JP7131929B2 - イミダゾリドの製造方法 - Google Patents
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Description
また、含フッ素スルホン酸を一旦スルホン酸無水物へと変換する場合にも、反応によって生成する水のために使用する五酸化二リンが固化してしまい、撹拌やスルホン酸無水物の分離が困難になるという課題がある。
[1]
式(1)で表されるフッ素含有スルホン酸(A)と式(2)で表されるフッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)とを反応させて、前記フッ素含有スルホン酸(A)のフッ素含有基R1と同じ官能基がスルホニル基に結合した構造を有するスルホン酸イミダゾリドを製造する方法。
[2]
前記フッ素含有スルホン酸(A)が、式(3)、式(4)、又は式(5)で表される、[1]に記載の製造方法。
[3]
前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)が、式(6)、式(7)、又は式(8)で表される、[1]に記載の製造方法。
[4]
前記フッ素含有スルホン酸(A)に対する前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)の割合(モル比)が0.1~10である、[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]
前記フッ素含有スルホン酸(A)と前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)との反応を40~200℃で行う、[1]~[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]
前記フッ素含有スルホン酸(A)が式(3)で表される、[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]
前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)が式(9)、式(10)、又は式(11)で表される、[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[8]
前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)が、トリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロエタンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロブタンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロヘキサンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロ(2-エトキシエタン)スルホン酸イミダゾリド、ジフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド、5H-オクタフルオロ-3-オキサペンタンスルホン酸イミダゾリド、及び4H-オクタフルオロ-3-オキサペンタンスルホン酸イミダゾリドからなる群から選ばれる、[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
本実施形態のフッ素含有スルホン酸イミダゾリドの製造方法は、式(1)で表されるフッ素含有スルホン酸(A)と式(2)で表されるフッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)とを反応させて、前記フッ素含有スルホン酸(A)のフッ素含有基R1と同じ官能基がスルホニル基に結合した構造を有するスルホン酸イミダゾリドを製造する方法である。
まず、式(1)で表されるフッ素含有スルホン酸(A)について説明する。
フッ素含有基R1の炭素数は、2~13であることが好ましく、5~9であることがより好ましい。また、フッ素含有基R1における窒素、硫黄、及び酸素からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子は、酸素であることが好ましい。
上記のフッ素含有基は、炭素骨格に結合したフッ素原子を有し、その他に、H、N、O、Clが炭素骨格に結合していてもよい。
次に、式(2)で表されるフッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)について説明する。
フッ素含有基R2の炭素数は、1~13であることが好ましく、1~9であることがより好ましく、1~5であることが更に好ましい。また、フッ素含有基R2における窒素、硫黄、及び酸素からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子は、酸素であることが好ましい。
R3、R4、R5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R3、R4、R5は、炭素数が8個以内であることが好ましく、4個以内であることがより好ましく、H又はメチル基であることが特に好ましい。R4、R5が炭化水素基の場合は、R4、R5が結合してベンゼン環等の環を形成していてもよい。
本実施形態のフッ素含有スルホン酸イミダゾリドの製造を行う際のフッ素含有スルホン酸(A)に対するフッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)の割合(モル比:B/A)は、0.1~10の範囲であることが好ましく、より好ましくは1~8、更に好ましくは2~6である。0.1未満ではフッ素含有スルホン酸(A)の転化率が低くなり、10を超えるとフッ素含有スルホン酸(A)の濃度が希薄になるため、工業的生産に適さない。
本実施形態の製造方法によって得られたフッ素含有スルホン酸イミダゾリドは、フッ素含有化合物の合成中間体として有用であり、次の工程で、例えば、式(12)又は式(13)で表されるビニル基を有するスルホニルフルオライドへと変換することができる。例えば特開2004-18486号公報には、イミダゾリドをフッ酸で処理して式(12)で表されるスルホニルフルオライドへと変換する方法が記載されている。
窒素気流下、フッ素含有スルホン酸(A)として下記式(14)で表されるスルホン酸(2-(パーフルオロビニルオキシ)パーフルオロエタンスルホン酸)(以下、「化合物(14)」という)5.44gと、フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)としてトリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド14.30gとを混合し、80℃で4時間撹拌した後、エチレングリコールジメチルエーテルで希釈して下記測定条件にて19F-NMRで分析したところ、下記式(15)で表されるスルホン酸イミダゾリド(以下、「化合物(15)」という)の生成が確認された。化合物(14)と化合物(15)とのモル比率は、化合物(14)/化合物(15)=52/48であった。
[19F-NMR]
・測定条件
装置 :Bruker社製Avance500
観測核 :19F
観測周波数 :470MHz
パルス幅 :5μ秒
待ち時間 :3秒
積算回数 :16回
溶媒 :エチレングリコールジメチルエーテル
試料濃度 :20w/w%
化学シフト基準:C6F6(内部標準)-164.9ppm
・測定結果
化合物(14):δ(ppm):-135.1(1F)、-124.2(1F)、-118.6(2F)、-116.8(1F)、-84.7(2F)
化合物(15):δ(ppm):-136.8(1F)、-121.8(1F)、-114.6(2F)、-113.8(1F)、-82.8(2F)
実施例1と同様にして、窒素気流下、化合物(14)4.81gとトリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド27.78gとを混合し、80℃で4時間撹拌した後、エチレングリコールジメチルエーテルで希釈して19F-NMRで分析したところ、化合物(15)の生成が確認され、そのモル比率は化合物(14)/化合物(15)=40/60であった。
実施例1と同様にして、窒素気流下、化合物(14)7.97gとトリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド11.27gとを混合し、80℃で2時間30分撹拌した後、一部をサンプリングしてエチレングリコールジメチルエーテルで希釈し、19F-NMRで分析したところ、化合物(15)の生成が確認され、そのモル比率は化合物(14)/化合物(15)=64/36であった。
この反応液を100℃、0.1kPaで単蒸留を行ったところ、トリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリドの単一成分である留出液が4.01g得られた。蒸留残差に水30.01gとヘキサン60.36gとを加えて撹拌後、ヘキサン相を分離してエバポレーターにより濃縮したところ、化合物(15)を99.1質量%、トリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリドを0.9質量%含む液体3.05gが得られた。化合物(15)の含有量は3.02gであった。
窒素気流下、化合物(14)0.70g、イミダゾール0.20g、ジシクロヘキシルカルボジイミド1.04g、及びアセトニトリル4.05gを混合し、80℃で4時間撹拌した後、実施例1と同様にエチレングリコールジメチルエーテルで希釈して19F-NMRで分析したところ、化合物(15)の生成は確認できなかった。
窒素気流下、化合物(14)1.00g、カルボニルジイミダゾール0.58g、トリエチルアミン0.44g、及びアセトニトリル5.00gを混合し、80℃で4時間撹拌した後、実施例1と同様にエチレングリコールジメチルエーテルで希釈して19F-NMRで分析したところ、化合物(15)の生成は確認できなかった。
窒素気流下、トリフルオロメタンスルホン酸1.03g、イミダゾール0.68g、ジシクロヘキシルカルボジイミド3.11g、及びアセトニトリル4.99gを混合し、80℃で4時間撹拌した後、実施例1と同様にエチレングリコールジメチルエーテルで希釈して19F-NMRで分析したところ、トリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリドの生成は確認できなかった。
窒素気流下、トリフルオロメタンスルホン酸0.71g、カルボニルジイミダゾール0.66g、トリエチルアミン0.48g、及びアセトニトリル5.15gを混合し、80℃で4時間撹拌した後、実施例1と同様にエチレングリコールジメチルエーテルで希釈して19F-NMRで分析したところ、トリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリドの生成は確認できなかった。
Claims (8)
- 式(1)で表されるフッ素含有スルホン酸(A)と式(2)で表されるフッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)とを反応させて、前記フッ素含有スルホン酸(A)のフッ素含有基R1と同じ官能基がスルホニル基に結合した構造を有するスルホン酸イミダゾリドを製造する方法。
- 前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)が、式(6)、式(7)、又は式(8)で表される、請求項1に記載の製造方法。
- 前記フッ素含有スルホン酸(A)に対する前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)の割合(モル比)が0.1~10である、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記フッ素含有スルホン酸(A)と前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)との反応を40~200℃で行う、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記フッ素含有スルホン酸イミダゾリド(B)が、トリフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロエタンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロブタンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロヘキサンスルホン酸イミダゾリド、パーフルオロ(2-エトキシエタン)スルホン酸イミダゾリド、ジフルオロメタンスルホン酸イミダゾリド、5H-オクタフルオロ-3-オキサペンタンスルホン酸イミダゾリド、及び4H-オクタフルオロ-3-オキサペンタンスルホン酸イミダゾリドからなる群から選ばれる、請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。
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