CN103974935A - 五氟硫基苯甲酸的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种方法，其是简便且安全的工业上适合的五氟硫基苯甲酸的制造方法，其具有以下工序：(A)准备通式(1)表示的化合物的准备工序；(B1)使通式(1)表示的化合物在羧酸以外的酸存在下与羧酸等反应而生成通式(2a)表示的化合物的工序；(B2)由通式(2a)表示的化合物得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序。式中，X为卤素原子，n为1≤n≤3的整数，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。
Description
技术领域
本发明涉及五氟硫基苯甲酸的制造方法。
背景技术
五氟硫基苯甲酸是作为医药农药品等的中间原料有用的化合物(例如，专利文献1及2)。以往，作为五氟硫基苯甲酸的制法，已知有具备以下工序的方法：将4-硝基五氟硫基苯还原而得到4-氨基五氟硫基苯的工序；使该化合物与亚硝酸丁酯反应而重氮化，接着用溴化铜(II)溴化而得到4-溴代五氟硫基苯的工序；使用叔丁基锂将该化合物锂化后进行甲酰化而得到4-五氟硫基苯甲醛的工序；使用氧化银将该化合物氧化而得到4-五氟硫基苯甲酸的工序(非专利文献1)。
此外作为五氟硫基苯甲酸的制法，已知有以下方法：使金属镁及碘甲烷与4-溴五氟硫基苯作用而调制Grignard反应试剂，使该试剂与二氧化碳反应而得到4-五氟硫基苯甲酸(非专利文献2)。
除此以外，还已知有以下方法：由4-氨基五氟硫基苯合成4-碘五氟硫基苯后，使用三丁基乙烯基锡及钯催化剂，制成4-乙烯基五氟硫基苯，并使用高碘酸钠及钌催化剂而得到4-五氟硫基苯甲酸(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第7622500号说明书
专利文献2：国际公开第2010/063767号
非专利文献
非专利文献1：Journal of Fluorine Chemistry2007,128,1449-1453.
非专利文献2：Journal of the American Chemical Society1962,84,3064-3072.
发明内容
发明所要解决的问题
非专利文献1中记载的方法由于反应工序多、且必须经由安全性低的重氮化合物，进而必须使用在空气中容易着火的叔丁基锂等理由，所以不是工业上适合的方法。此外，非专利文献2中记载的方法存在Grignard反应试剂的调制复杂、且收率低等问题。而且，专利文献1中记载的方法存在必须使用高价的催化剂及处理复杂的有机锡、且收率低等问题。
存在想简便且安全地在工业上制造五氟硫基苯甲酸的需求，但还没有令人满意的方法。鉴于这种状况，本发明的课题是提供简便且安全的工业上适合的五氟硫基苯甲酸(pentafluorosulfanyl benzoic acid)的制法，此外提供本制造方法中使用的合适的新型的三氯甲基五氟硫基苯。
用于解决问题的手段
上述课题通过以下的本发明来解决。
[1]一种五氟硫基苯甲酸的制造方法，其包括以下工序：(A)准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的准备工序；
(B1)在羧酸以外的酸存在下，使该三卤代甲基五氟硫基苯与羧酸、水、或通式(b)表示的二硅氧烷反应而生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物的工序；以及
(B2)由该五氟硫基苯甲酸卤化物得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序。
[2]一种五氟硫基苯甲酸的制造方法，其包括以下工序：(A)准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的准备工序；
(B1)在羧酸以外的酸存在下，使该三卤代甲基五氟硫基苯与羧酸、水、或通式(b)表示的二硅氧烷反应而生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物的工序；
(C1)使该五氟硫基苯甲酸卤化物与醇反应而生成通式(2c)表示的酯的工序；以及
(C2)由该五氟硫基苯甲酸酯得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序。
发明的效果
能够提供简便且安全的工业上适合的五氟硫基苯甲酸的制法以及本制造方法中使用的合适的新型的三氯甲基五氟硫基苯。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。本说明书中“～”包括其两端的值。
1.制造方法
1-1.第一制造方法
第一制造方法具备以下工序：
(A)准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的准备工序；
(B1)在羧酸以外的酸存在下，使该三卤代甲基五氟硫基苯与通式(b)表示的二硅氧烷、羧酸、或水反应而生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物的工序；以及
(B2)由该五氟硫基苯甲酸卤化物得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序。
以下示出本制造方法的线路图。
线路图中，X为卤素原子，n为1≤n≤3的整数。从合成的容易性出发n优选为1。苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。所谓苯环上的氢原子，是与构成F5S基所键合的苯环的碳原子直接键合的氢原子。
以下，对各工序进行说明。
(1)准备工序(A)
在本工序中，准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯。三卤代甲基五氟硫基苯是苯环上具有五氟硫基和三卤代甲基的化合物的总称。三卤代甲基优选存在1～3个。然而，由于三卤代甲基为吸电子性，而且若该基团的数目多则引起空间位阻，所以若考虑制造容易性等，则该基团的数目优选为1～2个，更优选为1个。三卤代甲基中的卤素原子没有限定，但若考虑原料获得容易性等，则优选氟原子或氯原子。特别是卤素原子为氯原子且n为1～3的三氯甲基五氟硫基苯为新型物质。
三卤代甲基五氟硫基苯中的苯环除了具有五氟硫基及三卤代甲基以外也可以具有取代基，但从制造容易性的观点出发优选不具有取代基。作为三卤代甲基五氟硫基苯的优选的具体例子，可列举出4-三卤代甲基五氟硫基苯、3-三卤代甲基五氟硫基苯等单三卤代甲基五氟硫基苯；3,4-双(三卤代甲基)五氟硫基苯、3,5-双(三卤代甲基)五氟硫基苯等双(三卤代甲基)五氟硫基苯；2,4,5-三(三卤代甲基)五氟硫基苯、3,4,5-三(三卤代甲基)五氟硫基苯等三(三卤代甲基)五氟硫基苯。
三卤代甲基五氟硫基苯的苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。作为卤素原子没有特别限定。作为取代基的卤素原子只要是1～4个的范围即可，也可以是二种以上。
三卤代甲基五氟硫基苯的苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团取代。作为这样的基团，可列举出羟基；氧代羰基甲基、氧代羰基乙基等氧代羰基烷基；甲氧基、乙氧基、苄氧基等烷氧基；苯氧基、萘氧基等芳氧基等。氧代羰基烷基的碳原子数优选为2～5，更优选为2～3。烷氧基的碳原子数优选为1～10，更优选为1～7。芳氧基的碳原子数优选为6～15，更优选为6～10。
三卤代甲基五氟硫基苯的苯环上的氢原子也可以被包含氮原子的基团取代。作为这样的基团，可列举出氨基、单甲基氨基、单乙基氨基、单苄基氨基、苯基氨基等伯氨基；二甲基氨基、二乙基氨基、二苄基氨基、甲基乙基氨基、苯基甲基氨基、二苯基氨基等仲氨基；N-乙酰胺基、N-苯甲酰胺基、N-甲磺酰基等伯酰胺基或伯磺酰胺基；N-甲基-N-乙酰胺基、N-甲基-N-甲磺酰基等仲酰胺基或仲磺酰胺基等。伯氨基的碳原子数优选为0～10，更优选为0～7。仲氨基的碳原子数优选为2～20，更优选为2～14。伯酰胺基或磺酰胺基的碳原子数优选为1～10，更优选为1～6。仲酰胺基或仲磺酰胺基的碳原子数优选为2～5，更优选为2～3。
作为取代基的包含氧原子的基团及包含氮原子的基团的总计的数目优选为1～4个。
这些三卤代甲基五氟硫基苯可以通过任意的方法准备，但优选使通式(1a)表示的甲基五氟硫基苯与卤化剂反应来准备。以下示出该反应的线路图。
线路图中，n如前所述定义。苯环上的氢原子也可以被前述的基团或原子取代。通式(1)的X为卤素原子。
卤化剂是具有将氢取代成卤素的作用的化合物，在本工序中，可以使用例如氯分子、溴分子、碘分子等卤素分子；氯代磺酰基、溴代磺酰基、碘代磺酰基等卤代磺酰基；N-氯代琥珀酰亚胺、N-溴代琥珀酰亚胺、N-碘代琥珀酰亚胺等N-卤代琥珀酰亚胺；1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲、1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲、1,3-二碘-5,5-二甲基乙内酰脲等1,3-二卤代-5,5-二甲基乙内酰脲等。其中由于廉价所以优选为氯分子或溴分子，特别优选为氯分子。
作为这些卤化剂，可以将具有相同卤素原子的二种以上的卤化剂并用。相对于1摩尔甲基五氟硫基苯的甲基，卤化剂的使用量优选为0.1～30摩尔，进一步优选为3～20摩尔。
本反应优选在紫外线照射下实施。在紫外线照射下实施反应，是在照射自然光或包含紫外线的光线的情况下实施本反应。通过紫外线产生卤素自由基，反应顺利地进行。
本反应不是特别需要溶剂，但可以在不阻碍反应的范围内使用溶剂。作为这样的溶剂，可列举出己烷、庚烷等烃或二氯甲烷、1,2-二氯乙烷等卤代烷等不活泼的溶剂。
本反应可以不使用催化剂来实施，但也可以使用催化剂。使用催化剂时，可以使用例如过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈等自由基引发剂；氯化铝、溴化铝、碘化铝、氯化锌、溴化锌、碘化锌等卤化金属；氯化硼、溴化硼、碘化硼等卤化硼；三氯化磷、五氯化磷、三溴化磷、五溴化磷等卤化磷，但从廉价、且能够顺利地促进反应出发，更优选为三氯化磷或五氯化磷。这些催化剂可以单独使用或将二种以上并用。相对于1摩尔甲基五氟硫基苯，催化剂的使用量优选为0.001～10摩尔，优选为0.005～1.0摩尔，进一步优选为0.01～0.3摩尔。
本反应的反应温度优选为室温～200℃，更优选为40～140℃。
通过本反应可得到通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯。该化合物可以通过例如中和、提取、过滤、浓缩、蒸馏、重结晶、晶析、升华、柱色谱法等一般的方法分离或精制。通式(1)的X来自上述卤化剂的卤素原子。
(2)工序(B1)
本工序中，在羧酸以外的酸存在下，使通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯与二硅氧烷、水、或羧酸反应来生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物。以下示出本工序的线路图。
通式(1)的X为氟原子时，通式(2a)的X为氟原子。另一方面，通式(1)的X为氟原子以外的卤素原子时，通式(2a)的X成为氟原子、或氟原子以外的卤素原子。即，若将通式(1)的X为Cl的情况作为例子，则通式(2a)的X成为F或Cl。认为此时的F原子起因于所生成的通式(2a)的化合物的X被来自通式(1)的化合物的HF氟化。
作为羧酸以外的酸，可以使用布朗斯台德酸及路易斯酸，但从有效地进行反应的观点出发，优选路易斯酸。其中，优选为氯化铝、氯化锑、氯化铁、四氯化钛、四氯化锡及氯化锌等金属氯化物，特别优选为氯化铁、氯化锌。催化剂的添加量只要是显示充分的活性的量即可，但相对于三卤代甲基五氟硫基苯优选为0.01～50摩尔％，更优选为5～30摩尔％。
相对于通式(1)的化合物，本工序中使用的水的量优选为50～200摩尔％。但是，当反应体系中的水的浓度急剧变高时，上述羧酸以外的酸有可能失活，所以优选进行滴加等来缓慢地添加水。使用水时的反应温度优选为30～180℃，更优选为50～120℃。具体的反应线路图如下所示。
本工序中作为羧酸，可以使用R”COOH表示的酸。R”为碳原子数为1～3的烷基或苯基。由于获得容易，所以作为羧酸优选为醋酸或苯甲酸等，其中由于蒸馏分离容易所以更优选为醋酸。相对于通式(1)的化合物，羧酸的量优选为5～120摩尔％。但是，当反应体系中的羧酸的浓度急剧变高时，有时副生成酸酐，所以优选进行滴加等来缓慢地添加羧酸。使用羧酸时的反应温度优选为50～140℃。羧酸也发挥使通式(1)的化合物容易溶解的效果。具体的反应线路图如下所示。
本工序中使用的二硅氧烷如通式(b)所示。
R3Si-O-SiR3 (b)
式中R为烷基，但从获得容易性的观点出发，优选为碳原子数为1～5的烷基，更优选为碳原子数为1～3的烷基，进一步优选甲基或乙基。二硅氧烷的使用量只要是通式(1)的化合物的50摩尔％以上即可，也可以作为溶剂量使用。二硅氧烷还具有溶解反应器内的原料、使反应顺利地进行的优点。反应线路图如下所示。
此外，该反应线路图也可以如以下那样考虑。
即，使用二硅氧烷时，除了通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物以外，也可以生成通式(2b)表示的卤化物。通式(2b)表示的卤化物认为是通式(2a)表示的卤化物的前体。式中，X如前所述定义，但优选为氯原子。R为来自通式(b)的二硅氧烷的R的烷基。
本工序中也可以将水和羧酸并用。水可以将使用羧酸作为反应剂时副生成的酸酐转化成本发明的目标物即五氟硫基苯甲酸。此外羧酸使难以溶解于水的通式(1)的化合物容易溶解。但是，优选不将二硅氧烷和水并用。这是由于二硅氧烷与水的反应性高，所以有可能产生以下反应而使二硅氧烷失活。
R3SiOSiR3+H2O→2R3SiOH
但是，R3SiOH与上述中生成的R3SiX通过以下的反应，再生通式(b)的二硅氧烷。
R3SiOH+R3SiX→R3SiOSiR3+HX
因而，若是微量则也可以存在水。这种情况下，相对于二硅氧烷，具体的水的量优选为70摩尔％以下，更优选为50摩尔％以下。
工序(B1)中生成的卤化物可以不进行分离或精制而供于下面的工序(B2)。然而，通过将包含卤化物的反应混合物供于精制工序，能够提高反应混合物中的五氟硫基苯甲酸卤化物的纯度，进而能够从混合物中将卤化物分离。通过这样经过精制工序来实施工序(B2)，能够得到纯度更高的五氟硫基苯甲酸。作为精制工序，可列举出蒸馏或重结晶，优选蒸馏。由于通式(2a)表示的卤化物与通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸相比沸点低，所以能够容易地蒸馏。因此，通过暂时得到通式(2a)的化合物并进行精制后供于工序(B2)，能够更有效地得到纯度更高的五氟硫基苯甲酸。
然而，由于水或羧酸反应性非常高，所以有时难以通过添加量或添加速度的变动来控制反应。即，有时无法在通式(2a)表示的中间体生成阶段停止反应，而直接进行反应至通式(2)表示的羧酸生成阶段、或副生成酸酐。即，使用水或羧酸时，也可以由通式(1)的三卤代甲基五氟硫基苯在表观上直接合成通式(2)的五氟硫基苯甲酸。这种情况下具有迅速得到目标化合物的优点。
另一方面，由于二硅氧烷不像水或羧酸那样反应性高，所以能够在通式(2a)表示的中间体生成阶段容易地停止反应。因此，若使用二硅氧烷，则能够容易地获得作为中间体的卤化物。
(3)工序(B2)
本工序中，由通式(2a)的卤化物得到五氟硫基苯甲酸。以下示出本反应的线路图。
本工序中可以通过使用水将通式(2a)的卤化物水解而得到通式(2)的目标化合物。水的量只要是五氟硫基苯甲酸卤化物的化学计量以上即可，也可以是溶剂量。反应体系的pH也没有特别限定。由于在反应体系为碱性的情况下，可得到五氟硫基苯甲酸盐，所以可以通过在包含该盐的反应混合物中添加布朗斯台德酸形成酸性来得到五氟硫基苯甲酸。
本反应可以并用不阻碍反应的有机溶剂。作为可使用的有机溶剂，可列举出二乙醚、四氢呋喃等醚系溶剂、乙腈等腈系溶剂、甲醇或乙醇等醇系溶剂。反应温度没有特别限定，但优选为0～100℃。
在上述工序(B1)中生成通式(2b)的卤化物的情况下，在工序(B2)中由该化合物也可以得到五氟硫基苯甲酸。
所得到的五氟硫基苯甲酸可以通过例如中和、提取、过滤、浓缩、蒸馏、重结晶、晶析、升华、柱色谱法等一般的方法来分离或精制。
1-2.第二制造方法
第二制造方法具备以下工序：
(A)准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的准备工序；
(B1)在羧酸以外的酸存在下，使该三卤代甲基五氟硫基苯与通式(b)表示的二硅氧烷、羧酸、或水反应而生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物的工序；
(C1)使该五氟硫基苯甲酸卤化物与醇反应，生成通式(2c)表示的酯的酯化工序；以及
(C2)由该酯得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序。
工序(A)及(B1)如已经叙述的那样。在本制造方法的工序(B1)中也可以生成上述的通式(2b)表示的化合物。这种情况下也在工序(C1)中，使该卤化物与醇反应，得到通式(2c)表示的酯。
式中，R’为碳原子数为1～5的直链状或支链状烷基。n为1≤n≤3的整数，优选为n＝1。苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。
作为醇，优选为具有碳原子数为1～5的直链状或支链状烷基的醇，作为其具体例子，可列举出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等低级醇。其中从处理性等出发优选为甲醇、乙醇。
酯化反应优选使上述五氟硫基苯甲酸卤化物与过量的醇反应来实施。所生成的酯可以通过利用蒸馏或重结晶等进行精制来分离。特别是当在上述卤化物中添加过量的醇并供于蒸馏时，能够容易地将五氟硫基苯甲酸酯分离，即可以同时进行酯的合成和精制，所以优选。通过这样将酯供于工序(C2)，能够得到纯度更高的五氟硫基苯甲酸。此外，该方法由于不需要将反应性及腐蚀性高的通式(2a)的化合物进行精制，所以还具有可以用简便的装置实施的优点。
工序(C2)可以通过使工序(C1)中得到的酯与水反应并进行水解来实施。水解的条件如第一制造方法中说明的那样。以下示出本工序的线路图。
2.五氟硫基苯甲酸
五氟硫基苯甲酸为通式(2)表示的化合物。
如前所述，X为卤素原子，n为1≤n≤3的整数。从合成的容易性出发，n优选为1。式中的苯环状上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。该化合物作为医药品、农药品的中间体是有用的。
3.单三氯甲基五氟硫基苯
单三氯甲基五氟硫基苯为式(5)表示的新型的物质。
苯环上的氢原子也可以被前述的基团或原子取代。单三氯甲基五氟硫基苯作为五氟硫基苯甲酸的中间体是有用的。
此外，双(三氯甲基)五氟硫基苯及三(三氯甲基)五氟硫基苯也是新型的物质。
实施例
[实施例1]4-三氯甲基五氟硫基苯的合成
准备具备搅拌装置的100mL烧瓶，将内部用N2气置换后，在烧瓶内投入1.4g(0.10mol)PCl3(Sigma-Aldrich公司制)，接着投入44.1g(0.20mol)4-甲基五氟硫基苯(UBE America公司制)。一边搅拌烧瓶内容物一边用油浴加热至130℃，使用白炽灯(100W)(ACE GLASS公司制)对反应容器照射光。
向烧瓶内开始氯气(LINWELD公司制)的供给，在供给120L(5.3mol)的时刻停止氯气的供给。将油浴的温度设定为50℃，一边搅拌一边缓慢地添加100g2-丙醇。将烧瓶内容物转移至200mL的茄形烧瓶中后，一边使用冰浴进行冷却，一边加50g水进行搅拌。添加水时立即得到白色的沉淀物。在将茄形烧瓶浸渍在冰浴中的状态下，将内容物搅拌30分钟，然后过滤。将过滤物用30g的冷却的2-丙醇与水的混合物(重量比2：1)洗涤。由此得到结晶物。将结晶物减压干燥并进行NMR分析，确认该结晶物为4-三氯甲基五氟硫基苯。收量为42.5g，收率为62％。
以下示出NMR分析结果(日本电子株式会社制、ECX-300、300MHz)。
1H-NMR(CDCl3)：7.84(2H，d，J＝9Hz)，8.04(2H，d，J＝9Hz)
19F-NMR(CDCl3)：62.77(4F，d，J＝147Hz)，82.78(1F，quin，J＝147Hz)
13C-NMR(CDCl3)：95.9(s)，126.3(s)，126.4(t，JCF＝5Hz)，49.2(quin，JCF＝20Hz)，147.2(s)，154.8(quin，JCF＝18.7Hz)
4-三氯甲基五氟硫基苯的熔点为68.6～69.4℃。4-三氯甲基五氟硫基苯为新型化合物。
[实施例2]4-五氟硫基苯甲酸的合成(使用二硅氧烷)
在具备搅拌装置的100mL烧瓶中，投入40.0g(111mmol)实施例1中得到的4-三氯甲基五氟硫基苯、18.6g(114mmol)六甲基二硅氧烷(Sigma-Aldrich公司制)、0.89g(5mol％)FeCl3(Sigma-Aldrich公司制)。在N2气氛下，将浴温度设为70℃，将内容物加热搅拌2天。将内容物冷却至室温后，进行减压蒸馏，得到24g沸点为87～94℃(9mmHg)的蒸馏物。将其用GC(Agilent制、6890系列)分析，结果可知为4-五氟硫基苯甲酰氯与4-五氟硫基苯甲酰氟的混合物(74：24(面积比))。
在200mL烧瓶中投入8.4g(210mmol)氢氧化钠、30mL水、40ml甲醇，添加23.7g上述的五氟硫基苯甲酸卤化物的混合物。在室温下搅拌一晩后，添加300mL水，用甲苯洗涤水相。在水相中添加50mL0.5M盐酸后，使用醋酸乙酯从水相中提取有机物。将有机相(醋酸乙酯相)用水洗涤后，用无水硫酸钠干燥。将有机相过滤后，将滤液浓缩，得到作为白色固体的22.0g4-五氟硫基苯甲酸(收率为80％)。
以下示出4-五氟硫基苯甲酸的NMR分析结果。
1H-NMR(CD3CN)：7.91(2H，d，J＝8.9Hz)，8.11(2H，d，J＝7.9Hz)，9.56(1H，brs，OH)
19F-NMR(CD3CN)：61.78(4F，d，J＝147Hz)，82.83(1F，quin，148Hz)
[实施例3]4-五氟硫基苯甲酸的合成(使用水)
在具备搅拌装置的50mL烧瓶中，投入16.08g(50mmol)实施例1中得到的4-三氯甲基五氟硫基苯、406mg(5mol％)FeCl3。将浴温度升温至70～75℃，用2小时以上缓慢地滴加900mg(50mmol)水。伴随滴加，产生HCl气体。滴加结束后，将内容物加热搅拌1小时。将所得到的反应混合物转移至200mL烧瓶中，添加100mL水，将油浴温度设为90℃并搅拌一晩。放冷后，过滤，使用20mL水将固体洗涤3次。将过滤物转移至烧瓶中，添加100mL1M的NaOH，添加50ml甲苯并搅拌。分液，再次用50mL甲苯洗涤水相。在水相中添加20mL6M的HCl后，将析出物溶解到50mL醋酸乙酯中，进一步进行分液。用醋酸乙酯从水相中提取有机物，将有机相用饱和食盐水洗涤后，用无水MgSO4干燥。过滤后，将滤液浓缩，得到作为白色固体的10.1g4-五氟硫基苯甲酸(收率为81％)。
[实施例4]4-五氟硫基苯甲酸的合成(经由酯)
在具备搅拌装置的500mL烧瓶中，投入105.8g(329mmol)实施例1中得到的4-三氯甲基五氟硫基苯、80.13g(494mmol)六甲基二硅氧烷、5.34g(10mol％)FeCl3。将浴温度升温至70～75℃，加热搅拌3小时。在反应混合物中添加5.34g(10mol％)FeCl3，进一步加热搅拌16小时。将所得到的反应混合物冷却至室温，加入26ml醋酸乙酯。在500ml烧瓶中投入170ml乙醇，冰浴冷却。在其中滴加反应混合物。滴加结束后，在室温下搅拌1小时，在加热回流下搅拌2小时。冷却至室温后，添加106ml己烷，冰浴冷却。在其中添加212ml水并充分搅拌后，进行分液。用己烷提取水相，与有机相一起用20％食盐水洗涤。进一步用饱和碳酸氢钠水洗涤后，减压浓缩。将所得到的褐色油状物减压蒸馏，得到77g沸点为106℃(6mmHg)的蒸馏物。将其进行GC分析，结果为4-五氟硫基苯甲酸乙酯(收率为85％)。
在具备搅拌装置的500mL烧瓶中，投入76g(275mmol)4-五氟硫基苯甲酸乙酯、138ml甲醇、41.2g(330mmol)45％氢氧化钾水溶液。在室温下搅拌4小时后，进行减压浓缩。加入83ml水、83ml甲苯并充分搅拌后，分液。将水相冰浴冷却，添加152ml醋酸乙酯、64ml6M盐酸。充分搅拌后，分液，用醋酸乙酯提取水相。与有机相一起用20％食盐水洗涤，减压浓缩。在所得到的浓缩物中添加庚烷，进行重结晶。减压干燥后，得到作为白色固体的47g4-五氟硫基苯甲酸(收率为81％)。
[实施例5]4-三氯甲基五氟硫基苯的合成(无催化剂)
准备具备搅拌装置的100mL烧瓶，将内部用N2气置换后，在烧瓶内投入66.1g(0.30mol)4-甲基五氟硫基苯(UBE America公司制)。一边搅拌烧瓶内容物一边用油浴加热至90℃，使用汞灯(450W)(ACE GLASS公司制)对反应容器照射光。
向烧瓶内开始氯气(LINWELD公司制)的供给，在用24小时供给38L(1.7mol)的时刻停止氯气的供给。冷却后，添加50ml的二氯甲烷，用饱和碳酸钠水溶液及饱和亚硫酸钠水溶液洗涤。将有机相减压浓缩，将所得到的浓缩物由甲醇与水的混合溶剂进行重结晶。将结晶物减压干燥，得到66.7g4-三氯甲基五氟硫基苯(收率为68％)。
[合成例1]4-五氟硫基苯甲酰氯的合成
在具备搅拌装置的100mL烧瓶中，投入30.0g(93mmol)实施例1中得到的4-三氯甲基五氟硫基苯、16.7g(103mmol)六甲基二硅氧烷、0.75g(5mol％)FeCl3。在N2气氛下，将油浴温度设为100℃，将内容物加热搅拌2天。将内容物冷却至室温后，进行减压蒸馏。得到13.8g沸点为94℃(6.3mmHg)的蒸馏物。将其进行GC分析，结果可知为4-五氟硫基苯甲酰氯(收率为59％)。认为在本反应中也生成下述式(2b’)表示的氯化物(Journal of the Chemical Society,Chemical Communications1977,808-809)。R3为甲基，X为氯原子。
以下示出4-五氟硫基苯甲酰氯的NMR分析结果。
1H-NMR(CDCl3)：7.89(2H，d，J＝8.9Hz)，8.21(2H，d，J＝8.3Hz)
19F-NMR(CDCl3)：62.16(4F，d，J＝147Hz)，81.51(1F，quin，J＝150Hz)
[合成例2]4-五氟硫基苯甲酰氯的合成(使用醋酸)
在具备搅拌装置的25mL烧瓶中，投入10.0g(31.2mmol)实施例1中得到的4-三氯甲基五氟硫基苯、0.15g(3mol％)FeCl3。在N2气氛下，将油浴温度设为70℃，用3小时滴加1.87g(31.2mmol)醋酸。滴加结束后，在油浴温度70℃下将内容物加热搅拌17小时。将内容物冷却至室温后，添加0.49g(6mol％)三苯基膦，搅拌3小时。将该混合物减压蒸馏，得到4.67g4-五氟硫基苯甲酰氯(收率为56％)。
[合成例3]4-五氟硫基苯甲酰氯的合成(使用水)
在具备搅拌装置的50mL烧瓶中，投入16.08g(50mmol)实施例1中得到的4-三氯甲基五氟硫基苯、406mg(5mol％)FeCl3。将浴温度升温至70～75℃，用2小时以上缓慢地滴加900mg(50mmol)水。伴随滴加，产生HCl气体。滴加结束后，将内容物加热搅拌1小时。将该混合物减压蒸馏，得到5.59g4-五氟硫基苯甲酰氯(收率为42％)。
Claims (10)
1.一种五氟硫基苯甲酸的制造方法，其包括以下工序：
(A)准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的准备工序，
式中，X为卤素原子，n为1≤n≤3的整数，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代；
(B1)在羧酸以外的酸存在下，使所述三卤代甲基五氟硫基苯与羧酸、水、或通式(b)表示的二硅氧烷反应而生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物的工序，
R3Si-O-SiR3 (b)
式中R3表示烷基，
式中，X及n的定义如上所述，苯环上的氢原子也可以被上述的基团或原子取代；以及
(B2)由所述五氟硫基苯甲酸卤化物得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序，
式中，n的定义如上所述，苯环上的氢原子也可以被上述的基团或原子取代。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述准备工序(A)为使通式(1a)表示的甲基五氟硫基苯与卤化剂反应而得到所述通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的工序，
式中，n为1≤n≤3的整数，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，在紫外线照射下实施所述准备工序(A)。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，在所述工序(B2)之前，进一步包括将含有所述工序(B1)中生成的五氟硫基苯甲酸卤化物的反应混合物进行精制的工序。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，工序(B1)为在羧酸以外的酸存在下，使所述三卤代甲基五氟硫基苯与通式(b)表示的二硅氧烷反应而进一步生成通式(2b)表示的卤化物的工序，
式中，n为1≤n≤3的整数，X为卤素原子，R为烷基，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代，且
工序(B2)为由通式(2a)及(2b)表示的卤化物得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序。
6.一种五氟硫基苯甲酸的制造方法，其包括以下工序：
(A)准备通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的准备工序，
式中，X为卤素原子，n为1≤n≤3的整数，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代；
(B1)在羧酸以外的酸存在下，使所述三卤代甲基五氟硫基苯与羧酸、水、或通式(b)表示的二硅氧烷反应而生成通式(2a)表示的五氟硫基苯甲酸卤化物的工序，
R3Si-O-SiR3 (b)
式中R表示烷基，
式中，X及n的定义如上所述，苯环上的氢原子也可以被上述的基团或原子取代；
(C1)使所述五氟硫基苯甲酸卤化物与醇反应而生成通式(2c)表示的酯的工序，
式中，R’为碳原子数为1～5的直链状或支链状烷基，n的定义如上所述，苯环上的氢原子也可以被上述的基团或原子取代；以及
(C2)由所述五氟硫基苯甲酸酯得到通式(2)表示的五氟硫基苯甲酸的工序，
式中，n的定义如上所述，苯环上的氢原子也可以被上述的基团或原子取代。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，所述准备工序(A)为使通式(1a)表示的甲基五氟硫基苯与卤化剂反应而得到所述通式(1)表示的三卤代甲基五氟硫基苯的工序，
式中，n为1≤n≤3的整数，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其中，在紫外线照射下实施所述准备工序(A)。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的制造方法，其中，工序(B1)为在羧酸以外的酸存在下，使所述三卤代甲基五氟硫基苯与通式(b)表示的二硅氧烷反应而进一步生成通式(2b)表示的卤化物的工序，
式中，n为1≤n≤3的整数，X为卤素原子，R为烷基，苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代，且
工序(C1)为使通式(2a)及(2b)表示的卤化物与醇反应而得到通式(2c)表示的酯的工序。
10.一种单三氯甲基五氟硫基苯，其以式(5)表示，
苯环上的氢原子也可以被包含氧原子的基团、包含氮原子的基团、或卤素原子取代。
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