專利名稱：制備任選取代的芳基磺酸酐的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種制備任選取代的芳基磺酸酐的方法。
背景技術(shù)：
例如，對(duì)甲苯磺酸酐經(jīng)常用作制備對(duì)甲苯磺酸酯或鹽衍生物的反應(yīng)劑。所得化合物可在藥學(xué)、農(nóng)用化學(xué)品以及更多精細(xì)化學(xué)品化學(xué)領(lǐng)域作為中間體得到各種應(yīng)用。使用對(duì)甲苯磺酸酐制備甲苯磺酸酯或鹽較其它反應(yīng)劑的優(yōu)勢(shì)在于其溫和的反應(yīng)條件，特別是反應(yīng)過程中pH呈中性，而使用例如對(duì)甲苯磺酰氯則非如此。
現(xiàn)有文獻(xiàn)描述了一些制備對(duì)甲苯磺酸酐的方法，例如J.Am.Chem.Soc.1952，74，394-398描述了通過五氧化二磷、次乙酰塑料和石棉與對(duì)甲苯磺酸在125℃下反應(yīng)制備。反應(yīng)混合物于苯/乙醚中重結(jié)晶從而分離產(chǎn)品混合物。
該反應(yīng)的缺點(diǎn)在于生成的聚磷酸酯或鹽衍生物使得工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)復(fù)雜化。Bull.Chem.Soc.Jpn.1968，41，233描述了通過二-對(duì)甲苯基二硫烷與四氧化二氮在四氯甲烷中反應(yīng)制備。J.Am.Chem.Soc.1954，76，1222描述了通過對(duì)甲苯磺酰氯與氧化汞在四氯乙烷中反應(yīng)制備。從苯/乙醚中重結(jié)晶是有效的。J.Chem.Soc.C 1968，1874描述了通過對(duì)甲苯磺酰碘與銅在四氯甲烷中反應(yīng)制備。該方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于使用昂貴的碘鹽。Chem.Ber.1965，98，3286描述了通過對(duì)甲苯磺酸與氰酸苯酯在苯中反應(yīng)制備，該方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于使用昂貴的氰酸苯酯。J.Org.Chem.1963，28，2024描述了通過對(duì)甲苯磺酸與二苯汞和三丁基膦在苯中反應(yīng)制備。Houben Weyl vol.IX 1955，553描述了通過無(wú)水對(duì)甲苯磺酸與二-對(duì)甲苯碳二亞胺在苯中反應(yīng)制備。該方法的一個(gè)缺點(diǎn)也是使用昂貴的二-對(duì)甲苯碳二亞胺。所有這些方法共有的另一個(gè)缺點(diǎn)在于使用有毒反應(yīng)試劑和溶劑，其中一些是致癌并有害的。
DE 397311描述了通過對(duì)甲苯磺酰氯與氯化鈉在冰醋酸/水中于125℃下反應(yīng)制備。然而，由于是在含水反應(yīng)條件下，產(chǎn)物可能發(fā)生水解作用。
J.Org.Chem.1971，36，4，528-531描述了通過無(wú)水對(duì)甲苯磺酸與琥珀酰二氯在80℃反應(yīng)制備，隨后施加高真空，并用乙醚萃取產(chǎn)物。然而，該方法不適合工業(yè)規(guī)模反應(yīng)。
US-A4,115,058描述了通過甲苯與三氧化硫在硝基甲烷中于0℃下反應(yīng)制備。該方法的缺點(diǎn)在于使用高反應(yīng)性的三氧化硫和有害的硝基甲烷，并且在反應(yīng)中還生成了位置異構(gòu)物。
Chem.Ber.1960，93，2736描述了通過對(duì)甲苯磺酰氯與對(duì)甲苯磺酸銀在二氯甲烷中反應(yīng)超過三天制備。該方法的缺點(diǎn)在于使用昂貴的銀鹽，以及過長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。
J.Chem.Soc.Rev.1954，1860描述了通過對(duì)甲苯磺酸與甲氧基乙炔反應(yīng)制備。其缺點(diǎn)在于使用難于獲得的不穩(wěn)定的甲氧基乙炔。
Tetrahedron Lett.1998，39，19，2919-2920描述了通過對(duì)甲苯磺酰氯與對(duì)甲苯磺酸在二氯甲烷中于20℃下進(jìn)行攪拌反應(yīng)制備。然而，公開的結(jié)果無(wú)法在再現(xiàn)合成中得以證實(shí)。
Houben Weyl vol.IX 1955，552描述了通過無(wú)水對(duì)甲苯磺酸與亞硫酰氯在無(wú)溶劑條件下反應(yīng)制備。產(chǎn)物需從冰水中分離。然而，所述方法無(wú)法再現(xiàn)。
J.Org.Chem.1994，59，15，4186-4193描述了通過對(duì)甲苯磺酸與亞硫酰氯在苯中反應(yīng)制備。然而，該方法的缺點(diǎn)仍是使用致癌性苯。
因此仍需有效的、不存在上述缺點(diǎn)的且在工業(yè)規(guī)模上可執(zhí)行的合成芳基磺酸酐的方法，特別是對(duì)甲苯磺酸酐。

發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有效的制備芳基磺酸酐，特別是對(duì)甲苯磺酸酐的方法，其中所需產(chǎn)物的產(chǎn)率足以適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，特別是避免使用了有毒的和致癌的或有害的物質(zhì)或溶劑。
已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，使用脂族烴作溶劑時(shí)，相應(yīng)的芳基磺酸與亞硫酰氯的反應(yīng)能得到高產(chǎn)率的芳基磺酸酐。特別是考慮到芳基磺酸較差的溶解性時(shí)，這是出乎意料的。
本發(fā)明因此提供了一種制備通式(I)的芳基磺酸酐的方法，
其中，R1-R5各自獨(dú)立地是氫、C1-C12的烷基、優(yōu)選C1-C6的烷基、C1-C12的氟烷基、優(yōu)選C1-C6的氟烷基、C1-C12的烷氧基、優(yōu)選C1-C6的烷氧基、C1-C12的氟烷氧基、優(yōu)選C1-C6的氟烷氧基、C4-C18的芳基、優(yōu)選C5-C10的芳基，或C5-19的芳基烷基、鹵素或NO2，其中，通式(II)的芳基磺酸與亞硫酰氯在至少一種作為溶劑的任選取代的脂族烴中進(jìn)行反應(yīng)， 其中R1-R5各自如通式(I)所定義。
所用溶劑可為環(huán)脂族烴或非環(huán)脂族烴或其混合物。合適的環(huán)脂族烴或非環(huán)脂族烴的實(shí)例為環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、環(huán)庚烷、環(huán)辛烷、己烷、庚烷、辛烷和石油醚。優(yōu)選環(huán)烴，特別優(yōu)選環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷或其混合物。
亞硫酰氯基于所使用的通式(II)的芳基磺酸的量過量使用。優(yōu)選過量1.5-5當(dāng)量，特別優(yōu)選過量2-3當(dāng)量。
本發(fā)明的范圍包括所有上述和下列基團(tuán)定義、參數(shù)和例證，總體范圍或在優(yōu)選區(qū)域內(nèi)，互相包括，即也在具體區(qū)域和以任何結(jié)合方式的優(yōu)選區(qū)域之間。
烷基和烷氧基各自獨(dú)立地分別代表直鏈、環(huán)狀、支化或未支化的烷基和烷氧基基團(tuán)，且所述基團(tuán)可進(jìn)一步被取代。同樣適用于芳基烷基基團(tuán)的亞烷基部分。
C1-C6烷基例如且優(yōu)選是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、新戊基、1-乙基丙基、環(huán)己基、環(huán)戊基、正己基；此外C1-C12烷基例如是正庚基、正辛基、正癸基和正十二烷基。
C1-C6烷氧基例如且優(yōu)選是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、環(huán)己氧基、環(huán)戊氧基、正己氧基；此外C1-C12烷氧基例如是正庚氧基、正辛氧基、正癸氧基和正十二烷氧基。
氟烷基和氟烷氧基各自獨(dú)立地分別是被氟原子單-、多-或全取代的直鏈、環(huán)狀、支化或未支化烷基基團(tuán)和烷氧基基團(tuán)。
C1-C12氟烷基例如是三氟甲基、2，2，2-三氟乙基，五氟乙基、九氟丁基、七氟異丙基、全氟辛基和全氟十二烷基。
C1-C12氟烷氧基例如是三氟甲氧基、2，2，2-三氟乙氧基、五氟乙氧基、九氟丁氧基、七氟異丙氧基、全氟辛氧基和全氟十二烷氧基。
芳基均是具有5-18個(gè)骨架碳原子的單-、雙-或三環(huán)雜芳基，其中每個(gè)環(huán)的0、1、2或3個(gè)骨架碳原子，但整個(gè)分子中至少1個(gè)骨架碳原子可被選自氮、硫或氧基團(tuán)的雜原子所取代，或優(yōu)選是具有5-18、優(yōu)選6-10個(gè)骨架碳原子的單-、雙-或三環(huán)碳環(huán)芳基。
具有5-18個(gè)骨架碳原子的單-、雙-或三環(huán)碳環(huán)芳基的實(shí)例是苯基、聯(lián)苯基、萘基、菲基、蒽基或芴基，每個(gè)環(huán)的0、1、2或3個(gè)骨架碳原子、但整個(gè)分子中至少1個(gè)骨架碳原子可被選自氮、硫或氧基團(tuán)的雜原子所取代的具有5-18個(gè)骨架碳原子的單-、雙-或三環(huán)雜芳基例如是吡啶基、唑基、苯并呋喃基、氧芴基或喹啉基。
比外，碳環(huán)芳基或雜芳基中每個(gè)環(huán)可被至多5個(gè)相同或不同的選自鹵素、氰基、C1-C12烷基、C1-C12氟烷基、C1-C12氟烷氧基或C1-C12烷氧基的基團(tuán)所取代基。
芳基烷基均獨(dú)立的是直鏈、環(huán)狀、支化或未支化的上述烷基，其可被上述芳基單-、多-或全取代。芳基烷基的一個(gè)實(shí)例是芐基。
鹵素是氟、氯、溴或碘，優(yōu)選氟、氯或溴。
根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選適于制備通式(I)的芳基磺酸酐，其中R1，R2，R4和R5均是H，R3是甲基，即用于制備對(duì)甲苯磺酸酐。
根據(jù)本發(fā)明的方法可采用如下方式進(jìn)行先將通式(II)的芳基磺酸注入至少一種溶劑，然后加入亞硫酰氯。或者，也可先將亞硫酰氯注入至少一種溶劑，然后加入通式(II)的芳基磺酸。另一種選擇是將兩種反應(yīng)劑共同加入至少一種溶劑中。上述選擇可任意組合。
有時(shí)，當(dāng)在加入亞硫酰氯之前先注入通式(II)的芳基磺酸的情況下，或在加入通式(II)的芳基磺酸之前先注入亞硫酰氯的情況下，加熱反應(yīng)混合物也是有利的。優(yōu)選加熱溫度至25-100℃。特別優(yōu)選加熱溫度至40-80℃，尤其特別優(yōu)選溫度至45-65℃。
有時(shí)，在全部加入或混合后在反應(yīng)溫度下繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物是有利的。優(yōu)選以這種方式持續(xù)攪拌0.1-5h，更優(yōu)選0.5-3h，最優(yōu)選0.5-1h。
繼續(xù)攪拌時(shí)間過后，過量的亞硫酰氯可任選從反應(yīng)混合物中蒸餾除去。蒸餾在底部溫度為70-100℃，優(yōu)選75-90℃，更優(yōu)選80-85℃下進(jìn)行。蒸餾可在環(huán)境壓力(標(biāo)準(zhǔn)壓)或減壓下進(jìn)行。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，蒸餾在標(biāo)準(zhǔn)壓下進(jìn)行?？蓪s出的亞硫酰氯循環(huán)回反應(yīng)過程中。
任選在餾出過量的亞硫酰氯后，優(yōu)選通過冷卻反應(yīng)混合物的析出作用分離出所需的通式(I)的芳基磺酸酐。冷卻后，再在此溫度下繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物是有利的。析出作用是例如通過冷卻至+20℃或至少低于+20℃的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選冷卻至至少-10-+20℃的溫度，更優(yōu)選至0-10℃的溫度。尤其特別優(yōu)選冷卻至5℃。繼續(xù)攪拌可進(jìn)行0.1-5h，更優(yōu)選0.5-3h，最優(yōu)選1h。
在一個(gè)優(yōu)選的變型中，根據(jù)本發(fā)明的方法以如下方式進(jìn)行先將通式(II)的芳基磺酸注入至少一種溶劑中，加熱反應(yīng)混合物，然后將亞硫酰氯加入到該熱反應(yīng)溶液中。加入結(jié)束后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物。隨后，餾出過量的亞硫酰氯，冷卻反應(yīng)混合物。所得芳基磺酸酐進(jìn)行抽濾，并通入保護(hù)氣體進(jìn)行干燥。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需使用致癌溶劑苯和其它有毒的、昂貴的和/或有害的物質(zhì)，所需通式(I)的芳基磺酸酐的高收率足以適用工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
下列實(shí)施例用于通過實(shí)施例舉例說明本發(fā)明，而不能被理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例實(shí)施例1在作為溶劑的甲基環(huán)己烷中制備對(duì)甲苯磺酸酐將50.0g(260mmol)對(duì)甲苯磺酸一水合物懸浮于140g甲基環(huán)己烷中，攪拌加熱至50℃。然后于75分鐘內(nèi)以可觀察到緩慢釋放出氣體的速度滴加99.9g(831mmol，3.2當(dāng)量[eq.])的亞硫酰氯。滴加結(jié)束后，于50℃再攪拌混合物1h。然后于96℃的底部溫度下餾出20.1g的過量亞硫酰氯。殘余物冷卻至5℃，并在該溫度攪拌1h。濾出沉淀固體，用50ml的甲基環(huán)己烷洗滌。減壓干燥后，分離出22.2g(理論值的52％)的對(duì)甲苯磺酸酐。
熔點(diǎn)118-120℃，含量95.6重量％(1H NMR)。
實(shí)施例2在作為溶劑的環(huán)己烷中制備對(duì)甲苯磺酸酐將150.0g(789mmol)對(duì)甲苯磺酸一水合物懸浮于360g環(huán)己烷中，攪拌加熱至50℃。然后于190分鐘內(nèi)以可觀察到緩慢釋放出氣體的速度滴加240.0g(1997mmol，2.6eq.)的亞硫酰氯。滴加結(jié)束后，于50℃再攪拌混合物0.5h。然后于71-76℃的底部溫度下餾出80g的過量亞硫酰氯/環(huán)己烷。殘余物冷卻至5℃，并在該溫度攪拌1h。濾出沉淀固體，用150ml的環(huán)己烷洗滌。減壓干燥后，分離出70.5g(理論值的53％)的對(duì)甲苯磺酸酐。
熔點(diǎn)123-124℃，含量96.1重量％(1H NMR)。
權(quán)利要求
1.制備通式(I)的芳基磺酸酐的方法， 其中，R1-R5各自獨(dú)立地是氫、C1-C12的烷基、C1-C12的氟烷基、C1-C12的烷氧基、C1-C12的氟烷氧基、C4-C18的芳基或C5-C19的芳基烷基、鹵素、NO2，其特征在于通式(II)的芳基磺酸與亞硫酰氯在至少一種作為溶劑的任選取代的脂族烴中進(jìn)行反應(yīng)， 其中R1-R5各自如通式(I)中所定義。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所用溶劑是至少一種任選取代的環(huán)脂烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所用溶劑是環(huán)戊烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3至少之一的方法，其特征在于R1、R2、R4和R5均是H，且R3是甲基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4至少之一的方法，其特征在于亞硫酰氯基于通式(II)的磺酸的量過量使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5至少之一的方法，其特征在于先將通式(II)的磺酸注入溶劑中，然后加熱至25-100℃，并將亞硫酰氯加入到該熱反應(yīng)溶液中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6至少之一的方法，其特征在于在加入亞硫酰氯后，再攪拌該反應(yīng)混合物0.1-5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7至少之一的方法，其特征在于在繼續(xù)攪拌時(shí)間后，任選從反應(yīng)混合物中蒸餾除去過量的亞硫酰氯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8至少之一的方法，其特征在于在餾出過量亞硫酰氯后，任選通過冷卻反應(yīng)混合物至+20℃或至少一個(gè)低于+20℃的溫度析出通式(I)的芳基磺酸酐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備通式(I)的任選取代的芳基磺酸酐的方法。
文檔編號(hào)C07C309/00GK1847221SQ20061007938
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者B·施盧默, F·拉姆普夫, P·納布, G·吉菲爾斯, M·戈塔 申請(qǐng)人:蘭愛克謝斯德國(guó)有限責(zé)任公司