VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON DIARYLIODONIUM-SULFONATEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Diaryliodonium-sulfonaten, bei dem spezielle Diaryliodomumsalze mit einer aliphatischen oder aromatischen
Sulfonsäure oder einem Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalz dieser Sulfonsäure in Gegenwart von Wasser und einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln umgesetzt werden.
Diaryliodomumsalze der Formel A
sowie Triarylsulfoniumsalze der Formel B
wobei
R- , R? und R3 verschiedenste Substituenten darstellen können,
x, y, a, b und c 0 oder eine ganze Zahl von 1 -5 bedeuten und
R für gegebenenfalls substituierte aliphatische oder aromatische Reste steht,
sind beispielsweise aus US-A-4,786,441, US-A-4, 108,747, US-A-5,824,824, DE-A- 40 35 425, EP-A-0 667 338 und J. Chem. Soc. und Perkin Trans. 1, 1999, 245-248 bekannt. Sie können als kationische Polymerisationsinitiatoren oder als photochemische Säurebildner („PhotoAcidGenerators") verwendet werden. Der aliphatische Rest R kann dabei z.B. für Alkyl, wie Methyl, Butyl oder Octyl, oder fluoriertes Alkyl, wie Trifluormethyl, Nonafluorbutyl oder Perfluoroctyl stehen. Die Substituenten Ri, R2 und R3 am aromatischen Kern können für Alkyl, wie Methyl, Isopropyl oder Butyl, Halogen, wie Chlor, Aryl, wie Phenyl, oder Aralkyl, wie
Benzyl, stehen.
Neuerdings werden diese Iodonium- und Sulfonium-Salze in stark zunehmendem Maße in Systemen eingesetzt, die bei der Herstellung von Mikrochips durch Mikro- photolithographie bei besonders kurzen Wellenlängen Anwendung finden, so z.B. bei einer Wellenlänge der photolithographisch wirksamen Belichtung von 193 n . Aus diesem Grund haben diese Produkte eine steigende wirtschaftliche Bedeutung erlangt.
Das Verfahren der Mikrophotolithographie ist jedoch mit einer Reihe von Randbedingungen verknüpft (siehe beispielsweise EP-A-0 667 338). Die Wellenlänge in der Photolithographie bestimmt die erzielbare Auflösung im Prozess. Da die gewünschten Abmessungen der erzeugten Mikrochips immer kleiner werden, muss auch die Wellenlänge im Lithographie-Prozess immer kürzer werden, und das bedingt die Be- deutung der genannten Systeme.
Bei Bestrahlung mit kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung entsteht aus den genannten Onium-Salzen durch chemische Reaktion eine ungeladene Verbindung sowie durch Protonenübertragung an das genannte Anion eine Säure, die den folgenden Prozess bestimmt.
Die Rolle des Anion. ist in den oben genannten Systemen von erheblicher Bedeutung, da im Laufe des Lithographieprozesses aus den Anionen die entsprechenden protonierten Verbindungen entstehen, die als Säuren den eigentlichen chemischen Prozess auslösen, aber auch besondere physikalische Eigenschaften haben müssen. Sie dürfen unter anderem nicht leicht flüchtig sein, da sie sonst aus der photoaktiven
Schicht in die Gasphase oder innerhalb der Schicht in unbelichtete Areale diffundieren, was zu Korrosionsschäden in der teuren Apparatur oder zu Fehlern im Litho- graphieprozess führt, wie z.B. zum sogenannten „undercutting" oder zu unscharfen Ätzkanten. Ferner muss die entstehende Säure ebenso wie das verwendete Onium- Salz gut in dem als photolithographische Lackschicht verwendeten Polymer löslich sein, damit es nicht zur Bildung getrennter Phasen aus Polymer und Onium-Salz oder Säure kommt. Hierdurch würde die Qualität des Lithiographie-Prozesses empfindlich gestört. Die entstehende Säure muss eine hinreichende Säurestärke aufweisen, da diese den Folgeschritt bestimmt (z.B. Hydrolyse des Polymers oder Bildung von Olefϊn aus tertiären Estergruppen im Polymer). Schließlich müssen die den o.g.
Anionen konjugierten Säuren auch immer höheren Anforderungen an ihre Umweltfreundlichkeit bzw. ihre toxikologischen Eigenschaften genügen. Dies schließt die Verwendung der früher häufig empfohlenen Hexafluorophosphate, Hexafluoro- antimonate, Hexafluoroarsenate und ähnlicher Verbindungen immer öfter aus.
Den gewünschten Randbedingungen entsprechen die an sich bekannten Diaryliodonium- bzw. Triarylsulfonium-Arylsulfonate bzw. -Perfluoralkylsulfonate in hervorragender Weise. Ihre Herstellung stößt jedoch bislang auf erhebliche Schwierigkeiten.
In Beispiel 4 der US-A-4, 108,747 wird beispielsweise beschrieben, die Diaryl- iodonium-Arylsulfonate aus Diaryliodonium-chlorid und dem Silbersalz der entsprechenden Arylsulfonsäure unter Bildung von Silberchlorid herzustellen. Dieser Prozess ist jedoch in mehrfacher Hinsicht unbefriedigend, wenn er in technischem Maßstab ausgeübt werden soll: Zunächst muss nämlich das Silbersalz der Sulfonsäure in einem aufwendigen Syntheseschritt hergestellt werden. Dies ist gemäß
US-A-3, 842,019 durch Umsetzung der entsprechenden Sulfonsäure mit Silberoxid, Silbernitrat oder Silbercarbonat möglich. Der hohe Preis der hierbei einzusetzenden Silbersalze bedingt hohe Herstellkosten. Darüberhinaus umfasst dieser Weg der Herstellung der Diaryliodonium-Arylsulfonate noch einen weiteren zusätzlichen Schritt: Das als Nebenprodukt gebildete Silberhalogenid muss abgetrennt werden, um daraus in möglichst hoher Ausbeute wiederverwendbares lösliches Silbersalz zu gewinnen. Die dabei unvermeidlichen Substanzverluste führen sowohl zu einer Umweltbelastung als auch zu erhöhten Materialkosten.
An die Chemikalien, die in der Elektronik eingesetzt werden, werden bereits sehr hohe Reinheitsanforderungen gestellt, die zudem stetig ansteigen. Insbesondere der Metallgehalt solcher Chemikalien sollte höchstens einige ppb oder sogar nur ppt betragen. Aus diesem Grund ist beispielsweise die in J. Chem. Soc, Perkin Trans. 1 , 1999, 245-248 beschriebene Herstellung von Diaryliodonium-p-Toluolsulfonaten aus Aryl-tributyl-stannanen und Hydroxy-(tosyloxy)iodbenzol nicht für ein großtechnisches Verfahren geeignet. Zur Verringerung des Metallgehalts in den gewünschten Diaryliodonium-p-Toluolsulfonaten muss ein erheblicher technischer Aufwand betrieben werden, wodurch die wirtschaftliche Attraktivität des Gesamtprozesses deutlich verringert wird.
Auch aus US-A-4, 786,441 ist ein Verfahren zur Herstellung verschiedener Triaryl- iodonium- oder Triarylsulfonium-trifluormethansulfonate durch Umsetzung der entsprechenden Triaryliodonium- oder Triarylsulfoniumchloride oder -bromide mit Tri- methylsilylestern der Trifluormethanosulfonsäure in einem organischen Lösungs- mittel bekannt. Dieses Verfahren ist jedoch wegen der cancerogenen Eigenschaften der Silylester sowie deren aufwendiger Herstellung für eine technische Durchführung nicht geeignet.
In US-A-4, 786,441 wird femer beschrieben, dass Triarylsulfonium-trifluormethan- sulfonate auch aus den Diaryliodonium-trifluormethan-sulfonaten durch eine Kupferkatalysierte Zersetzung in Gegenwart von Sulfiden hergestellt werden können. Dies
führt jedoch erneut zu dem Problem, dass ein erheblicher technischer Aufwand betrieben werden muss, um die gewünschten Triarylsulfonium-trifluormethanosulfonat- salze mit dem geforderten minimalen Kupfer-Gehalt von nur einigen ppb bzw. ppt zu erhalten.
In der DE-A-40 35 425 wird beschrieben, dass Diaryliodonium-sulfonate sowie Diarylsulfonium-sulfonate durch Zugabe einer wässrigen oder alkoholischen Lösung einer aromatischen Sulfonsäure oder eines Natriumsalzes derselben zu einer wässrigen oder alkoholischen Lösung eines Halogenids, Bisulfats oder Perchlorats der Oniumverbindung und anschließendes Abtrennen des dabei gebildeten Niederschlages hergestellt werden können.
Es bestand daher ein Bedarf nach einem Verfahren, welches es gestattet, in technisch einfacher Weise Diaryliodonium-Sulfonate herzustellen und welches ohne die Ver- wendung von Schwermetallen, aufwendig zu synthetisierenden Edukten oder toxikologisch bedenklichen Substanzen durchgeführt werden kann.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass es möglich ist, die gewünschten Diaryliodoniumsulfonate in Wasser und einem oder mehreren organischen Lösungs- mittein durch Umsetzung von Diaryliodonium-Salzen mit entsprechenden Sulfon- säuren bzw. deren Salzen zu erhalten, wobei man die gewünschten Diaryliodonium- Salze nach der Umsetzung vorteilhafterweise durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln, die nicht oder nur wenig mit Wasser mischbar sind, aus dem Reaktionsansatz abtrennt.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Diaryl- iodonium-sulfonaten der allgemeinen Formel (I)
R ein aliphatischer oder aromatischer Rest ist,
1 •
R und R gleich oder verschieden sind und für geradkettiges oder verzweigtes C-- C2o- Alkyl, geradkettiges oder verzweigtes fluoriertes Cι-Cι2- Alkyl, geradkettiges oder verzweigtes Cι-Cι2-Alkoxy, C6-C-2-Aryl, C7-C] -Aralkyl, Halogen, Nitro oder Acetamido stehen und
n und m gleich oder verschieden sind und 0 oder eine ganze Zahl von 1 -5 darstellen
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Diaryliodoniumsalz der allgemeinen Formel (II)
wobei
R1 und R2 sowie n und m die für die allgemeine Formel (I) genannten Bedeutungen besitzen, und
X Hydroxy, Halogen, HSO4 " oder y2 SO4 bedeutet,
mit einer aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure der allgemeinen Formel (III)
R-SO3H (III)
oder einem Salz dieser Sulfonsäure der allgemeinen Formel (IV)
R-SO3-M (IV)
in der
M Alkali, Erdalkali, NH4 oder N(H)4-P(R3)P bedeutet,
wobei
p für 1, 2, 3 oder 4 steht,
R3 C 1 -C4- Alkyl bedeutet und
R die bereits für die allgemeine Formel (I) genannte Bedeutung besitzt,
in Gegenwart von Wasser und einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln, die mit Wasser nicht oder nur wenig mischbar sind, umsetzt, das Diaryliodonium- sulfonat der allgemeinen Formel (I) mit Hilfe organischer Lösungsmittel, die mit Wasser nicht oder nur wenig mischbar sind, aus dem Reaktionssystem extrahiert und isoliert.
In den allgemeinen Formeln (I) und (II) sind R und R gleich oder verschieden und stehen für geradkettiges oder verzweigtes C]-C2o- Alkyl, geradkettiges oder ver- zweigtes fluoriertes Cι-C- -Alkyl, geradkettiges oder verzweigtes C--C-2-Alkoxy,
C6-Cι2-Aryl, C7-Cι -Aralkyl, Halogen, Nitro oder Acetamido. n und m sind gleich oder verschieden und stehen für 0 oder eine ganze Zahl von 1-5.
Bevorzugt stehen R1 und R2 für geradkettiges oder verzweiges C--C -Alkyl, gerad- kettiges oder verzweigtes fluoriertes Cι-C -Alkyl, geradkettiges oder verzweigtes
Cι-C4-Alkoxy, C6-Cι -Aryl, C7-C]4-Aralkyl, Chlor oder Brom, n und m sind gleich oder verschieden und stehen bevorzugt für 1 oder 3 .
Besonders bevorzugt stehen R'und R2 für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Phenyl oder Benzyl. n und m sind gleich oder verschieden und stehen besonders bevorzugt für 1.
Die Reste R1 und R2 können in ortho-, meta- oder para-Stellung zum lodonium-Rest stehen, bevorzugt ist die ortho- und para-Stellung und besonders bevorzugt die para- Stellung.
In den allgemeinen Formeln (I), (III) und (IV) steht der Rest R für einen aliphatischen oder aromatischen Rest. Bevorzugt steht R für geradkettiges oder verzweigtes C--C-2-Alkyl, geradkettiges oder verzweigtes fluoriertes Cι-C-2-Alkyl oder C6-C2o- Arylreste, die zusätzlich durch einen oder mehrere Fluor-Reste und/oder einen oder mehrere, bevorzugt ein, zwei oder drei, geradkettige oder verzweigte Cι-C- -Alkyl- reste und/oder einen oder mehrere, bevorzugt einen, geradkettigen oder verzweigten Cι-Cι2-Alkoxyrest substituiert sind. Bei der Fluorierung der C--Cι2-Alkylreste handelt es sich bevorzugt um eine Perfluorierung. Besonders bevorzugt steht R für Trifluormethyl, Nonafluorbutyl, Heptadecafluoroctyl oder 2,4,6-Tri-isopropylbenzol.
Dies bedeutet, dass als Verbindungen der allgemeinen Formel (III) bevorzugt Cι-C]2- Alkansulfonsäuren, fluorierte Cι-Cι2-Alkansulfonsäuren, fluorierte C6-C2o-Aryl- sulfonsäuren oder deren entsprechenden Salze der allgemeinen Formel (IV) verwendet werden. Besonders bevorzugt werden Trifluormethansulfonsäure, Nonafluor- butansulfonsäure, Heptadecafluoroctansulfonsäure, 2,4,6-Tri-isopropylbenzolsulfon- säure oder deren entsprechenden Salze eingesetzt.
M steht in den allgemeinen Formeln (III) und (IV) für Alkali, Erdalkali, NH4 oder N(H)4-P (R3)p, wobei p für 1, 2, 3 oder 4 steht und R3 Ct-C4- Alkyl bedeutet. Bevorzugt steht M für Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Ammonium oder Tetraethyla monium.
X steht in der allgemeinen Formel (II) für Hydroxy, Halogen, bevorzugt für Chlor oder Brom, HSO4 " oder XA SO4 2".
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart von Wasser und einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln, die mit Wasser nicht oder nur wenig mischbar sind, durchgeführt. Als organische Lösungsmittel werden beispielsweise Cι-C6- Alkane, halogenierte Cι-C6-Alkane, bevorzugt ein- bis vierfach chlorierte C*-C4- Alkane, besonders bevorzugt Dichlormethan, Trichlormethan oder Dichlorethan, halogenierte aromatische Verbindungen, bevorzugt Mono- oder Dichlorbenzol, ali- phatische Carbonsäureester mit jeweils 1-4 C- Atomen im Carbonsäure- sowie
Alkohol-Teil, bevorzugt Essigsäureethylester, oder aliphatische C5-C-o-Ketone, bevorzugt Methyl-isobutylketon eingesetzt.
Das Verhältnis von Wasser zu organischem Lösungsmittel wird dabei so eingestellt, dass sich die gewählten Edukte vollständig lösen, d.h. die Iodoniumsalze der Formel
(I) in dem organischen Lösungsmittel und die Sulfonsäure(salze) in Wasser. In der Regel wird man auf ca. 15 Volumenteile Wasser 1-100 Volumenteile, bevorzugt 5-20, bevorzugt etwa 10 Teile organisches Lösungsmittel verwenden.
Das Diaryliodoniumsalz der Formel (II) wird üblicherweise in einem molaren Verhältnis von (0,8:1)- (1,2: 1), bevorzugt (0,95 : 1) - (1,05 : 1) zur Sulfonsäure der Formel (III) oder dem Sulfonsäuresalz der Formel (IV) eingesetzt. Die Reaktionstemperatur liegt üblicherweise im Bereich von 0 - 100°C, jedoch nicht höher als der Siedepunkt des organischen Lösungsmittels. Bevorzugt wird in einem Bereich von 15-30°C gearbeitet.
Es hat sich bewährt, die Umsetzung so durchzuführen, dass man das Wasser und das oder die organischen Lösungsmittel im Reaktionsgefäß vorlegt und die Edukte der Formeln (II) und (III) bzw. (IV) anschließend zugibt. Die Reaktionszeit beträgt üblicherweise 1 Minute - 3 Stunden, bevorzugt 5 Minuten - 1 Stunde, wobei die länge- ren Reaktionszeiten lediglich durch das Trennverhalten von (salzhaltigem) Wasser und organischem Lösungsmittel bestimmt werden und gegebenenfalls durch bekannte Methoden beeinflußt werden können (z. B. durch Zentrifugieren, durch Erhöhung der Dichteunterschiede der flüssigen Phasen, durch Entfernung von emulgie- rend wirkenden Verunreinigungen, durch Behandlung mit Adsorbentien oder durch geeignete Temperaturführung).
Zur Extraktion der Diaryliodomumsalze der allgemeinen Formel (I) werden wiederum organische Lösungmittel eingesetzt, die mit Wasser nicht oder nur geringfügig mischbar sind. Verwendet werden beispielsweise Cι-C6-Alkane, halogenierte Cι-C6-Alkane, bevorzugt ein- bis vierfach chlorierte Cι-C -Alkane, besonders bevorzugt Dichlormethan, Trichlormethan oder Dichlorethan, aromatische halogenierte Verbindungen, bevorzugt Mono- oder Dichlorbenzol, aliphatische Carbonsäureester mit jeweils 1-4 C-Atomen im Carbonsäure- sowie Alkohol-Teil, bevorzugt Essig- säureethylester, und aliphatische C -Cιo-Ketone, bevorzugt Methyl-isobutylketon. Bevorzugt wird zur Extraktion das gleiche Lösungsmittel verwendet, das auch schon zur Umsetzung der Iodoniumsalze der Formel (II) eingesetzt wurde. Das Reaktionsgemisch kann ein- oder mehrfach mit dem organischen Lösungsmittel extrahiert werden. Durch mehrfaches Extrahieren ist es möglich, die bei der Umsetzung verwendete Menge an Lösungsmittel möglichst niedrig und die Menge an insgesamt extrahiertem Produkt möglichst hoch einzustellen.
Es ist möglich, das Reaktionsgemisch bereits vor der Extraktion mit dem organischen Lösungsmittel durch Behandlung mit Adsorbentien und/oder durch Filtration zu reinigen. Vorteilhafterweise ist es aber auch möglich, das Reaktionsgemisch ohne jegliche weitere Reinigung direkt der Extraktion zu unterziehen.
Nach der Abtrennung d r gewünschten Diaryliodoniumsulfonate der Formel (I) aus dem Reaktionsgemisch durch Extraktion kann das Extrakt nach dem Fachmann bekannten Methoden gereinigt werden, beispielsweise durch Waschen mit Wasser, durch Filtration über ein an eine feste Phase gebundenes Komplexiermittel oder durch Zusammenbringen mit einer Silbemitratlösung (zur Entfernung von Halo- genid-Spuren) oder einer Bariumchlorid-Lösung (zur Entfernung von Sulfat-Spuren).
Anschließend können die reinen Diaryliodoniumsulfonate der allgemeinen Formel (I) nach an sich bekannten Methoden isoliert werden, d.h. vom Lösungsmittel abge- trennt werden, z.B. durch Eindampfen, Abkühlen und Kristallisieren oder durch
Fällen mit anderen Lösungsmitteln, die die Löslichkeit im Extraktionsmittel herabsetzen.
Die Isolierung der Diraryliodoniumsulfonate der allgemeinen Formel (I) erfolgt be- vorzugt durch Fällung. Als Fällungsmittel können aliphatische oder aromatische
C5-Ci2-Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt finden niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe wie Hexan oder Heptan oder entsprechende Petroletherfrak- tionen Anwendung. Die gewünschten Diraryliodoniumsulfonate der allgemeinen Formel (I) fallen dabei in Kristallform an und können leicht durch Filtration sowie gegebenenfalls anschließendes Nachwaschen mit reinem Fällungsmittel und Trocknung erhalten werden.
Die als Edukte im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Diaryliodomumsalze der allgemeinen Formel (II) können als solche eingesetzt werden, z.B. wenn sie kommerziell erhältlich ist. Im übrigen sind sie auch nach dem Fachmann bekannten
Methoden herstellbar, die z.B. durch Beringer et al. in den Literaturstellen J.A.C.S. 75 (1953), 2705 f. sowie J.A.C.S. 81 (1959), 342f. beschrieben werden und auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Diaryliodomumsalze der allgemeinen Formel (II) in-situ im Sinne einer
„Eintopfreaktion" durch Umsetzung eines aromatischen Kohlenwasserstoffs mit einem Alkalimetall-iodat zu erzeugen.
Viele der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Sulfonsäuren und deren Salze sind entweder käuflich erhältlich, so beispielsweise das Sulfonsäurechlorid der
2,4,6-Tri-isopropylbenzolsulfonsäure, aus dem nach bekannten Verfahren die Säure oder deren Alkalisalze hergestellt werden können. Auch Trifluormethansulfonsäure bzw. ihre Salze, Perfluorbutansulfonsäure sowie Perfluoroctansulfonsäure bzw. deren Sulfochloride sind kommerziell erhältlich. Nicht kommerziell erhältliche Sul- fonsäuren oder Salze können nach dem Fachmann geläufigen Methoden hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert die gewünschten Verbindungen in ausgezeichneter Ausbeute von mindestens 80 % der Theorie und exzellenter Reinheit. Hierbei ist vor allem die völlig fehlende Kontamination mit Schwermetallen hervorzuheben, die sich bei der Umsetzung nach dem geschilderten Stand der Technik häufig zwangsläufig ergibt. Wesentlich ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die einfache Art der Abtrennung der gewünschten Diaryliodonium-sulfonate durch Extraktion, die auf der überraschender Erkenntnis beruht, dass die gewünschten Salze in den oben genannten, mit Wasser nicht oder nur geringfügig mischbaren organischen Lösungsmitteln löslich sind.
Beispiele
Beispiel 1
Herstellung von Diphenyliodonium-tri-isopropylbenzol-sulfonat aus Diphenyl- iodonium-chlorid und 2,4,6-Tri-isopropylbenzol-sulfonsäure
Zu 15 g Wasser und 10 ml Dichlormethan gibt man 3,2 g (10,1 mmol) Diphenyl- iodonium-chlorid und 3,5 g (13,7 mmol) 2,4,6-Tri-isopropybenzol-sulfonsäure. Zu dem zweiphasigen Gemisch gibt man unter Rühren soviel verdünnte Ammoniak-Lö- sung, dass die Lösung neutral bis schwach sauer ist. Anschließend wird aus das
Reaktionsgemisch durch Filtration eine geringe Menge ungelöster Stoffe abgetrennt.
Anschließend werden die Phasen getrennt, die wässrige Phase wird noch einmal mit wenig Dichlormethan nachextrahiert. Die gesammelten organischen Phasen werden durch einmaliges Waschen mit wenig Wasser gereinigt.
Dann wird zur organischen Phase unter Rühren 50 g niedrig siedender Petrolether; zugetropft. Hierbei fällt das Produkt als weißes Kristallpulver aus. Man filtriert ab, wäscht mit Petrolether und trocknet im unter vermindertem Druck.
Es werden 4,4 g (7,82 mmol) Diphenyliodonium-(2,4,6-tri-isopropylbenzol)-sulfonat mit einem Schmelzpunkt von 180 - 183°C erhalten, welches laut HPLC rein ist. Dies entspricht einer Ausbeute von 77,2 % der Theorie.
Beispiel 2
Herstellung von Diphenyliodonium-tri-isopropybenzol-sulfonat aus Benzol und Kaliumiodat sowie 2,4,6-Tri-isopropylbenzol-sulfonsäure („Eintopfverfahren")
Zu einer Mischung aus 45 ml (0,506 mol) Benzol und 50 ml Essigsäureanhydrid gibt man 50 g (0,234 mol) Kaliumiodat und kühlt auf - 5°C ab. Innerhalb einer Stunde tropft man eine Lösung aus 50 ml Essigsäureanhydrid in 100%iger Schwefelsäure zu,
wobei man die Temperatur allmählich auf + 5°C ansteigen läßt. Man erwärmt innerhalb einer weiteren Stunde auf 25°C und rührt noch 48 h bei dieser Temperatur nach; hierbei ist äußere Kühlung im Wasserbad erforderlich.
Anschließend gibt man 100 g Eis zu und stellt mit ca. 92 g 25 %iger Ammoniaklösung auf pH = 4,5 ein. Dann wird eine Lösung von 58,8 g (0,207 mol) 2,4,6-Tri- isopropyl-benzolsulfonsäure in 750 ml Wasser zugegeben und 2 - 3 Stunden bei 25 °C nachgerührt.
Man extrahiert mit ca. 150 ml Methylenchlorid, wäscht die organische Phase mit
Wasser frei von Salzen und entfernt das Lösungsmittel durch Destillation. Der erhaltene Rückstand wird zweimal mit je 100 ml Petrolether gewaschen und getrocknet.
Man erhält 96,1 g (0,170 mol) Diphenyliodonium-2,4,6-tri-isopropylbenzol-sulfonat.
Dies entspricht einer Ausbeute von 82,2 % der Theorie.
Beispiel 3
Herstellung von Diphenyliodonium-nonafluor-1-butansulfonat
Zu 100 ml Wasser gibt man 23,5 g (78,3 mmol) Nonafluoro-1-butansulfonsäure, 100 ml Methylenchlorid und 25 g (79,0 mmol) Diphenyliodonium-chlorid. Man rührt 1 Stunde bei 25°C, dabei geht der Feststoff in Lösung. Man trennt die organische Phase ab, trocknet mit Natriumsulfat, fitltriert, wäscht den Salzrückstand mit Methylenchlorid und entfernt das Lösungsmittel durch Destillation.
Man erhält 43,6 g (75,15 mmol) Diphenyliodonium-nonafluorbutan-sulfonat. Dies entspricht einer Ausbeute von 96% der Theorie.
Beispiel 4
Herstellung von Diphenyliodonium-heptadecafluor-1-octansulfonat.
Zu einer Mischung aus 50 ml Essigsäureanhydrid und 45 ml (0,506 mol) Benzol gibt man bei einer Temperatur von - 5° C 60 g (0,280 mol) Kaliumiodat. Innerhalb von einer Stunde wird anschließend bei zunächst - 5°C ungefähr die eine Hälfte und bei + 5°C die andere Hälfte einer Mischung aus 35 ml 100 %iger Schwefelsäure und 50 ml Essigsäureanhydrid zugetropft. Danach wird langsam im Wasserbad auf Raumtemperatur erwärmt. Man rührt noch 48 Stunden bei dieser Temperatur nach. Anschließend gibt man das Reaktionsgemisch auf 100 g Eis, fügt 100 ml Dichlormethan, 250 ml Wasser und 107,1 g (0,199 mol) Heptadecafluor-1-octansulfonsäure, Kalium-Salz zu und rührt bei Raumtemperatur, bis der Feststoff fast völlig gelöst ist. Man stellt mit 90 g 26 %iger Ammoniaklösung von pH = 1 auf pH = 4 ein, gibt weitere 100 ml Dichlormethan und 250 ml Wasser zu und filtriert von Ungelöstem ab. Man trennt die organische Phase ab, wäscht sie mit 250 ml Wasser und entfernt das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer vollständig. Nach Trocknen unter vermindertem Druck erhält man 133,2 g (0,171 mol) Diphenyliodonium-heptadecafluor- 1 -octansulfonat. Dies entspricht einer Ausbeute von 85,8 % der Theorie.
Beispiel 5
Herstellung von Diphenyliodonium-heptadecafluor-1-octansulfonat.
Die Durchführung erfolgt analog zu Beispiel 4, am Ende wird jedoch das Lösungsmittel nicht abdestilliert, sondern es wird stattdessen das gleiche Gewicht niedrig- siedenden Petrolethers zu der Lösung des Produktes in Dichlormethan zugegeben.
Man erhält 115,3 g (0,148 mol) Diphenyliodonium-heptadecafluor-1 -octansulfonat. Dies entspricht einer Ausbeute von 74,3 % der Theorie.
Die Produkte ergaben korrekte Elementaranalysen (CH); der Gehalt an Diphenyl- iodoniumsalz wurde durch HPLC bestimmt und ergab die erwarteten Werte.
Die Produkte konnten über die Standardreaktion der Umsetzung mit Diphenylsulfid in die jeweiligen Triphenylsulfonium-salze überführt werden.