JP3596889B2 - Ｎ−フルオロスルホンイミド類の改良された製造法 - Google Patents
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Description
発明の背景
本発明はＮ−フルオロスルホンイミド類を合成する改良された方法に関する。Ｎ−フルオロスルホンイミドおよびその関連化合物はエノールエーテル類、芳香族化合物および有機金属化合物のような求核性有機化合物のフッ素化に用いることができる。
フッ素置換基は、新しい薬剤および農業用化学品の研究において、いよいよ重要な役割を演じるようになって来ているが、これは、フッ素置換基が目標分子の物理化学的性質および生物活性を改善するからである。これについては、例えば“フッ素化学の生物医学的側面”、エルスビアー・バイオメディカル・プレス社、1982年（BIOMEDICAL ASPECTS OF FLUORINE CHEMISTRY、Elsevier Biomedical Press、1982）を参照されたい。
求電子性フッ素化剤は温和な条件で目標分子にフッ素を導入することができる。窒素−フッ素結合を含むフッ素化剤は知られている。米国特許第5,003,074号明細書およびイー．ディファーディングらの報告“新しいフッ素化試薬−初めての対掌体選択性フッ素化反応”、テト ラヘドロン レタース、29（47）、6087（1988）［E.Differding et al.,“New Fluorinating Reagents−The First Enantioselective Fluorination Reaction",Tetrahedron Letters、29（47）,6087（1988）］は、カルボアニオンの選択的フッ素化におけるＮ−フルオロサルタム類の利用を教示している。Ｎ−フルオロサルタム類は、エノールエーテル類および芳香族化合物のような反応性の低い求核試薬をフッ素化するには反応性が不十分なので不利である。
より反応性の大きいＮ−Ｆ試薬はそのような求核試薬と反応することが知られているが、それらは他の欠点を持っている。シー．シャックらの報告“芳香族化合物とNF4BF4の置換および付加反応”、フッ素化学ジャーナ ル、18、363（1981）［C.Schack et al.,“Substitution and Addition Reactions of NF4BF4 with Aromatic Compounds",J.Fluorine Chem.,18,363（1981）］はNF4BF4が有用なフッ素化剤であることを教示しているが、NF4BF4の入手は困難である。
テー．ウメモトらの報告“Ｎ−フルオロピリジニウム・トリフレートおよびその類似試薬、ピリジン核とハロゲン原子との初めての安定な1:1塩類”、テトラヘドロ ン レタース、27（28）、3271（1986）［T.Umemoto et al.,“Ｎ−Fluoropyridinium Triflate and its Analogs,The First Stable 1:1 Salts of Pyridine Nucleus and Halogen Atom",Tetrahedron Le tters，27（28）,3271（1986）］およびテー．ウメモトらの報告“力と構造可変のフッ素化剤−Ｎ−フルオロピリジニウム塩系”、米国化学会誌、112、8563（1990）［T.Umemoto et al.,“Power and Structure−Variable Fluorinating Agents−The Ｎ−Fluoropyridinium Salt System",J.Am.Chem.Soc．112,8563（1990）］は、Ｎ−フルオロピリジニウム塩が有用なフッ素化剤であることを教示しているが、これらは、残念ながら、カルバニオン系求核性試薬と副反応を起こす。
アール．バンクスらの報告“Ｎ−ハロゲン化化合物−第二報−ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジン）−メタンスルホンアミド］−強力な新しい求電子フッ素化剤”、フッ素化学ジャーナル、46、297（1990）［R.Banks et al.,“Ｎ−Halogeno Compounds−Part II−Perfluoro−［Ｎ−fluoro−Ｎ−（４−pyridyl）−methanesulphonamide］−Ａ Powerful New Electrophilic Fluorinating Agents",J.Fluorine Che m，46,297（1990）］は、ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］が有用なフッ素化剤であることを教示している。残念ながら、ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］の合成は少くとも６工程を含み、ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］はベンゼンまたはトルエンと反応するので、このような芳香族溶媒と一緒に用いることができない。
Ｎ−フルオロスルホンイミド類はフッ素化剤として有用であることは知られている。例えば、米国特許第4,479,901号明細書；エム．セグアンらの報告“Ｎ−置換アジリジンに対するCF3の作用”、フッ素化学ジャーナル 15、201（1980）［M.Seguin et al.,“Action de CF3 Sur Des Aziridines Ｎ−Substituees",J.Fl uorine Chem．15,201（1980）］；ダブリュー．バーネットの報告“Ｎ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類：カルバニオンのフッ素化に有用な試薬”、米国化 学会誌、106、452（1984）［W.Barnette“Ｎ−Fluoro−Ｎ−alkylsulfonamides:Useful Reagents for the Fluorination of Carbanions"J.Am.Chem.Soc．106,452（1984）］；および米国特許第4,900,867号明細書は、Ｎ−フルオロ−Ｎ−ネオペンチル−ｐ−トルエンスルホンアミドのようなＮ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類がカルバニオンの炭素原子部位でのフッ素化に有用であることを教示している。エス．リーらの報告“有機金属系中中間体を経由する（保持を含む）アルケニルフルオリド類の立体特異性合成”、米国化学会誌、108、2445（1986）［S.Lee et al.,“Stereospoecific Synthesis of Alkenyl Fluorides（with Retention）via Organometallic Intermediates,J.Am.Chem. Soc．108,2445（1986）］は、Ｎ−tert−ブチル−Ｎ−フルオロベンゼンスルホンアミドのようなＮ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類がアルケニル・イオジド類のフッ素化に有用であることを教示している。Ｎ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類は合成時にそれを単離するのが困難であり、カラムクロマトグラフィーまたは低圧での蒸留が必要であり、また有機金属化合物または強い塩基性アニオン類はそれからのHFのβ−脱離を誘起するので、この試薬は使用が不便である。
米国特許第4,828,764号明細書；ジェー．フォロポーロス，ジュニアらの報告“ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）イミド、（CF3SO2）2NHの合成、性質および反応”、無機化学、23、3720（1984）［J.Foropoulos,Jr.et al.,“Synthesis,Properties,and Reactions of Bis（（trifluoromethyl）sulfonyl）imide,（CF3SO2）2NH",Inorg,Chem.，23,,3720（1984）］；エス．シンらの報告“Ｎ−フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類：注目すべき新しいフッ素化試薬”、米国化学会誌、109、7194（1987）［S.Singh et al.,“Ｎ−Fluoroperfluoroalkylsulfonimides:Remarkable New Fluorination Reagents","J.Am.Chem.Soc．10 9,7194（1987）］；ジー．レスナッチらの報告“Ｎ−フルオロビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］イミド：機能性カルボニル化合物の有効なα−フッ素化剤”、有機化学会誌、56、4952（1991）［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）］；およびデー．デスマルトウらの報告“Ｎ−フルオロ−Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド−改良合成法”、フッ素 化学ジャーナル、52、７（1991）［D.Desmarteau et al.,“Ｎ−Fluoro−Ｎ−Bis（trifluoromethanesulfonyl）imide−An Improved Synthesis",J.Fluorine Che m．52,7（1991）］は、Ｎ−フルオロ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドのようなＮ−フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類が有機化合物のフッ素化に有用なことを教示している。残念ながら、Ｎ−フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類はその製造のために５工程の合成が必要であり、それらは非常に吸湿性であり、それらはベンゼンまたはトルエンのような芳香族溶媒と反応するので、このような溶媒と一緒に用いることができず、そしてそれらはガラスと反応するので特別の取扱いを必要とするので不利である。
エフ．デービスらの報告“Ｎ−フルオロ−ｏ−ベンゼンジスルホンイミド：有用な新しいフッ素化試薬”、テ トラヘドロン レタース、32（13）、1631（1991）［F.Davis et al.,“Ｎ−Fluoro−ｏ−benzenedisulfonimide:A Useful New Fluorinating Reagent",Tetrahe dron Letters，32（13）,1631（1991）］は、Ｎ−フルオロ−ｏ−ベンゼンスルホンイミドがエノレート類およびカルバニオン類のフッ素化に有用なことを教示している。
Ｎ−フルオロ−ｐ−フルオロ−ベンゼンスルホンイミドはデー．バートンらの報告、化学会誌．パーキン．ト ランスアクション．１、732（1974）［D.Barton et al.,J.Chem.Soc.Perkin Trans.１,732（1974）］から知られているが、この文献にはＮ−フルオロ−ｐ−フルオロ−ベンゼンスルホンイミドの何等かの利用についての教示はない。
かくして、この技術分野では、製造が容易で、反応性の小さい求核性化合物をフッ素化する新しい求電子性フッ素化剤に対する需要が存在していた。かかる需要は、本出願と共通に譲渡された1992年２月28日に出願されている米国特許出願第843,692号明細書中に開示されている新規なフッ素化剤によって大部分適えられた。驚くべきことに、これらＮ−フルオロスルホンイミド類（下記の式１参照）は、取扱いが安全で、入手が容易で、芳香族化合物からカルバニオンまでの範囲の求核性化合物をフッ素化する能力を併せ持つ求電子性フッ素化剤として挙動することが見いだされた。
以前の技術では、Ｎ−フルオロスルホンイミド類は基本的に二つの方法により合成された。一つの方法では、Ｎ−フルオロスルホンイミド類をそのイミド類の直接フッ素化により合成した。この直接フッ素化は次式により示される。
1. R102S−NH−S02R2＋F2→R102S−Ｎ−FS02R2＋HF
この式から分るように、フッ素はイミド水素を置換してＮ−フルオロイミドと副生物としてのフッ化水素（HF）を生成させる。この方法は、HFが非常に有害な副生物なので、相当に不利である。もう一つの方法として、アール．イー．バンクス（R.E.Banks）らはペルフルオロ−［Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］のナトリウム誘導体を純粋な溶媒・アセトニトリル中でフッ素化することによるペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド（III）の合成を開示している。バンクスらはまた、理論的には、（CF3SO2）2NHはそのナトリウム塩（CF3SO2）2NNaを経て（CF3SO2）2NHに変えることができるかも知れないことに言及している。
この新規なフッ素化用化合物類および上述の製造法があるにも拘らず、この分野では、加工および取扱い上の必要条件、環境汚染および商業的製造法に関連する費用を減らした改良された合成法の進歩がまだなお求められている。このような進歩が本発明によって提供される。
発明の要約
本発明は、有効な溶媒の存在下でスルホンイミドの金属塩とフッ素を反応させて、次式で示されるようにＮ−フルオロスルホンイミドと金属フッ化物を生成させることによりこの技術を改善した。
この反応成分のフッ素は同位元素（例えば、放射性フッ素:18F）またはフッ素の同位体混合物であってもよい。反応式２において、Ｍはアルカリ金属であり、望ましくはLi、ＫまたはNaであり、そして最も望ましいのはNaである。
反応式２において（また、前記の反応式１においても）、R1およびR2は、独立に、未置換の、またはC1〜C6−アルキル、C1〜C6−アルコキシ、C1〜C6−アルキルスルホニル、C1〜C6−ペルフルオロアルキルスルホニル、C1〜C6−モノ−〜ペル−フルオロアルキル、シアノ、フルオロ、クロロまたはブロモ基で置換されたフェニルまたはナフチル基であることができ、またナトリウム、カリウムまたはリチウムから選ばれた金属である。
用いられる反応成分のスルホンイミドは次の式：
を持つこともできる。ただし、上記の式においてＸはハロゲン、ニトロ、C1〜C6−アルキル、C1〜C6−アルコキシまたはハロゲン化C1〜C6−アルキルから選ばれ、そして、望ましくはＨ、Cl、Br、Ｆ、C1〜C3−アルキル、C1〜C3−アルコキシまたはペルフルオロアルキル（C1〜C3）から選ばれる。この式で、ｎは０から４の整数であり、そして、望ましくはｎは１から約４の範囲にある。更に望ましくは、ｎは２から約４の範囲にあり、最も望ましいのは４に等しい。
上記の化学式を有する化合物の合成については、デービスらの報告、テトラヘドロン レタース、32、No.13,1631〜1634（1991）を参照されたい。この文献を本明細書で引用、参照するものとする、
本明細書で用いられている“有効な”溶媒は水または水／有機溶媒混合物であり、その溶媒混合物の少くとも10％（容量／容量）は水である。水が存在すると、反応式２の反応成分・スルホンイミドの溶解度が有意に増加する。この方法は、有機溶媒の全部または一部が水で置換えられることで溶媒のコストが低下するので、有意なコスト的利点を有する。この方法は、その反応が副生物として危険なHFを避けているので、有利である。加えて、この方法は従来技術の方法より高い収率でより純度の高いフルオロイミドを製造することを可能にする。
用いることができる有機溶媒は反応条件で反応試薬を十分可溶化する溶媒である。望ましい有機溶媒はアセトニトリルである。水およびアセトニトリル以外の他の溶媒にプロピオニトリル、酢酸、メタノールおよびそれらの混合物がある。
望ましい実施態様では、溶媒混合物の少くとも約25％が水であり、より望ましくは少くとも約40％が水である。より望ましい態様では、その溶媒混合物は少くとも約50％の水を含んでなり、そして、特に望ましくはその溶媒混合物は少くとも約65％の水を含んでなる。特に望ましい態様では、その溶媒混合物は少くとも約75％から約99％の水を含んでなり、えり抜きの溶媒は99％以上の水を含むか、または100％の水である。
本発明の１つの望ましい態様は、反応式２のR1およびR2が同一で、望ましくは未置換の、または置換されたフェニル基である場合である。置換基はアルキル基に１〜４個の炭素原子を含む、アルキル、アルコキシ、アルキルスルホニル、ペルフルオロアルキルスルホニル、モノ−〜ペル−フルオロアルキル基である。アルキル基の例はメチル、エチル、ｎ−プロピルおよびイソプロピル基であり；望ましい例はメチルおよびエチル基であり；アルコキシ基の例はメトキシおよびエトキシ基であり；アルキルスルホニル基の例はメチルスルホニルおよびエチルスルホニル基であり；ペルフルオロアルキルスルホニル基の例はトリフルオロメチルスルホニル基およびペンタフルオロエチルスルホニル基であり；フルオロアルキル基の例はフルオロエチル、1,1−ジフルオロエチル、1,2−ジフルオロエチル、1,1,1−トリフルオロエチル、1,1,2,2−テトラフルオロエチル、ペルフルオロエチルおよびトリフルオロメチル基である。R1およびR2は一つまたはそれ以上の置換基、望ましくは一つまたは二つの置換基を持つことができる。式Ｉの化合物のより望ましい基は未置換の、またはC1〜C6−アルキル、ペルフルオロアルキル、シアノ、Ｆ、ClまたはBrで置換されたフェニル基である。望ましい置換基の群はC1〜C6−アルキル、トリフルオロメチル、シアノ、Ｆ、ClまたはBrであり、そしてＭはナトリウムである。
式Ｉの化合物の例はＮ−フルオロ−ｐ−メトキシ−、Ｎ−フルオロ−ｐ−エトキシ−、Ｎ−フルオロ−ｐ−メチル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−トリフルオロメチル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−エチル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−メチルスルホニル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−ペルフルオロエチルスルホニル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−シアノ−、Ｎ−フルオロ−ｐ−クロロ−およびＮ−フルオロ−ｐ−ブロモ−ベンゼンスルホンイミド、Ｎ−フルオロ−ｐ−フルオロベンゼンスルホンイミドである。
最も望ましい実施態様はR1およびR2が共にフェニル基の場合であり、その時反応式ＩはＮ−フルオロベンゼンスルホンイミド（NFSi）を示す。
反応式１では、Ｎ−フルオロスルホンイミド類を合成するフッ素化法にはスルホンイミド類の直接フッ素化法が用いられる［ディファーディングらの報告“Ｎ−フルオロ−ベンゼンスルホンイミド−求電子的フッ素化用の実用的試薬”、シンレット、３月号、1991年、187〜189頁（Differding et al.,“Ｎ−Fluoro−Benzene Sulfonimide−Ａ Practical Reagent for Electrophilic Fluorination",SYNLETT,March 1991,187〜189）を参照されたい］。この方法は副生物としてHFを生成させる。その酸性を中和するために、フッ素化前に反応系にフッ化ナトリウムが加えられる。フッ化ナトリウムはHFを吸収して比較的害の少ない塩であるフッ化水素ナトリウム（NaHF2）を生成させる。この方法は、低温（−40℃）でフッ素ガスと反応しないＲ−11、Ｒ−113または他のクロロフルオロカーボン等の溶媒類中でうまく行われる。これらの溶媒はHFと錯体を生成しないからである。
アセトニトリルを用いるF2によるフッ素化は二つの経路でHFを生成させる。CH3CNそれ自身は、比較的少量であっても、F2と反応し、そして（Ｎ−フルオロスルホンイミドとの反応の場合のように）置換可能な水素を有する任意の有機化合物と反応するであろう。問題は、アセトニトリルがHFと錯体を形成することから生じる。生成した錯体は非常に安定であるため、希望する生成物からアセトニトリル/HF錯体を蒸留で分離するのは、生成物に有害な効果を及ぼすことなしには、事実上不可能である。本発明者らは、NaFがアセトニトリル中で作用する場合、HFの捕捉剤として有効でないことを見いだした（即ち、アセトニトリル/HF作体はHFがNaFと生成する錯体より強いのである。）
本発明の方法では、しばしば収率を低下させるところの不必要な精製工程が避けられる。例えば、反応式１のフッ素化反応は、実質的に純粋な生成物を得るには、再結晶による精製を恐らく必要とするであろう。通常、再結晶は製品収率を10〜15％低下させる。
ディファーディングにより報告された、純アセトニトリル中での直接フッ素化法をスケールアップする時に遭遇するもう一つの欠点は、製品収率が低いことである（約0.25モル規模の実験での収率は、通常、約45〜50％である）。本発明者らは、この問題は反応媒体中でHFの濃度が増すことに因ると考えるが、この理由から、この方法がフルオロイミドを商業的な量で製造するために使用できるかどうかは疑わしい。
しかし、これらの問題を回避してこれら化合物を製造する新規の方法が提示されたのである。フッ素をスルホンイミドのナトリウム塩と反応させると（反応式２を参照されたい）、HFが殆ど生成しないか、または全く生成せず、そして、事実、HF捕捉剤であるフッ化ナトリウムが副生物となる。これはスルホンイミドの他のアルカリ金属塩にとっても真である。
この方法は次の幾つかの利点をもたらす：
1. Ｎ−フルオロスルホンイミド類が、HFを除去するために時間を消費することなく、そして困難な精製法を用いることなしに、有機溶媒／水混合物および水中で合成できる。
2. 生成物は、濃厚な溶液中で反応を行うことができるので、より迅速に、より経済的に製造できる（注：本発明者らは、純アセトニトリル中での直接フッ素化法より小さい反応容器中で、はるかに大きいバッチでＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを製造した）。
3. フッ化水素（HF）を含有する、危険で廃棄に費用のかかる廃棄物が避けられる。
4. この新規の方法を用いて、（90％のように高い）Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドの収率が得られた。
5. 更に、Ｎ−フルオロスルホンイミドのナトリウム塩が水に溶けるので、水中でＮ−フルオロスルホンイミドを合成できる。アリールスルホンイミド類は水に不溶である傾向があり、従って、より高価で、場合により毒性があり、何等かの方法（例えば、蒸留）によって回収しなければならない有機溶媒中で合成されなければならない。
これらの化合物を水中で合成する主な利点は、このフルオロイミドの単離が非常に単純化されることである。Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドは水に不溶であり、それ故回収は濾過、水洗および乾燥で行わうことができる。この方法を用いることにより、実験室で90％の収率が達成された。
また、Ｎ−フルオロスルホンイミド類、特にＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドは、本発明の方法により、水中で０〜30℃、望ましくは15〜25℃において製造することができる。反応媒体を10％CH3CN/90％水のように混合すると、合成の温度−15℃もの低温にすることができる。CH3CN/H2O＝50/50を用いると、合成温度を約−20から約30℃の範囲にすることができる。
このイミドのナトリウム塩は、１モルの苛性ソーダと１モルのスルホンイミドと反応させることにより、即ち
R102SNHS02R2＋NaOH→R102SN（Na）S02R2＋H2O
なる反応で、またナトリウム・ベンゼンスルホンアミドとベンゼンスルホニルクロリドとの既知の反応［エヌ．エン．ディハノフ、一般化学雑誌、29、3602（N.N.Dyhanov,Zhur.Obschei Khim.,29、3602）］によって造ることができる。このイミド類の他の金属塩は、上記の方法により、例えば水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを用いて造ることができる。また、これら金属塩を造るその他の常用の方法も用いることができる。
実施例１
この実施例は、スルホンイミドのナトリウム塩を用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（16.0g、0.05モル）を10％容量／容量−水／アセトニトリル混合物150mLに溶解した。これを−10℃に冷却し、窒素中に10％のF2（容量／容量）を含む気体混合物を100cc/分の速度で加えた。１当量のフッ素を加えた。次いで、この反応混合物を乾固するまで蒸発させ、それを塩化メチレンに溶解し、濾別して不溶物（フッ化ナトリウム）を除去し、次いで乾固するまで蒸発させて13.5g（収率85.7％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例２（比較例）
この実施例は、従来技術であるディファーディングにより開示された方法によるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミド（5.95g）を50mLのアセトニトリルに溶解し、−23℃に冷却した。フッ化ナトリウム（8.4g）を加え、次いで窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を100cc/分の速度で、丁度30分かけて加えた。この反応液を乾固するまで蒸発させ、得られた固体を20mLのジエチルエーテルで２回洗浄した。この生成物を乾燥し、5.1g（収率81％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た；融点113〜117℃。
実施例３（比較例）
この実施例は、比較例２で用いた合成法のスケールアップの困難さを証明するものである。
ベンゼンスルホンイミド（29.7g、0.1モル）を200mLのアセトニトリルに溶解し、−38℃に冷却した。フッ化ナトリウム（21.0g）を加え、次いで窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）混合物を100cc/分の速度で加えた。２時間後（1.07当量のF2）にフッ素化を停止し、反応液を濾別し、次いで乾固するまで蒸発させた。得られた固体をジエチルエーテルで２回洗浄して不純物を除去し、次いで真空乾燥した。Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドの収率43.2％に相当する淡黄色の粉末（13.6g）が回収された。この収率は比較例２で得られた値より低い。
実施例４
この実施例は、50/50（容量／容量）水／アセトニトリル混合物を用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（16.0g、0.05モル）を50/50（容量／容量）水／アセトニトリル混合物150mLに溶解し、−８℃に冷却した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を混合している懸濁液に100cc/分の速度で加えた。1.65当量のフッ素を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して12.6g（収率79.8％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例５
この実施例は、90/10（容量／容量）水／アセトニトリル混合物を用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（16.0g、0.05モル）を水（90％）とアセトニトリル（10％；容量／容量）混合物20mLに溶解した。−５℃に冷却した後、窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を200cc/分の速度で加えた。1.8当量のF2を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して5.1g（収率94％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例６
この実施例は、100％の水を用い、共溶剤を用いない場合の、大きいスケールでのＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（63.8g）を400mLの水に溶解した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を300cc/分の速度で加えた。1.8当量のF2を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して56.0g（収率88.9％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例７
Ｎ−フルオロ−ｐ−クロロベンゼンスルホンイミドの合 成
ｐ−クロロベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（0.1モル）を水：アセトニトリルの60:40混合物500mLに溶解した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を、温度を０℃と５℃の間に保持しながら40cc/分の速度で加えた。１時間後、反応系を窒素でパージし、蒸発し、次いでアセトニトリルで処理して23.5g（収率61％）のＮ−フルオロ−ｐ−クロロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例８
Ｎ−フルオロ−ｐ−メチルベンゼンスルホンイミドの合 成
ｐ−メチルベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（9g;0.03モル）を150mLの水に溶解し、そのpHを５％NaOH水溶液で９に調整した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を、温度を25℃と30℃の間に保持しながら21cc/分の速度で加えた。30分後、反応系を窒素でパージし、次いで濾別して5.7g（収率70％）のＮ−フルオロ−ｐ−メチルベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例９
ベンゼンスルホンイミドのリチウムまたはカリウム塩を 用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成
実施例６で説明した方法を採用し、同様のモル比と濃度を用いてベンゼンスルホンイミドのリチウムまたはカリウム塩からＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを製造することができる。
実施例10
18 F−Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成
実施例６で用いたF2を18F含量の多いフッ素で置き換えれば、18F−Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドが得られる。
実施例11
Ｎ−フルオロ−ｏ−ベンゼンジスルホンイミドの合成
実施例６で説明した方法を採用し、同様のモル比と濃度を用い、ｏ−ベンゼンジスルホンイミドのナトリウム、リチウムまたはカリウム塩からＮ−フルオロ−ｏ−ベンゼンジスルホンイミドを製造することができる。
本発明はＮ−フルオロスルホンイミド類を合成する改良された方法に関する。Ｎ−フルオロスルホンイミドおよびその関連化合物はエノールエーテル類、芳香族化合物および有機金属化合物のような求核性有機化合物のフッ素化に用いることができる。
フッ素置換基は、新しい薬剤および農業用化学品の研究において、いよいよ重要な役割を演じるようになって来ているが、これは、フッ素置換基が目標分子の物理化学的性質および生物活性を改善するからである。これについては、例えば“フッ素化学の生物医学的側面”、エルスビアー・バイオメディカル・プレス社、1982年（BIOMEDICAL ASPECTS OF FLUORINE CHEMISTRY、Elsevier Biomedical Press、1982）を参照されたい。
求電子性フッ素化剤は温和な条件で目標分子にフッ素を導入することができる。窒素−フッ素結合を含むフッ素化剤は知られている。米国特許第5,003,074号明細書およびイー．ディファーディングらの報告“新しいフッ素化試薬−初めての対掌体選択性フッ素化反応”、テト ラヘドロン レタース、29（47）、6087（1988）［E.Differding et al.,“New Fluorinating Reagents−The First Enantioselective Fluorination Reaction",Tetrahedron Letters、29（47）,6087（1988）］は、カルボアニオンの選択的フッ素化におけるＮ−フルオロサルタム類の利用を教示している。Ｎ−フルオロサルタム類は、エノールエーテル類および芳香族化合物のような反応性の低い求核試薬をフッ素化するには反応性が不十分なので不利である。
より反応性の大きいＮ−Ｆ試薬はそのような求核試薬と反応することが知られているが、それらは他の欠点を持っている。シー．シャックらの報告“芳香族化合物とNF4BF4の置換および付加反応”、フッ素化学ジャーナ ル、18、363（1981）［C.Schack et al.,“Substitution and Addition Reactions of NF4BF4 with Aromatic Compounds",J.Fluorine Chem.,18,363（1981）］はNF4BF4が有用なフッ素化剤であることを教示しているが、NF4BF4の入手は困難である。
テー．ウメモトらの報告“Ｎ−フルオロピリジニウム・トリフレートおよびその類似試薬、ピリジン核とハロゲン原子との初めての安定な1:1塩類”、テトラヘドロ ン レタース、27（28）、3271（1986）［T.Umemoto et al.,“Ｎ−Fluoropyridinium Triflate and its Analogs,The First Stable 1:1 Salts of Pyridine Nucleus and Halogen Atom",Tetrahedron Le tters，27（28）,3271（1986）］およびテー．ウメモトらの報告“力と構造可変のフッ素化剤−Ｎ−フルオロピリジニウム塩系”、米国化学会誌、112、8563（1990）［T.Umemoto et al.,“Power and Structure−Variable Fluorinating Agents−The Ｎ−Fluoropyridinium Salt System",J.Am.Chem.Soc．112,8563（1990）］は、Ｎ−フルオロピリジニウム塩が有用なフッ素化剤であることを教示しているが、これらは、残念ながら、カルバニオン系求核性試薬と副反応を起こす。
アール．バンクスらの報告“Ｎ−ハロゲン化化合物−第二報−ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジン）−メタンスルホンアミド］−強力な新しい求電子フッ素化剤”、フッ素化学ジャーナル、46、297（1990）［R.Banks et al.,“Ｎ−Halogeno Compounds−Part II−Perfluoro−［Ｎ−fluoro−Ｎ−（４−pyridyl）−methanesulphonamide］−Ａ Powerful New Electrophilic Fluorinating Agents",J.Fluorine Che m，46,297（1990）］は、ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］が有用なフッ素化剤であることを教示している。残念ながら、ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］の合成は少くとも６工程を含み、ペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］はベンゼンまたはトルエンと反応するので、このような芳香族溶媒と一緒に用いることができない。
Ｎ−フルオロスルホンイミド類はフッ素化剤として有用であることは知られている。例えば、米国特許第4,479,901号明細書；エム．セグアンらの報告“Ｎ−置換アジリジンに対するCF3の作用”、フッ素化学ジャーナル 15、201（1980）［M.Seguin et al.,“Action de CF3 Sur Des Aziridines Ｎ−Substituees",J.Fl uorine Chem．15,201（1980）］；ダブリュー．バーネットの報告“Ｎ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類：カルバニオンのフッ素化に有用な試薬”、米国化 学会誌、106、452（1984）［W.Barnette“Ｎ−Fluoro−Ｎ−alkylsulfonamides:Useful Reagents for the Fluorination of Carbanions"J.Am.Chem.Soc．106,452（1984）］；および米国特許第4,900,867号明細書は、Ｎ−フルオロ−Ｎ−ネオペンチル−ｐ−トルエンスルホンアミドのようなＮ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類がカルバニオンの炭素原子部位でのフッ素化に有用であることを教示している。エス．リーらの報告“有機金属系中中間体を経由する（保持を含む）アルケニルフルオリド類の立体特異性合成”、米国化学会誌、108、2445（1986）［S.Lee et al.,“Stereospoecific Synthesis of Alkenyl Fluorides（with Retention）via Organometallic Intermediates,J.Am.Chem. Soc．108,2445（1986）］は、Ｎ−tert−ブチル−Ｎ−フルオロベンゼンスルホンアミドのようなＮ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類がアルケニル・イオジド類のフッ素化に有用であることを教示している。Ｎ−フルオロ−Ｎ−アルキルスルホンアミド類は合成時にそれを単離するのが困難であり、カラムクロマトグラフィーまたは低圧での蒸留が必要であり、また有機金属化合物または強い塩基性アニオン類はそれからのHFのβ−脱離を誘起するので、この試薬は使用が不便である。
米国特許第4,828,764号明細書；ジェー．フォロポーロス，ジュニアらの報告“ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）イミド、（CF3SO2）2NHの合成、性質および反応”、無機化学、23、3720（1984）［J.Foropoulos,Jr.et al.,“Synthesis,Properties,and Reactions of Bis（（trifluoromethyl）sulfonyl）imide,（CF3SO2）2NH",Inorg,Chem.，23,,3720（1984）］；エス．シンらの報告“Ｎ−フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類：注目すべき新しいフッ素化試薬”、米国化学会誌、109、7194（1987）［S.Singh et al.,“Ｎ−Fluoroperfluoroalkylsulfonimides:Remarkable New Fluorination Reagents","J.Am.Chem.Soc．10 9,7194（1987）］；ジー．レスナッチらの報告“Ｎ−フルオロビス［（トリフルオロメチル）スルホニル］イミド：機能性カルボニル化合物の有効なα−フッ素化剤”、有機化学会誌、56、4952（1991）［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）］；およびデー．デスマルトウらの報告“Ｎ−フルオロ−Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド−改良合成法”、フッ素 化学ジャーナル、52、７（1991）［D.Desmarteau et al.,“Ｎ−Fluoro−Ｎ−Bis（trifluoromethanesulfonyl）imide−An Improved Synthesis",J.Fluorine Che m．52,7（1991）］は、Ｎ−フルオロ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドのようなＮ−フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類が有機化合物のフッ素化に有用なことを教示している。残念ながら、Ｎ−フルオロペルフルオロアルキルスルホンイミド類はその製造のために５工程の合成が必要であり、それらは非常に吸湿性であり、それらはベンゼンまたはトルエンのような芳香族溶媒と反応するので、このような溶媒と一緒に用いることができず、そしてそれらはガラスと反応するので特別の取扱いを必要とするので不利である。
エフ．デービスらの報告“Ｎ−フルオロ−ｏ−ベンゼンジスルホンイミド：有用な新しいフッ素化試薬”、テ トラヘドロン レタース、32（13）、1631（1991）［F.Davis et al.,“Ｎ−Fluoro−ｏ−benzenedisulfonimide:A Useful New Fluorinating Reagent",Tetrahe dron Letters，32（13）,1631（1991）］は、Ｎ−フルオロ−ｏ−ベンゼンスルホンイミドがエノレート類およびカルバニオン類のフッ素化に有用なことを教示している。
Ｎ−フルオロ−ｐ−フルオロ−ベンゼンスルホンイミドはデー．バートンらの報告、化学会誌．パーキン．ト ランスアクション．１、732（1974）［D.Barton et al.,J.Chem.Soc.Perkin Trans.１,732（1974）］から知られているが、この文献にはＮ−フルオロ−ｐ−フルオロ−ベンゼンスルホンイミドの何等かの利用についての教示はない。
かくして、この技術分野では、製造が容易で、反応性の小さい求核性化合物をフッ素化する新しい求電子性フッ素化剤に対する需要が存在していた。かかる需要は、本出願と共通に譲渡された1992年２月28日に出願されている米国特許出願第843,692号明細書中に開示されている新規なフッ素化剤によって大部分適えられた。驚くべきことに、これらＮ−フルオロスルホンイミド類（下記の式１参照）は、取扱いが安全で、入手が容易で、芳香族化合物からカルバニオンまでの範囲の求核性化合物をフッ素化する能力を併せ持つ求電子性フッ素化剤として挙動することが見いだされた。
以前の技術では、Ｎ−フルオロスルホンイミド類は基本的に二つの方法により合成された。一つの方法では、Ｎ−フルオロスルホンイミド類をそのイミド類の直接フッ素化により合成した。この直接フッ素化は次式により示される。
1. R102S−NH−S02R2＋F2→R102S−Ｎ−FS02R2＋HF
この式から分るように、フッ素はイミド水素を置換してＮ−フルオロイミドと副生物としてのフッ化水素（HF）を生成させる。この方法は、HFが非常に有害な副生物なので、相当に不利である。もう一つの方法として、アール．イー．バンクス（R.E.Banks）らはペルフルオロ−［Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド］のナトリウム誘導体を純粋な溶媒・アセトニトリル中でフッ素化することによるペルフルオロ−［Ｎ−フルオロ−Ｎ−（４−ピリジル）−メタンスルホンアミド（III）の合成を開示している。バンクスらはまた、理論的には、（CF3SO2）2NHはそのナトリウム塩（CF3SO2）2NNaを経て（CF3SO2）2NHに変えることができるかも知れないことに言及している。
この新規なフッ素化用化合物類および上述の製造法があるにも拘らず、この分野では、加工および取扱い上の必要条件、環境汚染および商業的製造法に関連する費用を減らした改良された合成法の進歩がまだなお求められている。このような進歩が本発明によって提供される。
発明の要約
本発明は、有効な溶媒の存在下でスルホンイミドの金属塩とフッ素を反応させて、次式で示されるようにＮ−フルオロスルホンイミドと金属フッ化物を生成させることによりこの技術を改善した。
反応式２において（また、前記の反応式１においても）、R1およびR2は、独立に、未置換の、またはC1〜C6−アルキル、C1〜C6−アルコキシ、C1〜C6−アルキルスルホニル、C1〜C6−ペルフルオロアルキルスルホニル、C1〜C6−モノ−〜ペル−フルオロアルキル、シアノ、フルオロ、クロロまたはブロモ基で置換されたフェニルまたはナフチル基であることができ、またナトリウム、カリウムまたはリチウムから選ばれた金属である。
用いられる反応成分のスルホンイミドは次の式：
上記の化学式を有する化合物の合成については、デービスらの報告、テトラヘドロン レタース、32、No.13,1631〜1634（1991）を参照されたい。この文献を本明細書で引用、参照するものとする、
本明細書で用いられている“有効な”溶媒は水または水／有機溶媒混合物であり、その溶媒混合物の少くとも10％（容量／容量）は水である。水が存在すると、反応式２の反応成分・スルホンイミドの溶解度が有意に増加する。この方法は、有機溶媒の全部または一部が水で置換えられることで溶媒のコストが低下するので、有意なコスト的利点を有する。この方法は、その反応が副生物として危険なHFを避けているので、有利である。加えて、この方法は従来技術の方法より高い収率でより純度の高いフルオロイミドを製造することを可能にする。
用いることができる有機溶媒は反応条件で反応試薬を十分可溶化する溶媒である。望ましい有機溶媒はアセトニトリルである。水およびアセトニトリル以外の他の溶媒にプロピオニトリル、酢酸、メタノールおよびそれらの混合物がある。
望ましい実施態様では、溶媒混合物の少くとも約25％が水であり、より望ましくは少くとも約40％が水である。より望ましい態様では、その溶媒混合物は少くとも約50％の水を含んでなり、そして、特に望ましくはその溶媒混合物は少くとも約65％の水を含んでなる。特に望ましい態様では、その溶媒混合物は少くとも約75％から約99％の水を含んでなり、えり抜きの溶媒は99％以上の水を含むか、または100％の水である。
本発明の１つの望ましい態様は、反応式２のR1およびR2が同一で、望ましくは未置換の、または置換されたフェニル基である場合である。置換基はアルキル基に１〜４個の炭素原子を含む、アルキル、アルコキシ、アルキルスルホニル、ペルフルオロアルキルスルホニル、モノ−〜ペル−フルオロアルキル基である。アルキル基の例はメチル、エチル、ｎ−プロピルおよびイソプロピル基であり；望ましい例はメチルおよびエチル基であり；アルコキシ基の例はメトキシおよびエトキシ基であり；アルキルスルホニル基の例はメチルスルホニルおよびエチルスルホニル基であり；ペルフルオロアルキルスルホニル基の例はトリフルオロメチルスルホニル基およびペンタフルオロエチルスルホニル基であり；フルオロアルキル基の例はフルオロエチル、1,1−ジフルオロエチル、1,2−ジフルオロエチル、1,1,1−トリフルオロエチル、1,1,2,2−テトラフルオロエチル、ペルフルオロエチルおよびトリフルオロメチル基である。R1およびR2は一つまたはそれ以上の置換基、望ましくは一つまたは二つの置換基を持つことができる。式Ｉの化合物のより望ましい基は未置換の、またはC1〜C6−アルキル、ペルフルオロアルキル、シアノ、Ｆ、ClまたはBrで置換されたフェニル基である。望ましい置換基の群はC1〜C6−アルキル、トリフルオロメチル、シアノ、Ｆ、ClまたはBrであり、そしてＭはナトリウムである。
式Ｉの化合物の例はＮ−フルオロ−ｐ−メトキシ−、Ｎ−フルオロ−ｐ−エトキシ−、Ｎ−フルオロ−ｐ−メチル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−トリフルオロメチル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−エチル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−メチルスルホニル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−ペルフルオロエチルスルホニル−、Ｎ−フルオロ−ｐ−シアノ−、Ｎ−フルオロ−ｐ−クロロ−およびＮ−フルオロ−ｐ−ブロモ−ベンゼンスルホンイミド、Ｎ−フルオロ−ｐ−フルオロベンゼンスルホンイミドである。
最も望ましい実施態様はR1およびR2が共にフェニル基の場合であり、その時反応式ＩはＮ−フルオロベンゼンスルホンイミド（NFSi）を示す。
反応式１では、Ｎ−フルオロスルホンイミド類を合成するフッ素化法にはスルホンイミド類の直接フッ素化法が用いられる［ディファーディングらの報告“Ｎ−フルオロ−ベンゼンスルホンイミド−求電子的フッ素化用の実用的試薬”、シンレット、３月号、1991年、187〜189頁（Differding et al.,“Ｎ−Fluoro−Benzene Sulfonimide−Ａ Practical Reagent for Electrophilic Fluorination",SYNLETT,March 1991,187〜189）を参照されたい］。この方法は副生物としてHFを生成させる。その酸性を中和するために、フッ素化前に反応系にフッ化ナトリウムが加えられる。フッ化ナトリウムはHFを吸収して比較的害の少ない塩であるフッ化水素ナトリウム（NaHF2）を生成させる。この方法は、低温（−40℃）でフッ素ガスと反応しないＲ−11、Ｒ−113または他のクロロフルオロカーボン等の溶媒類中でうまく行われる。これらの溶媒はHFと錯体を生成しないからである。
アセトニトリルを用いるF2によるフッ素化は二つの経路でHFを生成させる。CH3CNそれ自身は、比較的少量であっても、F2と反応し、そして（Ｎ−フルオロスルホンイミドとの反応の場合のように）置換可能な水素を有する任意の有機化合物と反応するであろう。問題は、アセトニトリルがHFと錯体を形成することから生じる。生成した錯体は非常に安定であるため、希望する生成物からアセトニトリル/HF錯体を蒸留で分離するのは、生成物に有害な効果を及ぼすことなしには、事実上不可能である。本発明者らは、NaFがアセトニトリル中で作用する場合、HFの捕捉剤として有効でないことを見いだした（即ち、アセトニトリル/HF作体はHFがNaFと生成する錯体より強いのである。）
本発明の方法では、しばしば収率を低下させるところの不必要な精製工程が避けられる。例えば、反応式１のフッ素化反応は、実質的に純粋な生成物を得るには、再結晶による精製を恐らく必要とするであろう。通常、再結晶は製品収率を10〜15％低下させる。
ディファーディングにより報告された、純アセトニトリル中での直接フッ素化法をスケールアップする時に遭遇するもう一つの欠点は、製品収率が低いことである（約0.25モル規模の実験での収率は、通常、約45〜50％である）。本発明者らは、この問題は反応媒体中でHFの濃度が増すことに因ると考えるが、この理由から、この方法がフルオロイミドを商業的な量で製造するために使用できるかどうかは疑わしい。
しかし、これらの問題を回避してこれら化合物を製造する新規の方法が提示されたのである。フッ素をスルホンイミドのナトリウム塩と反応させると（反応式２を参照されたい）、HFが殆ど生成しないか、または全く生成せず、そして、事実、HF捕捉剤であるフッ化ナトリウムが副生物となる。これはスルホンイミドの他のアルカリ金属塩にとっても真である。
この方法は次の幾つかの利点をもたらす：
1. Ｎ−フルオロスルホンイミド類が、HFを除去するために時間を消費することなく、そして困難な精製法を用いることなしに、有機溶媒／水混合物および水中で合成できる。
2. 生成物は、濃厚な溶液中で反応を行うことができるので、より迅速に、より経済的に製造できる（注：本発明者らは、純アセトニトリル中での直接フッ素化法より小さい反応容器中で、はるかに大きいバッチでＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを製造した）。
3. フッ化水素（HF）を含有する、危険で廃棄に費用のかかる廃棄物が避けられる。
4. この新規の方法を用いて、（90％のように高い）Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドの収率が得られた。
5. 更に、Ｎ−フルオロスルホンイミドのナトリウム塩が水に溶けるので、水中でＮ−フルオロスルホンイミドを合成できる。アリールスルホンイミド類は水に不溶である傾向があり、従って、より高価で、場合により毒性があり、何等かの方法（例えば、蒸留）によって回収しなければならない有機溶媒中で合成されなければならない。
これらの化合物を水中で合成する主な利点は、このフルオロイミドの単離が非常に単純化されることである。Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドは水に不溶であり、それ故回収は濾過、水洗および乾燥で行わうことができる。この方法を用いることにより、実験室で90％の収率が達成された。
また、Ｎ−フルオロスルホンイミド類、特にＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドは、本発明の方法により、水中で０〜30℃、望ましくは15〜25℃において製造することができる。反応媒体を10％CH3CN/90％水のように混合すると、合成の温度−15℃もの低温にすることができる。CH3CN/H2O＝50/50を用いると、合成温度を約−20から約30℃の範囲にすることができる。
このイミドのナトリウム塩は、１モルの苛性ソーダと１モルのスルホンイミドと反応させることにより、即ち
R102SNHS02R2＋NaOH→R102SN（Na）S02R2＋H2O
なる反応で、またナトリウム・ベンゼンスルホンアミドとベンゼンスルホニルクロリドとの既知の反応［エヌ．エン．ディハノフ、一般化学雑誌、29、3602（N.N.Dyhanov,Zhur.Obschei Khim.,29、3602）］によって造ることができる。このイミド類の他の金属塩は、上記の方法により、例えば水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを用いて造ることができる。また、これら金属塩を造るその他の常用の方法も用いることができる。
実施例１
この実施例は、スルホンイミドのナトリウム塩を用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（16.0g、0.05モル）を10％容量／容量−水／アセトニトリル混合物150mLに溶解した。これを−10℃に冷却し、窒素中に10％のF2（容量／容量）を含む気体混合物を100cc/分の速度で加えた。１当量のフッ素を加えた。次いで、この反応混合物を乾固するまで蒸発させ、それを塩化メチレンに溶解し、濾別して不溶物（フッ化ナトリウム）を除去し、次いで乾固するまで蒸発させて13.5g（収率85.7％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例２（比較例）
この実施例は、従来技術であるディファーディングにより開示された方法によるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミド（5.95g）を50mLのアセトニトリルに溶解し、−23℃に冷却した。フッ化ナトリウム（8.4g）を加え、次いで窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を100cc/分の速度で、丁度30分かけて加えた。この反応液を乾固するまで蒸発させ、得られた固体を20mLのジエチルエーテルで２回洗浄した。この生成物を乾燥し、5.1g（収率81％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た；融点113〜117℃。
実施例３（比較例）
この実施例は、比較例２で用いた合成法のスケールアップの困難さを証明するものである。
ベンゼンスルホンイミド（29.7g、0.1モル）を200mLのアセトニトリルに溶解し、−38℃に冷却した。フッ化ナトリウム（21.0g）を加え、次いで窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）混合物を100cc/分の速度で加えた。２時間後（1.07当量のF2）にフッ素化を停止し、反応液を濾別し、次いで乾固するまで蒸発させた。得られた固体をジエチルエーテルで２回洗浄して不純物を除去し、次いで真空乾燥した。Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドの収率43.2％に相当する淡黄色の粉末（13.6g）が回収された。この収率は比較例２で得られた値より低い。
実施例４
この実施例は、50/50（容量／容量）水／アセトニトリル混合物を用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（16.0g、0.05モル）を50/50（容量／容量）水／アセトニトリル混合物150mLに溶解し、−８℃に冷却した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を混合している懸濁液に100cc/分の速度で加えた。1.65当量のフッ素を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して12.6g（収率79.8％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例５
この実施例は、90/10（容量／容量）水／アセトニトリル混合物を用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（16.0g、0.05モル）を水（90％）とアセトニトリル（10％；容量／容量）混合物20mLに溶解した。−５℃に冷却した後、窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を200cc/分の速度で加えた。1.8当量のF2を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して5.1g（収率94％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例６
この実施例は、100％の水を用い、共溶剤を用いない場合の、大きいスケールでのＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成を証明するものである。
ベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（63.8g）を400mLの水に溶解した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を300cc/分の速度で加えた。1.8当量のF2を加えた後、反応を停止し、窒素でパージし、次いで濾別して56.0g（収率88.9％）のＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例７
Ｎ−フルオロ−ｐ−クロロベンゼンスルホンイミドの合 成
ｐ−クロロベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（0.1モル）を水：アセトニトリルの60:40混合物500mLに溶解した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を、温度を０℃と５℃の間に保持しながら40cc/分の速度で加えた。１時間後、反応系を窒素でパージし、蒸発し、次いでアセトニトリルで処理して23.5g（収率61％）のＮ−フルオロ−ｐ−クロロベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例８
Ｎ−フルオロ−ｐ−メチルベンゼンスルホンイミドの合 成
ｐ−メチルベンゼンスルホンイミドのナトリウム塩（9g;0.03モル）を150mLの水に溶解し、そのpHを５％NaOH水溶液で９に調整した。窒素中にフッ素を含む（10％容量／容量）気体混合物を、温度を25℃と30℃の間に保持しながら21cc/分の速度で加えた。30分後、反応系を窒素でパージし、次いで濾別して5.7g（収率70％）のＮ−フルオロ−ｐ−メチルベンゼンスルホンイミドを得た。
実施例９
ベンゼンスルホンイミドのリチウムまたはカリウム塩を 用いるＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成
実施例６で説明した方法を採用し、同様のモル比と濃度を用いてベンゼンスルホンイミドのリチウムまたはカリウム塩からＮ−フルオロベンゼンスルホンイミドを製造することができる。
実施例10
18 F−Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドの合成
実施例６で用いたF2を18F含量の多いフッ素で置き換えれば、18F−Ｎ−フルオロベンゼンスルホンイミドが得られる。
実施例11
Ｎ−フルオロ−ｏ−ベンゼンジスルホンイミドの合成
実施例６で説明した方法を採用し、同様のモル比と濃度を用い、ｏ−ベンゼンジスルホンイミドのナトリウム、リチウムまたはカリウム塩からＮ−フルオロ−ｏ−ベンゼンジスルホンイミドを製造することができる。
Claims (10)
- スルホンイミドのアルカリ金属塩とフッ素を水または少くとも10％（容量／容量）の水を含む有効な有機溶媒／水混合物の存在下で反応させることを含んでなる、Ｎ−フルオロスルホンイミド類の製造法。
- スルホンイミドのアルカリ金属塩が次式：
（式中、Ｍはナトリウム、カリウムまたはリチウムを表し、R1およびR2は、独立に、未置換の、または１から６の炭素原子を有するアルキル基、１から６の炭素原子を有するアルコキシ基、１から６の炭素原子を有するアルキルスルホニル基、１から６の炭素原子を有するペルフルオロアルキルスルホニル基、１から６の炭素原子を有するモノ−〜ペル−フルオロアルキル基、シアノ、フルオロ、クロロおよびブロモ基よりなる群から選ばれる少くとも一つの置換基で置換されたフェニルまたはナフチル基である。）
を有する錯体、または次式：
（式中、Ｘはハロゲン、ニトロ、C1〜C6アルキル、C1〜C6アルコキシまたはハロゲン化C1〜C8アルキルから選ばれ、ｎは０から４の整数である。）を
有する錯体の一つをである、請求の範囲第１項に記載の方法。 - R1とR2が同じである、請求の範囲第２項に記載の方法。
- R1およびR2が未置換の、または１から６の炭素原子を有するアルキル基、フルオロ、シアノ、クロロおよびブロモ基より成る群から選ばれる少くとも一つの置換基で置換されたフェニルまたはナフチル基である、請求の範囲第２項に記載の方法。
- 反応が水または水とアセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸およびメタノールから選ばれる少くとも一種の有機溶媒との混合物中で行われる、請求の範囲第１項に記載の方法。
- 溶媒混合物が少くとも25％（容量／容量）の水を含んでなる、請求の範囲第５項に記載の方法。
- 溶媒混合物が少くとも40％（容量／容量）の水を含んでなる、請求の範囲第５項に記載の方法。
- 溶媒混合物が少くとも75％から99％（容量 ／容量）の水を含んでなる，請求の範囲第５項に記載の方法。
- アルカリ金属がナトリウム、カリウムまたはリチウムから選ばれる、請求の範囲第１項から第８項に記載の方法。
- スルホンイミドと反応するフッ素の全部または一部が放射性フッ素（18F）である、請求の範囲第１項から第８項に記載の方法。
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