JP2018535817A - ペルフルオロアルキル基をルイス酸触媒として含有しているビスマス化合物 - Google Patents

ペルフルオロアルキル基をルイス酸触媒として含有しているビスマス化合物 Download PDF

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Abstract

本発明は、ルイス酸触媒としてペルフルオロアルキル基を含有しているビスマス化合物に、特定の化合物に、および、それらの調製のためのプロセスに関する。

Description

本発明は、ルイス酸触媒としてペルフルオロアルキル基を含有しているビスマス化合物に、特定の化合物に、および、それらの調製のためのプロセスに関する。
ルイス酸を使用している触媒反応は、有機合成および様々な物質の工業上の調製のための際立った重要性がある広範囲にわたる方法である。ルイス酸によって触媒される多数の重要な工業的プロセスは、例えば、芳香族化合物のフリーデル−クラフトアルキル化およびアシル化、ガッターマン−コッホ反応、ベックマンおよびフリースの転位、向山アルドール縮合[Acid Catalysis inModern Organic Synthesis,H.YamamotoおよびK.Ishihara(編集),WILEY-VCH,Weinheim,2008]を含む。
G.N.ルイスは、電子対受容体として作用することが可能である物質として、酸を定義する。この定義に従うと、ルイス酸は、電子不足分子または種である。通常使用されるルイス酸触媒、例えばAlCl、TiCl、ZnCl、およびBFジエチルエーテラートは、感湿で、一般に、反応の完了後回収されることができない。
さらに周知のルイス酸は、T. Ollevier, org. Biomol. Chem., 2013, 11, 2740-2755中て記載されているように、ビスマス塩(例えばBiCl、BiBrおよびBi(OSOCF)である。しかしながら、BiClが触媒として使用される場合に、高濃度、一般に10mol%が必要であり、そして、例えば、鋼製容器が使用される場合、HClの遊離は、反応装置の腐食につながり得る。最も周知のビスマス触媒は、ビスマストリフラートである。この化合物の不利な点は、水の存在下での加水分解、およびアルコールおよびアミンとの反応性に対する感度である。
F.H.A. Kwie et al, Synthetic Communications, 40, 2010, 1082-1087 or T.C. Wabnitz et al, Chem. Eur. J. 10, 2004, 484-493は、ビスマストリフラートから遊離されるいかなるトリフルオロメタンスルホン酸(CFSOH)も、触媒反応の原因となることがあり得ることを記載している。
S. Kobayashi et al, Chem. Eur. J., 12, 2006, 5954-5960は、Bi(III)塩が、有機リガンド(例えば、2,2'−ビピリジン誘導体など)を使用して安定化され得ることを、提案する。
R. Qiu et al, Adv. Synth. Catal, 352, 2010, 153は、触媒としてのビスマスペルフルオロオクタンスルファナートの使用について、報告している。
それ故、ルイス酸によって触媒される反応が最適に実施されることができるために、代わりのルイス酸触媒の必要もあり続ける。
したがって、本発明の目的は、好収率で、触媒されるべき反応を実施することを可能とする、代わりのルイス酸触媒を開発することである。
驚くべきことに、ペルフルオロアルキル基を含有する特定のビスマス化合物が、触媒活性であり、実際に、BiClより触媒活性であることが見出された。
W. Tyrra et al, Can. J. Chem., 1989, 67, 1949-1951, and D. Naumann et al, J. Organomet. Chem., 1987, 334, 323-328は、ビスマス化合物、Bi(CF、Bi(CF)2Cl、Bi(CF)Cl、Bi(CF)2F、Bi(C、Bi(n−C、Bi(n−C、Bi(n−C13、およびBi(n−C17を開示している。これらの化合物の適用は、記載されなかった。
S. Pasenok et al, J. Organomet. Chem., 1991, 417, C47-C49は、化合物ジフェニル(トリフロロメチル)ビスマスおよびフェニルビス(トリフルオロメチル)−ビスマスを開示する。該化合物は、Cd(CF・2CHCNとフェニルビスマスハライドとの反応によって、調製される。該化合物は、空気感受性として記載されている。
N.V. Kirij et al, J. Fluorine Chem., 1994, 69, 219-223は、アリール(トリフルオロメチル)ビスマス化合物(アリール基が変化した)、およびそれらとベンゾイルピリジニウムクロライドとの反応を、同様に記載してる。
本発明は、それ故第1に、式(I)の少なくとも一つの化合物の使用に関する。

ここで
mは、各々の場合、互いに独立して、2、3、または4を示し;
nは、1、2、または3を示し;および、
Xは、ルイス酸触媒として、F、Cl、Br、またはOSOCFを示す。
本発明の好ましい態様において、ペルフルオロアルキル基(C2m+1)は、好ましくは各々の出現において同一である。
それ故、上記の通り、本発明は、式(I)の少なくとも一つの化合物の使用にさらにその上関し、ここで、ペルフルオロアルキル基(C2m+1)は、各々出現の上で、同一である。
ペルフルオロアルキル基(C2m+1)(mが2、3、または4を示す)は、好ましくはペンタフルオロエチル、n−ヘプタフルオロプロピル、イソ−ヘプタフルオロプロピル、n−ナノフルオロブチル、2級−ナノフルオロブチル、または3級−ノナフルオロブチルである。ペルフルオロアルキル基(C2m+1)は、とくに好ましくは、ペンタフルオロエチルまたはn−ノナフルオロブチルを表す。
したがって、上記の通り、本発明は、さらにその上式(I)の少なくとも一つの化合物の使用に関し、ここで、ペルフルオロアルキル基(C2m+1)は、ペンタフルオロエチルまたはn−ノナフルオロブチルを示す。
更なる本発明の好ましい態様において、式(I)の化合物は、nが1か2で使用される。ルイス酸触媒の使用における式(I)の好ましい化合物は、XがClを示す化合物である。
本発明は、それ故さらにその上、上記のとおり、および好ましくはXがClを示す式(I)の少なくとも一つの化合物の使用に、関する。
本発明は、式(I)の化合物にも、さらにその上関する。

ここで
mは、各々の場合、互いに独立して、2、3、または4を示し;
nは、1または2を示し;および、
Xは、F、Cl、Br、またはOSOCFを示す。
nが1または2を示す式(I)の好ましい化合物は、XがClまたはFを示す化合物である。
nが1または2を示す式(I)のとくに好ましい化合物は、XがClを示す化合物である。
本発明は、それ故さらにその上、上記のとおり、XがClを示すことを特徴とする式(I)の化合物に、関する。
とくに好ましい化合物は、XがClを示し、および、mが2または4を示す式(I)の化合物である。きわめてとくに好ましい化合物は、XがClを示し、および、mが2を示す式(I)の化合物である。
きわめてとくに好ましいルイス酸触媒は、化合物Bi(C、Bi(C)Cl、およびBi(CClである。
nが3を示す式(I)の化合物は、たとえばD. Naumann et al, J. Organomet. Chem., 1987, 334, 323-328中に記載されているようなカドミウム錯体、または、D. Naumann et al, J. Fluorine Chem. 1994, 66 (1), 79-80中に記載されているような亜鉛錯体を使用する公知の合成法に基づいて、調製されることができる。
しかしながら、カドミウム錯体は、経済上の観点からは不利な出発材料である。
本発明は、それ故さらにその上、上記のとおり、nが3を示す式(I)の化合物の調製のためのプロセスに関し、式(II)の化合物を特徴とする。

ここで
mは、2、3、または4を示し、ビスマストリクロライドまたはビスマストリブロマイド、好ましくはビスマストリクロライドと反応し、ここで反応の条件が、含水量、更には酸素含量が最高100ppmであるというような方法で選択される。
上記または下記のとおり、酸素含量が最高100ppmである不活性ガス雰囲気中で、反応が、生じる。それは、酸素含量が100ppm未満、とくにきわめて好ましくは最高50ppmである場合、とくに好ましい。試薬および不活性ガス雰囲気の含水量は、最高100ppmである。それは、試薬および雰囲気の含水量が、100bpm未満、きわめてとくに好ましくは5〜50ppmである場合、とくに好ましい。
下記のように、含水量および酸素含量に関する条件は、式(II)の化合物または式(IIIa)および(IIIb)の化合物の成功した反応の後は、ワークアップに適用されない。
式(II)の化合物に代わるものとして、グリニャール試薬を使用することが可能であり、それは、例えば、式(IIA)に適合する。

ここで
mは、2、3、または4を示し、およびYは、IまたはBrを示す。また、式(II)の化合物との反応のために記載された反応条件(含水量、更には酸素含量が最高100ppmであるべきである)は、式(IIA)の化合物の反応にも、対応して適用される。
式(IIA)の化合物は、公知の合成法に基づいて、調製されることができる。
ビスマストリクロライド、ビスマストリブロマイド、およびビスマストリストリフラートは、商業的に入手可能である。
式(II)の化合物は、公知の合成法に基づいて、調製されることができる。
実施例部分に記載されているように、式(II)の化合物の合成の変形は、乾燥ジエチルエーテル中での対応するモノヒドリドペルフルオロアルケン(HC2m+1)とペンタン中のn−ブチルリチウムの2M溶液との反応である。
あるいは、式(II)の化合物は、N. Yu. Adonin et al, Z. Anorg. Allg. Chem., 2007, 633, 647-652中に記載されているように、ヨウ化ペルフルオロアルキルから、調製されることができる。
上記の通り、式(II)の化合物とビスマストリクロライド、ビスマストリブロマイド、またはビスマストリストリフラートとの更なる反応のために、該反応は、更なる精製なしで、好ましくは実行される。
あるいは、実施例部分に記載されているように、式(II)の化合物は、トリス(ペルフルオロアルキル)ホスフィン(P(CF2m+1)とヘキサン中のn−ブチルリチウム1.6M溶液との反応によって調製することができる。上記の通り、式(II)の化合物とビスマストリクロライド、ビスマストリブロマイド、またはビスマストリフラートとの更なる反応のために、該反応は、更なる精製なしで、好ましくは実行される。
ビスマストリクロライドとの反応は、上記の通り、存在する溶媒または溶剤混合物中で、式(II)の化合物のin situでの調製の後、直接実行される。
出発材料は、低温、例えば−100℃と−65℃との間の温度で、好ましくは混合される。それから、混合物は−10℃と5℃との間の温度、好ましくは0℃に、好ましくは暖められる。それから、反応混合物は、不活性ガス雰囲気のもとで、ろ過される。
好ましくは、これに、適切な精製方法が続く。例えば、残渣を適切な溶媒で洗浄することおよびその後の昇華である。
本発明は、さらにその上、nが、1または2を示す式(I)の化合物の調製のためのプロセスに関し、式(II)の化合物を特徴とする。

ここで
mは、それぞれの場合において、互いに独立して、2、3、または4を示し、第一の反応において、ジクロロアリールビスムタンまたはクロロ(ジアリール)ビスムタン反応し、ここで対応するビスムタンにおけるアリールが、6〜10の炭素原子(置換されてもよいかまたは非置換でもよい)を有し、および式(IIIa)または(IIIb)

の中間体は、その後塩化水素、臭化水素、無水HF、またはトリフルオロメタンスルホン酸と反応し式(I)の化合物を与え、ここで、Arが、それぞれの場合において、互いに独立して、6〜10の炭素原子(置換されてもよいかまたは非置換でもよい)を有するアリール基を示し、およびここで、式(II)の化合物との反応の条件が、含水量、更には酸素含量が、最高100ppmであるというような方法で選択される。
式(II)の化合物に代わるものとして、グリニャール試薬を使用してこの反応を実行するすることも可能であり、それは、例えば、式(IIA)に適合する。

ここで
mは、2、3、または4を示し、およびYは、IまたはBrを示す。また、式(II)の化合物との反応のために記載された反応条件(含水量、更には酸素含量が最大100ppmであるべきである)は、式(IIA)の化合物の反応にも、対応して適用される。
本発明は、式(IIIa)および(IIIb)の化合物に、さらにその上同様に関する。

ここで
mは、それぞれの場合において、互いに独立して、2、3、または4を示し、および、Arは、それぞれの場合において、互いに独立して、6〜10の炭素原子を有するアリール基を示し、それは置換されていてもよい。
6〜10の炭素原子を有するアリール基は、フェニールまたはナフチルを示し、それは、アルキル、フッ化アルキル、Oアルキル、またはN(アルキル)2により、モノまたは多置換されていてもよい。
「アルキル」は、1〜10の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示す。
「フッ化アルキル」は、1〜10の炭素原子(1〜10の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基の少なくとも1つのH原子が、F原子と置き換えられた)を有する、直鎖または分枝のフッ化アルキル基である。すべての水素原子がF原子と置き換えられてしまうことも、可能である。
アリール基は、好ましくは、非置換、またはアルキル、フッ化アルキル、Oアルキル、またはN(アルキル)2によって一置換されたフェニールである。Arは、好ましくは、とくに、非置換のフェニール基、またはアルキルによって一置換されたフェニール基である。Arは、好ましくは、きわめてとくに非置換のフェニール基である。
1〜10の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基は、例えば、メチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチル、2級ブチルまたは3級ブチル、ペンチル、1、2、または3メチルブチル、1、1、1、2−または2、2−ジメチルプロピル、1エチルプロピル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、またはn−デシルである。
「フッ化アルキル」は、好ましくは1〜4つの炭素原子を有する、直鎖または分枝のフッ化アルキル基である。「フッ化アルキル」は、好ましくはとくにトリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロイソプロピル、ヘプタフルオロプロピル、およびノナフルオロオプチルである。
式(IIIa)の化合物は、好ましくは、とくにビス(ペンタフルオロエチル)フェニルビスムタンである。
式(IIIb)の化合物は、好ましくは、とくにペンタフルオロエチルジフェニルビスムタンである。
式(IIIa)および(IIIb)の化合物は、ルイス酸触媒として同様に適切である。
本発明は、それ故さらにその上、上記のとおりまたは好ましくは上記のとおり、ルイス酸触媒としての式(IIIa)または(IIIb)の少なくとも1つの化合物の使用に関する。
本発明は、それ故さらにその上、同様に式(IIIa)または(IIIb)の化合物の調製のためのプロセスに関し、式(II)の化合物を特徴とする。

ここで
mは、それぞれの場合において、互いに独立して、2、3、または4を示し、ジクロロアリールビスムタンまたはクロロ(ジアリール)ビスムタンと反応し、ここで、対応するビスムタン中のアリールは、6〜10の炭素原子を有するアリール基を示し、それは置換または非置換でもよい。
上記のとおり、式(II)の化合物は、同様に、in situで調製されることができる。
ジクロロフェニルビスムタンは、商業的に入手可能である。
ジクロロフェニルビスムタンおよびジフェニルクロロビスムタンの合成は、例えば、S. Faleschini et al, Journal of Organometallic Chemistry, 1972, 44, 317-323中,またはD.H.R. Barton et al, Tetrahedron, 1986, 42, 3111-3122中に記載されている。
化合物ジクロロアリールビスムタンおよびジアリールクロロビスムタンは、これらのプロセスに類似して調製されることができる。
ジクロロアリールビスムタンまたはクロル(ジアリール)ビスムタンとの反応、好ましくはジクロロアリールビスムタンの反応は、上記の通り、式(II)の化合物のin situでの調製の後に、存在する溶媒または溶剤混合物中で直接実行され、式(IIIa)または(IIIb)の化合物を与える。
出発材料は、低温、例えば−100℃と−65℃との間の温度で、好ましくは混合される。それから、混合物は−10℃と5℃との間の温度、好ましくは0℃に、好ましくは暖められる。それから、反応混合物は、不活性ガス雰囲気のもとで、ろ過される。
これの後に、好ましくは、式(IIIa)または(IIIb)の化合物の単離のための適切な精製方法が続く。たとえば、適切な溶媒との残渣の洗浄、およびその後の昇華または結晶化である。
塩化水素、臭化水素、無水HF、またはトリフルオロメタンスルホン酸との反応のために、単離された式(IIIa)または式(IIIb)の化合物は、まず最初に導入され、好ましくは脱気される。
それから、塩化水素、臭化水素、無水HF、またはトリフルオロメタンスルホン酸は、濃縮され、および、反応混合物は、好ましくは0℃〜70℃の温度、とくに好ましくは10℃〜60°の浴槽温度で撹拌される。過剰な塩化水素あるいは臭化水素または過剰なHFあるいはトリフルオロメタンスルホン酸は、濃縮により取り除かれ、そして、残渣は、精製のために好ましくは昇華される。
上記のとおり、XがFまたはOSOCFを示す式(I)の化合物は、あるいは、XがClを示す式(I)に対応する化合物から、AgFまたはAgOSOCFとの反応によって、調整されることができる。反応は、有機溶媒または有機溶媒混合物中で、好ましくは実行される。ジクロロメタンとアセトニトリルの混合物(1:1)は、とくに好ましくは用いられる。反応温度は、好ましくは室温である。不活性気体条件下で、そして、光の排除によって反応を実行することは、さらにその上好ましい。
本発明は、さらにその上、上記のまたは好ましくは上記のとおり、ルイス酸触媒反応における使用のための、式(I)または式(IIIa)および(IIIb)のルイス酸触媒に関する。
本発明の好ましい態様において、ルイス酸触媒反応は、縮合反応、アルコリシス、アルドール反応、向山アルドール反応、ガッターマン−コッホ反応、ベックマン−および、フリース転位、フリーデル−クラフトアシル化、フリーデル−クラフトアルキル化、マンニッヒ反応、ディールス−アルダー反応、アザディールス−アルダー反応、ベイリス−ヒルマン反応、レフォルマトスキー反応、クライゼン転位、プランス環化反応、カルボナイル化合物のアリル化、アルデヒドおよびケトンのシアノ化、アルデヒドおよびケトンのシアノシリル化、1,3−双極子環付加、またはミカエル反応から選択される。
式(I)の化合物は、出発材料に基づいて0.01〜10mol%の、触媒の準化学量論量において、好ましくは用いられる。式(I)の化合物は、上記のとおり、または、好ましくは上記のとおり、1〜5mol%の量で、とくに好ましくは用いられる。触媒反応領域の当業者は、対応する反応が触媒されるのための、触媒の最適量を選択することが、可能である。実施例部分の結果は、BiClと比較して、(C)BiClおよび(CBiClは、ディールス‐アルダー反応において、非常により活性な触媒であることを、確認している。
上記のとおりまたは好ましくは上記のとおり、式(I)の化合物の特定の溶解特性により、ルイス酸触媒反応のための溶媒の選択は、重要である。
本発明に従うルイス酸触媒の使用上の適切なプロトン性溶媒は、エタノールまたはメタノールである。
本発明に従う本ルイス酸触媒の使用上の適切な非プロトン性溶媒は、アセトニトリル、プロピオノニトリル、ベンゾニトリル、ニトロメタン、ジエチルエーテル、メチル3級ブチルエーテル1、4−ジオキサン、テトロヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1、2‐ジクロロエタン、モノグライム、ダイグライム、トリグライム、ヘキサン、ヘプタン、石油エーテル、ベンゼン、またはトルエンである。
イオン性液体のクラスは、本発明に従うルイス酸触媒の使用上の溶媒としても、適切である。
有機カチオンおよび無機アニオンから一般に成る塩を意味するために、イオン性液体は、とられる。それらは、いかなる中性分子も含有せず、通常373Kより下の融点を有する[Wasserscheid P, Keim W, Angew. Chem. 112, 2000, 3926]。それらの塩の性状によって、イオン性液体は、独特の物質特性(たとえば、低い蒸気圧、広温度範囲にわたる液体状態)を有し、不燃性であり、高電気伝導度および高い電気化学的および熱安定性を提示する。
本発明に従うルイス酸触媒の使用上の溶媒として適切なイオン性液体は、有機カチオンを有するイオン性液体であり、そのアニオンが、[RSO]−,[RCOO],[RSO,[ROSO,[BF,[HSO ,[(RP(O)O],[(RP(O)O],[RP(O)O ,[(FSON],[(RSON],[(RSOC],[(FSOC],[P(R6−y,[BF(R4−x,[BF(CN)4−x,[B(R(CN)4−a,[B(R)F(CN)]、または[B(R)F(CN)の群から選択され、
ここで、Rは、それぞれの場合において、互いに独立して、1〜12の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
は、互いに独立して、それぞれの場合において、1〜12の炭素原子を有する部分的にフッ化されたか、または全フッ化された直鎖または分枝のアルキル基、またはペンタフルオロフェニルを示し、
xは、整数0、1、2、または3を示し、
yは整数0、1、2、3、または4を示し、
aは、整数1または2を示す。
1〜4の炭素原子を有する全フッ化された直鎖または分枝のアルキル基は、例えば、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、n−ヘプタフルオロプロピル、イソ−ヘプタ−フルオロプロピル、n−ノナフルオロオプチル、2級−ノナフルオロオプチル、または3級−ノナフルオロオプチルである。
は、上記のペルフルオロアルキル基および、たとえば、全フッ化n−ヘキシル、全フッ化n−ヘプチル、全フッ化n−オクチル、全フッ化エチルヘキシル、全フッ化n−ノニル、全フッ化n−デシル、全フッ化n−ウンデシル、または全フッ化n−ドデシルを含む1〜12の炭素原子を有する直鎖であるか分枝の全フッ化アルキル基を、類似して定義する。
は、好ましくは、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、またはノナフルオロオプチル、きわめてとくに好ましくは、トリフルオロメチルまたはペンタフルオロエチルである。
変数yは、好ましくは1、2、または3、とくに好ましくは3である。
好ましい溶媒は、アニオン[P(R6−yおよび[RSOを伴うイオン性液体であり、ここで、Rおよびyが指示されたまたは好ましくは指示された意味を有する。
とくに、好ましい溶媒は、アニオン[P(Cおよび[CFSOを伴うイオン性液体である。
該有機カチオンは、通常、制限がなく、好ましくは、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、またはピロリジニウムカチオンから選択され、先行技術から公知であるように、それは適切に置換されていてもよい。
該イオン性液体1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロ−ホスフェート{[EMIM][FAP]}は、溶媒として、きわめてとくに好ましくは選択される。
ルイス酸触媒反応の以下の例は、上記または好ましくは上記のとおり、式(I)の化合物の使用が、BiClとの直接比較において、きわめて良好な収率を同様に達成することができるが、その触媒の量は、本発明に従うルイス酸触媒の場合に大幅に減少されることを示す。
ルイス酸触媒としての式(I)の化合物の適合性は、ディールス‐アルダー反応およびアルデヒドのシアノシリル化によって確認された。これらの反応型は、ルイス酸触媒反応を表現する。
更なるコメントがなくても、当業者は、最も幅広い範囲で以下の記載を利用することが可能であろうと仮定される。好ましい態様および例は、それ故、どんな形であれ、絶対的に限定しない描写的な開示として、単にみなされなければならない。
例1:トリス(ペンタフルオロエチル)ビスムタン、Bi(C2F5)3)の合成。

200mlの乾燥ジエチルエーテル中のペンタン中のn−ブチルリチウムの2M溶液の50ml(100mmol)が、まず最初に500mlのシュレンクフラスコに導入され、−90℃で窒素の対流中で脱気される。ペンタフルオロエタンの12.3g(102.5mmol)が、−80℃で濃縮され、そして、該混合物は、同じ温度で、30分間撹拌される。ビスマストリクロライド(BiCl)の6.31g(20.0mmol)は、窒素の対流中で加えられる。該反応混合物は、−80℃で60分間撹拌され、そして4時間の間に0℃へ暖められる。
該反応混合物は、不活性気体雰囲気の下でろ過され、そして、残渣は、毎回20mlの乾燥n−ペンタンで、二回洗浄される。該反応混合物は、静的減圧(70mbar)において蒸発される。残留した溶媒は、高真空において、昇華器具中で取り除かれ、そして、該反応生成物は、ドライアイスによって冷やされ(−50℃〜−30℃)、コールドフィンガーに昇華させられる。室温へ暖めた後、7.16gのトリス(ペンタフルオロエチル)ビスムタン、Bi(Cが、無色の液体として得られる。収率(ビスマストリクロライドに基づく):63%(12.6mmol)。
融点:〜−10℃。
本NMRデータは、文献[D. Naumann, W. Tyrra, J. Organomet. Chem. 1987, vol. 334, pp. 323-328]より公知である値に、対応する。

ヘキサン中のn−ブチルリチウムの1.6M溶液(0.80ml、1.28mmol)が、−65℃でEtO(10ml)中のP(Cの171mg溶液(0.44mmol)へ加えられ、そして、該混合物は、10分間撹拌される。BiClの0.15g(0.48mmol)が、同じ温度で加えられ、そして、該反応混合物は、室温へゆっくり暖められる。本溶液は、NMR分光法によって調べられる。NMRデータは、Bi(Cの生成を確認する。
例2:ビス(ペンタフルオロエチル)フェニルビスムタン、PhBi(Cの調製。

100mlのEtO中のペンタン中のn−ブチルリチウムの2M溶液の22ml(44.0mmol)が、まず最初に250mlのシュレンクフラスコ中に導入され、80℃で脱気される。ペンタフルオロエタンの5.40g(45mmol)が、−80℃で濃縮され、そして、該混合物は、同じ温度で、25分間撹拌される。ジクロロフェニルビスムタンの3.87g(10.8mmol)が加えられる、そして、該混合物は、−80℃で3.5時間、冷浴中で撹拌される。該懸濁液は、不活性気体雰囲気中でろ過され、静的高真空において蒸発される。
残留する溶媒は、高真空の昇華器具中で、そして、80℃の油浴温度で取り除かれ、そして、該反応生成物は、ドライアイスによって冷やされ(−35℃)、コールドフィンガーに昇華される。室温へ暖めることは、無色の液体として、4.22gのビス(ペンタフルオロエチル)フェニルビスムタン、PhBi(Cを与える。
収率(ジクロロフェニルビスムタンに基づく):8.1mmol、75%。
融点:15℃。
該生成物は、NMRおよびIR分光法によって、そして、質量分析法によって特徴づけられる。
例3:ビス(ペンタフルオロエチル)クロロビスムタン、(CBiClの調製。

ビス(ペンタフルオロエチル)フェニルビスムタン、PhBi(C2F5)2)の4.02g(7.7mmol)が、まず最初に800mlのヤングのタップアンプル中に導入され、脱気される。塩化水素の1.09g(30.0mmol)が濃縮され、そして、該混合物は、60℃の油浴温度で2.5時間撹拌される。過剰な塩化水素は、濃縮によって取り除かれ、そして残渣は、90℃で高真空中で昇華され、黄色の固体として、ビス(ペンタフルオロエチル)クロロビスムタン(CBiClを与える。収率(ビス(ペンタフルオルエチル)フェニルビスムタンに基づく):3.45g(7.2mmol、92%)。融点:75−76℃。該生成物は、NMRおよびIR分光法によって、そして、質量分析法によって特徴づけられる。
例4:ペンタフルオロエチルジフェニルビスムタン、PhBiCの調製。

ジエチルエーテル150ml中のn−BuLi20ml(n−ペンタン中40mmol、2M)が、まず最初に500mlのシュレンクフラスコに導入され、−80℃で脱気される。ペンタフルオロエタンの5.4g(45mmol)が、濃縮され、そして、該混合物は、同じ温度で10分間撹拌される。クロロ(ジフェニル)ビスムタンの7.97g(20mmol)が加えられ、該混合物は、−60℃で4時間撹拌され、その後室温へ暖められる。すべての揮発成分は、高真空中で取り除かれ、得られた残渣は、n−ペンタン中に溶解され、そして、不活性気体雰囲気中でろ過され、n−ペンタンによって洗浄される。溶媒除去は、無色の結晶の形でペンタフルオロエチル(ジフェニル)ビスムタン、PhBiCを与え、そしてそれは短時間後、色を黄褐色に変える。収率(クロロ(ジフェニル)ビスムタンに基づく):6.20g(12.9mmol、65%)。
ジエチルエーテルの80mlが、まず最初に250mlのシュレンクフラスコに導入され、−196℃で脱気される。
トリス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン、(C2F5)3Pの2.95g(7.6mmol)が、濃縮され、65℃へ持っていかれる。ヘキサン中のn−BuLiの1.6M溶液の9.43g(22.2mmol;13.9ml)が、この混合物へ加えられ、それから同じ温度で15分間撹拌される。クロロ(ジフェニル)ビスムタンの8.75g(22.0mmol)が、該反応混合物へ加えられ、そして、それからそれは、撹拌しながら0℃へ3時間暖められる。得られた懸濁液は、不活性気体雰囲気下でろ過され、残渣は、少量のジエチルエーテルによって洗浄され、そして、該濾過液のすべての揮発成分は、高真空中で取り除かれる。
得られた残渣は、n−ペンタンの100ml中に溶解される。第一の結晶が形成するまで、該溶液は蒸発され、そして、該生成物は、−28℃に冷却することによって結晶化される。該結晶は、少量のn−ペンタンによって洗浄され、高真空中で乾燥され、そして、無色の、加水分解感受性の結晶の形でペンタフルオロエチル(ジフェニル)ビスムタン、Ph2BiC2F5を与える。収率(クロロ(ジフェニル)ビスムタンに基づく):8.57g(17.8mmol.81%)。
該生成物は、NMRおよびIR分光法によって、特徴づけられる。NMRおよびIRデータは、例4Aにおいて与えられる値に対応する。
例5:ペンタフルオロエチルジクロロビスムタン、BiCl(C)の調製

ジフェニル(ペンタフルオロエチル)ビスムタン、PhBiCの6.20g(12.9mmol)が、ジエチルエーテル25ml中に溶解され、800mlのヤングのタップアンプルに移される。該溶媒は、高真空中で取り除かれ、そして、塩化水素の1.46g(40mmol)は、濃縮される。該反応混合物は、60℃の油浴温度で20時間撹拌される。すべての揮発成分は、濃縮によって取り除かれ、残渣は、ジクロロメタン中に溶解され、100mlのシュレンクフラスコに移される。90℃の油浴温度および−78℃のコールドフィンガー温度での高真空中の昇華は、黄色の固体として、ペンタフルオロエチルジクロロビスムタン、C2F5BiCl2を与える。収率(ペンタフルオロエチル(ジフェニル)ビスムタンに基づく):4.67g(11.7mmol、91%)。
融点:104℃
該生成物は、NMRおよびIRスペクトロメトリによって、特徴づけられる。
例6:ビス(ペンタフルオロエチル)フルオロビスムタンの調製

フッ化銀の366mg(2.885mmol)が、窒素対流中のジクロロメタン(10ml)とアセトニトリル(10ml)の混合物中の2BiCl(C)(1.38g、2.86mmol)の溶液に加えられる。該反応混合物は、遮光下室温で2.5時間撹拌される。沈殿した固体は、不活性気体雰囲気下でろ過され、そして、該濾過液は、高真空ちゅうで蒸発される。高真空中での乾燥は、無色の、わずかに結晶化した固形物として、(CBiFを与える。収率は、1.13g(2.42mmol、85%、(CBiClに基づく)である。
分解点:>200℃。
例7:ビスマス(III)で触媒されたディールス‐アルダー反応

3´,4,7,7´−テトラヒドロ−4,7−エタンイソベンゾフラン−1,3−ジオンを与えるための無水マレイン酸と1,3−シクロヘキサジエンのディールス‐アルダー反応は、溶媒としてのジクロロメタン中で室温で実行される。該溶液は、彩りが反応の間により弱くなって、急速にレモンイエローになる。以下の表は、出発材料および触媒の、反応条件、重量、および容量を示す。
結果は、BiClと比較して、(C)BiClおよび(CBiClが、ディールス‐アルダー反応において、非常により活性な触媒であることを、確認している。
例8:トリス(ペンタフルオロエチル)ビスムタン、Bi(C)により触媒されたシアノシリル化。

2−フェニール−2−(トリメチルシロキシ)アセトニトリルを与えるベンズアルデヒドを使用するトリメチルシアニドのシアノシリル化は、溶媒としてのCHClまたは1−エチル−3−メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフッ化エチル)トリフルオロホスフェート(EMIM FAP)中で、室温で実行される。下の表は、出発材料および触媒の、反応条件、重量、および容量を示す。

本結果は、疎水性イオン性液体中での(CBiの良好な溶解性により、EMIM FAPの(CBi中での触媒活性が、従来の有機溶媒、例えばCHClと比較して大幅に増加することを、示す。

Claims (11)

  1. 式(I)の少なくとも1つの化合物の使用:

    ここで
    mは、各々の場合、互いに独立して、2、3、または4を示し;
    nは、1、2、または3を示し;および、
    Xは、ルイス酸触媒として、F、Cl、Br、またはOSOCFを示す。
  2. 式(I)中のペルフルオロアルキル基(C2m+1)が、各々の出現において同一である、請求項1に記載の使用。
  3. mが、2または4を示す、請求項1または2に記載の使用。
  4. Xが、Clを示す、請求項1〜3のいずれか一項に記載の使用。
  5. 式(I)の化合物:

    ここで
    mは、各々の場合、互いに独立して、2、3、または4を示し;
    nは、1または2を示し;および、
    Xは、F、Cl、Br、またはOSOCFを示す。
  6. Xが、Clを示すことを特徴とする、請求項5に記載の化合物。
  7. 式(II)の化合物を特徴とする、nが、3を示す、請求項1〜3のいずれか一項に記載の式(I)の化合物の調製のためのプロセス:

    ここで
    mは、2、3、または4を示し、ビスマストリクロライド、ビスマストリブロマイド、またはビスマストリストリフラートと反応し、該反応条件が、含水量、および酸素含量も、最大100ppmであるような方法で選択される。
  8. 式(II)の化合物を特徴とする、請求項5または6に記載の化合物の調製のためのプロセス:

    ここで
    mは、それぞれの場合において、互いに独立して、2、3、または4を示し、第一の反応において、ジクロロアリールビスムタンまたはクロロ(ジアリール)ビスムタンと反応し、ここで対応するビスムタンにおけるアリールが、6〜10の炭素原子(置換されてもよいかまたは非置換でもよい)を有し、および式(IIIa)または(IIIb)

    の中間体は、その後塩化水素、臭化水素、無水HF、またはCFSOHと反応し式(I)の化合物を与え、ここで、Arが、それぞれの場合において、互いに独立して、6〜10の炭素原子(置換されてもよいかまたは非置換でもよい)を有するアリール基を示し、およびここで、式(II)の化合物との反応の条件が、含水量、および酸素含量も、最大100ppmであるというような方法で選択される。
  9. 縮合反応、アルコリシス、アルドール反応、向山アルドール反応、ガッターマン−コッホ反応、ベックマン−およびフリース転位、フリーデル−クラフトアシル化、フリーデル−クラフトアルキル化、マンニッヒ反応、ディールス−アルダー反応、アザディールス−アルダー反応、ベイリス−ヒルマン反応、レフォルマトスキー反応、クライゼン転位、プランス環化反応、カルボナイル化合物のアリル化、アルデヒドおよびケトンのシアノ化、アルデヒドおよびケトンのシアノシリル化、1,3−双極子環付加、またはミカエル反応から選択されるルイス酸触媒反応のおける使用のための、請求項1〜4に記載のルイス酸触媒。
  10. 式(IIIa)および(IIIb)の化合物

    ここで
    mは、互いに独立して、それぞれの場合において2、3、または4を示し;および、
    Arは、それぞれの場合において、互いに独立して、6〜10の炭素原子を有するアリール基を示し、それは置換されていてもよい。
  11. ルイス酸触媒としての請求項10に記載の少なくとも1つの化合物の使用。
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