[0001] 本发明涉及将氟化产物与副产物分离的工艺，其中所述氟化产物是使用4-叔丁基-2，6-二甲基苯基三氟化硫(Fluolead)制得的。

[0002] 本发明涉及分离利用4-叔丁基-2，6-二甲基苯基三氟化硫(Fluolead)的氟化反应中的氟化产物的工艺。近年来，Fluolead被开发为非常有用的脱氧氟化剂，其具有高的热稳定性，易于处理，不寻常的耐水解性，和广泛的应用[参见例如，J.Am.Chem.Soc.，2010，132，18199-18205及其支持信息]。Fluolead的优异和独特的性能基于由在苯环上的叔丁基和两个甲基取代基引起的非常高的亲油性。Fluolead氟化许多种类的有机化合物，例如醇类、醛类、酮类、羧酸类、硫酮类、硫酯类、二硫酯类、硫代碳酸酯类、和二硫代碳酸酯，从而以高产率得到相应的氟化物。这些氟化物可用于药物、农药、液晶等的制备或开发(参见例如，J.Fluorine Chem.2006，Vol.127，pp.992-1012；Chem.&Eng.News，June5，pp.15-32(2006)；
“Modern Fluoroorganic Chemistry-Synthesis，Reactivity，Applications”)，Wily-VCH，Weinheim(2004)，pp.203-277；Angew.Chem.Ind.Ed.，Vol.39，pp.4216-4235(2000))。因此，Fluolead由于它的高氟化能力具有高的潜力去应用于这些工业。

[0003] 然而，在使用Fluolead的氟化反应中存在缺陷。伴随着氟化产物的产生，Fluolead与有机化合物反应形成等摩尔量的副产物，4-叔丁基-2，6-二甲基苯基亚磺酰氟(由化合物(I)表示)。所述副产物难以与氟化产物分离，导致产物纯度以及产物有效性的损失(关于反应整体，参见反应式1)

[0004] [反应式1]

[0005]

[0006] 用碱性水溶液洗涤反应混合物的有机层(分离氟化产物的必要步骤)不能从反应混合物的有机层中除去所述副产物(I)，因为所述副产物(I)在水解时发生歧化反应，大部分形成硫代磺酸盐(化合物(III))和磺酸盐(IV))，如下述流程(scheme)1所示：

[0007] 流程1

[0008]

[0009] 尽管化合物(IV)可溶于水层中，但是化合物(III)不溶于水层中。因此，不能将所述氟化产物与副产物(III)分离。副产物(I)经由(II)到(III)的歧化反应非常容易发生，这是由于它的独特的化学结构引起的高的亲油性，即，在苯环上有一个叔丁基和两个甲基取代基。因此，氟化化合物被大量的固体硫代磺酸盐(III)污染。用于分离化合物(III)与所需的氟化产物的柱层析法是相对昂贵的，并不适合大规模生产。可选地，分馏用于分离具有有限的范围，因为它不能被用于固体氟化产物。因此，使用Fluolead生产工业量的氟化产物的技术方案需要一种新方法。

[0010] 本发明旨在克服上述所讨论的技术问题。

[0011] 本发明提供了在使用4-叔丁基-2，6-二甲基苯基三氟化硫(Fluolead)的氟化反应中有效分离氟化产物和副产物的工艺。所述工艺包括将由化合物(I)所示的反应的副产物转化为具有化合物式(IV)的水溶性磺酸盐。通过两组材料之间的水溶性的不同，即，磺酸盐可溶解在水层中，氟化产物可溶解在有机层中，从氟化产物中除去磺酸盐。所述工艺从氟化产物中实质上去除所有的副产物是十分有效的，从而提供了一种出人意料的和纯的氟化产物。在可选的实施方案中，磺酸盐和氟化产物之间物理性能方面的其他不同可以被用于分离，例如，它们的离子和非离子性质方面的不同。

[0012] 本发明提供了在使用Fluolead的氟化中形成的氟化产物的存在下，将副产物(I)转化为式(V)的亚磺酸酯，然后转化为式(VI)的磺酸酯，以及然后转化为式(IV)的磺酸盐的方法。

[0013] 本发明还提供了一种方法，其包括第一步骤，用醇处理氟化产物和副产物(I)的混合物，第二步骤，用氧化剂处理氟化产物和亚磺酸酯(V)的混合物，和第三步骤，用亲核试剂处理氟化产物和磺酸酯(VI)。注意两个步骤(步骤一和二，或者步骤二和三)实质上也可以同时进行。所有的步骤(步骤一、二和三)实质上也可以同时进行。

[0014] 通过本发明的成本有效的简单的工艺分离了所述氟化产物。由于是基于氟化产物和离子磺酸盐化合物之间的物理性能差异，该方法非常适合于大规模生产。

[0015] 通过阅读以下详细说明和所附的权利要求书可以清楚理解本发明的这些和其他特征以及本发明的优点。

[0016] 本发明的实施方案提供了在使用4-叔丁基-2，6-二甲基苯基三氟化硫(Fluolead)的氟化反应中分离氟化产物的工艺。这些工艺可用于工业规模，提供高产率和高纯度的氟化产物。所述副产物非常有效，安全，并且以低成本从氟化产物中去除。实质上所有副产物与氟化产物的分离依赖于将副产物转化为相应的磺酸盐。利用中性副产物和离子磺酸盐之间的物理差异(物理性能差异)将所述盐与所述氟化产物分离(在所述副产物和氟化产物之间不存在差异)。在一个实施方案中，可以通过液-液或者液-固提取原理实现所述物理差异，所述提取原理可以用于工业规模应用中。可选实施方案可以利用磺酸盐相对所述氟化产物的吸收特性。

[0017] 本发明提供的方法包括：在氟化产物存在下，将具有式(I)的副产物转化为具有式(IV)的水溶性磺酸盐。

[0018] 更具体地，本发明提供一种方法，其包括：将副产物(I)转化为具有式(V)的亚磺酸酯，然后转化为具有(VI)的磺酸酯，以及然后转化为具有式(IV)的磺酸盐。所述化合物(I)、(V)、(VI)和(IV)如下所示：

[0019]

[0020] 其中：R是具有1到4个碳原子的烷基，M是氢原子、金属原子或者铵基团。

[0021] 本发明可以包括用于将副产物(I)转化为磺酸盐(IV)的三个步骤，如下述反应式(反应式2)所示：

[0022] [反应式2]

[0023]

[0024] 在一个实施方案中，所述三个步骤是(步骤1)醇解步骤，(步骤2)氧化步骤，和(步骤3)亲核试剂处理步骤，并且所述三个步骤的程序之后，可以进行有机化合物与Fluolead的第一氟化反应(参见，流程2)。

[0025] 流程2：(步骤1、2和3)

[0026]

[0027] 流程2中的步骤1

[0028] 步骤1是用醇处理混合物的工艺。所述混合物是由有机化合物与4-叔丁基-2，6-二甲基苯基三氟化硫(Fluolead)进行氟化反应得到的，所述混合物包括氟化产物和式(I)表示的副产物。

[0029] Fluolead是可商购的。用Fluolead氟化的有机化合物例如是用Fluolead氟化的任何有机化合物。典型地，所述有机化合物选自醇类、醛类、酮类、二酮类、酮酯类、羧酸类、硫酮类、硫酯类、二硫酯类、硫代碳酸酯类、和二硫代碳酸酯类。有机化合物与Fluolead的氟化可以按照已知的反应程序和条件进行(参加例如，J.A m.Chem.Soc.，2010，132，18199-18205和支持信息，为了所有目的将其援引并入本文中)。

[0030] 步骤1包括用醇处理得到的混合物。

[0031] 用于步骤1的混合物包含氟化产物和副产物(I)。另外，所述混合物可以包含Fluolead和/或非氟化的有机化合物，其是在用Fluolead的氟化工艺中没有反应的或过量使用的有机化合物。Fluolead与醇反应从而定量得到式(V)的亚磺酸酯。

[0032] 用于这个步骤的醇可以选自：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇。其中，由于其可用性和成本，优选甲醇和乙醇。

[0033] 步骤1可以通过如下完成：向反应混合物中添加适量的醇，搅拌得到的混合物，直到副产物(I)完全被转化成亚磺酸酯(V)。

[0034] 为了获得由式(I)表示的化合物到由式(V)表示的化合物的优异的转化，可以在每1mol的副产物(I)约1mol到大量过量范围中选择优选的醇量。更优选每1mol的副产物约
3mol到约20mol的醇。醇可以作为溶剂或者溶剂中的一种使用于这个步骤(步骤1)。可以通过用Fluolead制备的氟化产物的预期产量来预测副产物的量(副产物至少以与氟化产物相等的摩尔量形成)，或者通过例如NMR等的客观测试标准来预测副产物的量。副产物的量可以通过最初使用的Fluolead的量来评估。

[0035] 当混合物中包括未反应或者过度使用的Fluolead时，需要额外量的醇，其与所有的Fluolead反应，从而形成式(V)的亚磺酸酯。为了将Fluolead转化为亚磺酸酯，相对于每1mol的Fluolead，醇的优选量是约3mol至约20mol。还可以使用大量过量的醇。

[0036] 为了得到从化合物(I)到化合物(V)的优异转化，反应温度在约-20℃到+100℃的范围内。更优选地，反应温度为约0℃到+50℃。

[0037] 可以选择反应时间以完成转化。典型地，反应时间是在一天之内，更优选在几小时内。

[0038] 反应步骤1在有或者没有任何其他溶剂下进行。这里可以使用的合适的溶剂包括但是不局限于烷烃、卤代烃、芳烃、醚类、腈类等，以及上述物质的混合物。示例性的烷烃是常规的、支化的、或者环状戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷等。示例性的卤代烃是二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯三氟乙烷等。示例性的芳烃是苯、甲苯、二甲苯、氯苯、氟苯、三氟化苯等。示例性的醚类是二乙基醚、二丙基醚、二(异丙基)醚、二丁基醚、叔丁基甲基醚、四氢呋喃、二噁烷、甲基九氟丁基醚、乙基1，1，2，2-四氟乙基醚、1，1，2，2-四氟乙基2，2，2-三氟乙基醚等。示例性的腈类是乙腈、丙腈、丁腈等。如上所述，在该步骤中用作反应物的醇也可以作为溶剂或溶剂中的一种。

[0039] 需要注意，因为在许多情况下，溶剂已经在Fluolead反应中产生氟化产物，因此经常不需要额外的溶剂，即，存在来自原始反应的溶剂，需要添加的只是醇。然而，可以向反应中添加额外的溶剂，即使原始反应包括溶剂。

[0040] 流程2中的步骤2

[0041] 步骤2是用氧化剂处理从步骤1得到的反应混合物的工艺。用于步骤2的反应混合物包括氟化产物和式(V)的亚磺酸酯。所述氧化剂可以选自常规氧化剂，例如过氧化氢、过氧化氢-脲加合物、过乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸、单过氧草酸、单过氧邻苯二甲酸、硝酸、过一硫酸氢钾复合盐(potassium peroxymonosulfate) 高氯酸钠、高溴酸钠、高碘酸钠、高碘酸钾、过硫酸钠、高锰酸钾、过硼酸钠、过碳酸钠、溴、氯、次氯酸钠等。

[0042] 为了得到从化合物(V)到化合物(VI)的显著转化，氧化剂的优选量可以选自每1mol亚磺酸酯约1mol到约5mol的范围内(例如，通过测定原始存在多少副产物或者原始使用了多少Fluolead来评估亚磺酸酯的量)。更优选约1mol到约3mol的氧化剂。

[0043] 为了得到从化合物(V)到化合物(VI)的显著转化，反应温度约在-20℃到+120℃的范围内。更优选地，反应温度为约0℃到+100℃。

[0044] 可以选择反应时间以完成转化。典型地，反应时间在几天之内，更优选在一天之内。

[0045] 步骤2的反应在有或者没有任何其他溶剂下进行。溶剂的使用优选用于温和的反应条件。这里使用的合适的溶剂包括但不局限于，水、醇类、碳酸类、烷烃类、卤代烷烃类、芳烃类和醚类等，以及上述物质的混合物。示例性的醇类包括但不局限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。示例性的碳酸是甲酸、乙酸、丙酸等。烷烃类、卤代烃类、芳烃类和醚类是对步骤1所示例的。如上所述，在步骤1中使用的原始溶剂可以用于步骤2。如果需要，在步骤2中可以添加额外的溶剂。也要注意，在步骤1和步骤2中使用的溶剂不必相同，例如醇可以用在步骤1中，碳酸用在步骤2中。因为步骤2是氧化反应，溶剂必须允许用于氧化步骤。向步骤2中添加溶剂可以测定用于使反应顺利，例如，在提前预设的时间内完成反应(在某些情况下可以使用气相色谱或者其他类似的方法检查反应进展)。

[0046] 流程2中的步骤3

[0047] 步骤3是用亲核试剂处理从步骤2得到的反应混合物，以将式(VI)的磺酸酯转化为溶解于水或者碱性水中的式(IV)的磺酸盐。反应混合物包括所述氟化产物和式(VI)的磺酸酯。在步骤3中使用的所述亲核试剂包括但不局限于，水、氢氧化物、醇盐、胺、卤化物、氰化物等。示例性的氢氧化物包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等。示例性的醇盐包括甲醇锂、甲醇钠、甲醇钾、乙醇锂、乙醇钠、乙醇钾等。示例性的胺包括氨水、甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺等。示例性的卤化物包括氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾等。示例性的氰化物包括氰化钠、氰化钾等。在这些钠和钾的化合物之间，优选钾化合物，因为4-叔丁基-2，6-二甲基苯基磺酸钾(IV：M＝K)比4-叔丁基-2，6-二甲基苯基磺酸钠(IV：M＝Na)更溶于水。

[0048] 为了得到由式(VI)表示的化合物到由式(IV)表示的化合物的优异转化，亲核试剂的优选量可以选自每1mol的磺酸酯约1mol到大量过量的范围内。优选约1mol到约10mol的亲核试剂。

[0049] 为了得到由式(VI)表示的化合物到由式(IV)表示的化合物的优异转化，反应温度在约-20℃到+120℃的范围内。更优选地，反应温度是约0℃到+100℃。

[0050] 可以选择反应时间以完成转化。典型地，反应时间在几天之内，更优选在一天之内。

[0051] 步骤3在有或者没有任何其他溶剂下进行。溶剂的使用优选用于温和的反应条件和高产率的反应。这里使用的合适的溶剂包括但不局限于，水、醇类、醚等，以及上述物质的混合物。示例性的醇类包括但不局限于，甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。示例性的醚类是二乙基醚、二丙基醚、二(异丙基)醚、二丁基醚、叔丁基甲基醚、四氢呋喃、二噁烷等。用于步骤2的溶剂可以被用于步骤3。

[0052] 与现有技术的工艺的区别在于，本发明的实施方案利用简单的技术，适合氟化产物的大规模生产。例如，这些工艺可以利用例如液-液或者液-固提取技术，其中，如流程2中所示，磺酸盐与氟化产物分离。

[0053] 根据本发明，可以通过标准简单的工艺分离氟化产物，其不需要柱层析法、精馏纯化，和其他任何特别的高技术性能。相对于现有技术分离氟化产物，在工业应用中这是显著的进步。

[0054] 下述实施例将更详细解释本发明，但是应该理解本发明不限于此。

[0055] 实施例

[0056] 实施例1：分离用Fluolead氟化2，7-二溴-9-芴酮中形成的2，7-二溴-9，9-二氟芴[0057]

[0058] 在具有隔膜/端口的含氟聚合物(PFA)反应器中加入13.5g(40mmol)的2，7-二溴-9-芴酮、21.7g(80mmol)的4-叔丁基-2，6-二甲基苯基三氟化硫(纯度93％)(Fluolead)、
40ml干燥甲苯，和4.0ml的7∶3(wt/wt)的氟化氢和吡啶的混合物。用隔膜关闭反应器并放置在77℃的油浴中24小时。

[0059] (步骤1)：在冰浴中冷却后，向反应混合物中加入30ml的乙醇。移开所述冰浴并搅拌反应混合物30分钟，之后将其倾倒入40g碳酸钠在500ml水中的水溶液中。分离有机层，并用醚萃取水层。用水洗涤组合的有机层，用硫酸钠干燥，并过滤。蒸发滤出液从而得到38.93g的剩余物，通过GC分析和NMR分析，所述剩余物具有氟化产物和乙基4-叔丁基-2，6-二甲基苯基亚磺酸酯(V)(R＝Et)。乙基4-叔丁基-2，6-二甲基苯基亚磺酸酯的光谱数据：1H NMR(CDCl3)δ7.14(s，2H)，4.07(quartet，J＝7.1Hz，2H)，2.66(s，6H)，1.32(t，J＝7.1Hz，
3H)，1.30(s，9H)；GC-Mass270(M+)。

[0060] (步骤2)：然后将剩余物溶解在80ml的乙酸中。将混合物在70℃的油浴中加热，然后在15分钟内分批加入13.6g的30％过氧化氢(H2O2，0.12mol)。将混合物搅拌另外2小时，冷却到室温，然后倾倒入包括16g亚硫酸钠的水中。用甲苯和醚的混合物萃取混合物，并用水洗涤有机层，用硫酸钠干燥，并过滤。将滤出液蒸发从而得到23.03g的剩余物，通过GC和NMR