、である。

上記反応種において、必要に応じて溶媒が用いられ、そしてこれらには、該塩基等の反応物質と反応しない、ハイドロカーボン類、フルオロカーボン類、ニトリル類、エーテル類、ハロカーボン類、及び他の溶媒が含まれる。典型的には、反応温度は、−７８℃から溶媒沸点の範囲にわたる。反応生成物を、蒸留及びクロマトグラフィーを含む標準法によって、精製することができる。

下記例は、種々の実施形態及び対照を具体的に説明するために提供されるものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。

例１
第１段階の調製 ３−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンの調製
１，４−ジヒドロナフタレン（２ｇ，１５．３ミリモル）、ペンタン（１００ｍＬ）、フッ化カリウム（０．３ｇ）及びトリエチルボラン（１．６ｍＬ、ヘキサン中の１Ｍ）を、３００ｃｃのｓｓ Ｐａｒｒ反応器に充填した。該溶液を冷却し、脱気した。ＳＦ₅Ｂｒ（１８ミリモル）を、−５０℃において、該反応器内に濃縮した。該反応器を１時間撹拌し、次いで冷却浴を取り除き、撹拌を１時間続けた。冷却した炭酸ナトリウム中に該溶液を注ぎ、相を分離し、そしてペンタン層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。

第２段階 ペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレン生成物の調製
水酸化ナトリウム粉末（５当量）を、該ペンタン溶液に添加し、室温で撹拌した。該反応をＧＣでモニターした。該反応が完了した後、ろ過で塩基を除去し、ペンタンをロータリーエバポレーションで取り除いた。

第３段階 ペンタフルオロスルファニルナフタレンの調製
トルエン及びジクロロジシアノベンゾキノン（２当量）を第２段階の生成物に添加し、６５℃まで加熱した。該反応をＧＣでモニターした。該反応が完了した後、ペンタンを添加した。得られた固体を、ろ過により除去した。シリカを介したろ過によって、カラーを除去した。ロータリーエバポレーションを用いて該溶媒を除去することで、当該粗生成物を分離した。
該生成物を昇華によって精製した。残余の溶媒及び副生成物のナフタレンを、室温において減圧下で除去した。該生成物を３５℃／２２０ミリトルにおいて昇華させ、そして質量分析、¹Ｈ及び¹⁹ＦのＮＭＲによって同定した。

Claims (18)

1. 

   （式中、Ｒ_1-4は、Ｈ、Ｃ_1-6のアルキル、置換されたＣ_1-6のアルキル、アリール又は置換されたアリール；Ｏ、Ｓ及びＮのヘテロ、Ｒ₇がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＯＲ₇、Ｒ₈がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＲ₈；Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ；ボロンＣ_1-6アルキルエステル類、Ｒ₉がＣ_1-6のアルキルである（Ｒ₉）₃Ｂであり、そしてＲ₅及びＲ₆が、Ｈである）
   によって表される化合物。
2. Ｒ_1-4がＨである、請求項１に記載の化合物。
3. Ｒ₃がＣ_1-6のアルキルであり、そしてＲ₁、Ｒ₂及びＲ₄がＨである、請求項１に記載の化合物。
4. Ｒ₃が−ＣＯＯＲ₇であり、ここでＲ₇はＣ_1-6のアルキルであり、そしてＲ₁、Ｒ₂、及びＲ₄がＨである、請求項１に記載の化合物。
5. Ｒ₃が−ＣＯＲ₈であり、ここでＲ₈はＣ_1-6のアルキルであり、そしてＲ₁、Ｒ₂及びＲ₄がＨである、請求項１に記載の化合物。
6. Ｒ₃が、ボロンＣ_1-6アルキルエステルであり、そしてＲ₁、Ｒ₂及びＲ₄がＨである、請求項１に記載の化合物。
7. Ｒ₃が（Ｒ₉）₃Ｂであり、ここでＲ₉はＣ_1-6のアルキルであり、そしてＲ₁、Ｒ₂及びＲ₄がＨである、請求項１に記載の化合物。
8. Ｒ₃がハロゲンであり、そしてＲ₁、Ｒ₂及びＲ₄がＨである、請求項１に記載の化合物。
9. Ｒ₃が、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである、請求項８に記載の化合物。
10. ６−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−クロロ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−フルオロ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−イオド−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−メチル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−プロピル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−ペンチル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−シクロヘキシル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−（４−プロピルシクロヘキシル）−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−カルボエトキシ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−トリメチルシリル−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、６−トリメトキシボラン−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン、及び６−トリメチルボラン−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンから成る群から選択される化合物。
11. 式Ａ：
    

    

    （式中、Ｒ_1-4は、Ｈ、Ｃ_1-6のアルキル、置換されたＣ_1-6のアルキル、アリール又は置換されたアリール；Ｏ、Ｓ及びＮのヘテロ、Ｒ₇がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＯＲ₇、Ｒ₈がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＲ₈；Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ；ボロンＣ_1-6エステル類、Ｒ₉がＣ_1-6のアルキルである（Ｒ₉）₃Ｂであり、そしてＲ₅及びＲ₆が、Ｈである）
    の化合物の生産方法であって、次の各段階：
    （ａ）式Ｃ：
    

    

    （式中、Ｒ_1-4は、Ｈ、Ｃ_1-6のアルキル、置換されたＣ_1-6のアルキル、アリール又は置換されたアリール；Ｏ、Ｓ及びＮのヘテロ、Ｒ₇がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＯＲ₇、Ｒ₈がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＲ₈；Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ；ボロンＣ_1-6エステル類、Ｒ₉がＣ_1-6のアルキルである（Ｒ₉）₃Ｂであり、そしてＲ₅及びＲ₆が、Ｈである）
    を形成するための条件下において、
    式Ｂ：
    

    

    （式中、Ｒ_1-4は、Ｈ、Ｃ_1-6のアルキル、置換されたＣ_1-6のアルキル、アリール又は置換されたアリール；Ｏ、Ｓ及びＮのヘテロ、Ｒ₇がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＯＲ₇、Ｒ₈がＣ_1-6のアルキルである−ＣＯＲ₈；Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ；ボロンＣ_1-6エステル類、Ｒ₉がＣ_1-6のアルキルである（Ｒ₉）₃Ｂであり、そしてＲ₅及びＲ₆が、Ｈである）
    の反応物質を、ＳＦ₅ブロマイドと接触させること、
    （ｂ）式：
    

    

    を有する化合物Ｄを形成するための条件下において、化合物Ｃを脱臭化水素化すること、
    次いで；
    （ｃ）化合物Ａを作り出すための条件下で、化合物Ｄから水素を除去すること、
    を含む化合物の生産方法。
12. Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₄の１つ以上がＨである、請求項１１に記載の方法。
13. Ｒ₃が、Ｃ_1-6のアルキルである、請求項１１に記載の方法。
14. 次の各段階、
    （ａ）触媒の存在下で、ＳＦ₅Ｂｒに１，４−ジヒドロナフタレンを接触させ、３−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンを形成させること；
    （ｂ）段階（ａ）で形成された３−ブロモ−２−ペンタフルオロスルファニルナフタレン化合物から臭素を除去し、そしてペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレンを形成させること；そして、
    （ｃ）段階（ｂ）においてそのようにして形成されたペンタフルオロスルファニル−１，４−ジヒドロナフタレンから水素原子２つを除去し、２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンを作り出すこと、
    を含む、２−ペンタフルオロスルファニルナフタレンの生産方法。
15. 該触媒がトリエチルボランである、請求項１４に記載の方法。
16. 塩基を用いた処理によって臭素を除去する、請求項１４に記載の方法。
17. 該塩基がＮａＯＨである、請求項１６に記載の方法。
18. 段階（ｃ）において、水素原子２つを、ジクロロジシアノベンゾキノンとの反応によって除去する、請求項１４に記載の方法。