JPH08502494A - Ｎ−フルオロスルホンイミド類の改良された製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、スルホンイミドのアルカリ金属塩とフッ素を水または水／有機溶媒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に関する。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。Ｎ‐フルオロスルホンイミド類は温和な条件で有機化合物にフッ素を導入することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｎ‐フルオロスルホンイミド類の改良された製造法 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質するからである。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 ＦＬＵＯＲＩＮ ＥＣＨＥＭＩＳＴＲＹ、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（４ ７） 、６０８７（１９８８）［Ｅ．Ｄｉｆｆｅｒｄｉｎｇ ｅｔ ａｌ．，“Ｎ ｅｗＦｌｕｏｒｉｎａｔｉｎｇ Ｒｅａｇｅｎｔｓ‐Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｅｎ ａｎｔｉｏｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２９（４７），６０８７（１９ ８８）］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、３６ ３（１９８１）［Ｃ．Ｓｃｈａｃｋ ｅｔ ａｌ．，“Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏ ｎ ａｎｄ Ａｄｄｉｔｉｏｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ＮＦ₄ＢＦ₄ ｗｉ ｔｈ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ”，Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈ ｅｍ ．，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．Ｕｍｅｍｏ ｔｏ ｅｔ ａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ Ｔｒｉｆｌａ ｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｎａｌｏｇｓ，Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｓｔａｂｌｅ１ ：１ Ｓａｌｔｓ ｏｆ Ｐｙｒｉｄｉｎｅ Ｎｕｃｌｅｕｓ ａｎｄ Ｈａｌ ｏｇｅｎ Ａｔｏｍ”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，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 ａｎｄＳｔ ｒｕｃｔｕｒｅ‐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‐ぺルフルオロ‐ ［Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル）‐メタンスルホンアミド］−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‐ｐｙｒ ｉｄｙｌ）‐ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｍｉｄｅ］‐Ａ Ｐｏｗｅｒｆｕ ｌＮｅｗ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｉｌｉｃ Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｎｇ Ａｇｅｎ ｔＳ”，Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ．４６，２９７（１９９０）］は、ぺ 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、ぺルフルオロ‐［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、ぺルフルオロ‐［Ｎ‐フルオロ‐Ｎ‐（４‐ピリジル）‐メタン スルホンアミド］はべ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 ｄ ｅＣＦ₃ Ｓｕｒ Ｄｅｓ Ａｚｉｒｉｄｉｎｅｓ Ｎ‐Ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｅ ｓ”，Ｊ．Ｆｌｕｏｒｉｎｅ 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‐ａｌｋｙｌｓｕｌｆｏｎａ ｍｉｄｅｓ：Ｕｓｅｆｕｌ Ｒｅａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆｌｕｏｒｉ ｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｂａｎｉｏｎｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１ ０６ ，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．，“Ｓｔ ｅｒｅｏｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ａｌｋｅｎｙｌ Ｆｌ ｕｏｒｉｄｅｓ（ｗｉｔｈ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ ａｌｌｉｃ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１ ０８ ，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）₂ ＮＨの合成、性質および反応”、無機化学、２３、３７２０（１９８４）［Ｊ. Ｆｏｒｏｐｏｕｌｏｓ，Ｊｒ．ｅｔ ａｌ．，“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｐｒｏｐ ｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｂｉｓ（（ｔｒｉｆｌｕｏ ｒｏｍｅｔｈｙｌ）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‐Ｆｌｕｏｒｏｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｓｕｌｆｏｎ ｉｍｉｄｅｓ：Ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ Ｎｅｗ Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ Ｒ ｅａｇｅｎｔｓ”，”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０９，７１９４（１９８ ７）］；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、４９２５（１９９１）［Ｇ．Ｒｅｓｎａｔｉ ｅｔ ａｌ． ，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏｂｉｓ［（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｓｕｌｆｏ ｎｙｌ］ｉｍｉｄｅ：Ａｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｒｅａｇｅｎｔ ｆｏｒ ｔ ｈｅ α‐Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ Ｃａｒｂｏｎｙｌ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ”，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５６，４９ ２５（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（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏ ｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ‐Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”，Ｊ．Ｆ ｌｕｏｒｉｎｅ Ｃｈｅｍ ．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、それらはべンゼンま 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）、１６３ １（１９９１）［Ｆ．Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏ‐ｏ‐ｂ ｅｎｚｅｎｅｄｉｓｕｌｆｏｎｉｍｉｄｅ：Ａ Ｕｓｅｆｕｌ Ｎｅｗ Ｆｌｕ ｏｒｉｎａｔｉｎｇ Ｒｅａｇｅｎｔ”，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ ，３２（１３），１６３１（１９９１）］は、Ｎ‐フルオロ‐ｏ‐べンゼン 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 Ｔｒａ ｎｓ．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‐べ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．Ｒ₁Ｏ₂Ｓ-ＮＨ-ＳＯ₂Ｒ₂＋Ｆ₂→Ｒ₁Ｏ₂Ｓ-Ｎ-ＦＳＯ₂Ｒ₂＋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）らはぺルフルオロ‐［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ぺルフルオロ‐［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、（ＣＦ₃Ｓ０₂）₂ＮＨはそのナトリウム塩（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＮａを 経て（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＦ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‐ぺルフルオロアルキルスルホニル、Ｃ₁〜Ｃ₆ ‐モノ-〜ぺル-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、Ｃ１、Ｂｒ、Ｆ、Ｃ₁〜Ｃ₃‐アルキル、Ｃ₁ 〜Ｃ₃‐アルコキシまたはぺ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、 ぺルフルオロアルキルスルホニル、モノ-〜ぺル-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；ぺ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ぺ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、ぺ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 、ぺ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‐ぺ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‐べンゼンス 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‐べ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 ｅ ｔａｌ．，“Ｎ‐Ｆｌｕｏｒｏ‐Ｂｅｎｚｅｎｅ Ｓｕｌｆｏｎｉｍｉｄｅ−Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｒｅａｇｅｎｔ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｉｌｉｃ Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ”，ＳＹＮＬＥＴＴ，Ｍａｒｃｈ １９９１，１８ ７〜１８９）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錯体は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は水に溶けるので、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、合成の温度を‐１５℃もの低温にすることができる。ＣＨ₃ＣＮ／Ｈ₂ Ｏ＝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 Ｒ₁Ｏ₂ＳＮＨＳＯ₂Ｒ₂ ＋ ＮａＯＨ → Ｒ₁Ｏ₂ＳＮ（Ｎａ）ＳＯ₂Ｒ₂ ＋ Ｈ₂Ｏ なる反応で、またはナトリウム・べンゼンスルホンアミドとべンゼンスルホニル クロリドとの既知の反応［エヌ．エヌ．ディハノフ、一般化学雑誌、２９、３６ ０２（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１００ｃ ｃ／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２０ ｍＬ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２００ｍＬ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４０ｃ ｃ／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‐フルオロべ 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べンゼンスル 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 ¹⁸Ｆ‐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‐べンゼン 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポス，アンドリュー・ジョセフ アメリカ合衆国ニューヨーク州14228，ア ムハースト，チャーター・オークス 145, ナンバー ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．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。 ２．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ぺ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-〜ぺル-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〜Ｃ₆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。 ３．Ｒ₁とＲ₂が同じである、請求の範囲第２項に記載のスルホンイミド。 ４．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 記載のスルホンイミド。 ５．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。 ６．溶媒混合物が少くとも約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。 ７．溶媒混合物が少くとも約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。 ８．溶媒混合物が少くとも約７５％から約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。 ９．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。 １０．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（¹⁸ Ｆ）である、請求の範囲第１項から第８項に記載の方法。