[发明专利]具有双(三氟甲磺酰基)乙基的化合物和酸催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有双(三氟甲磺酰基)乙基的化合物和酸催化剂及其制造方法。

背景技术

以往的酸催化剂、例如发烟硫酸等布朗斯台德酸、氯化铝、四氯化钛等路易斯酸为化学计量的反应，或存在反应溶剂受限等缺点，期望变更成为对环境友好的合成工艺。利用发烟硫酸的贝克曼重排和利用氯化铝的弗里德尔-克拉夫茨酰化由于并不是催化的、而是产物和催化剂生成稳定的加成物，需要中和或分解酸来取得产物，消费化学计量或者其以上的酸。另外，利用苯和乙酰氯的苯乙酮的合成中，中和废弃氯化铝后的废弃物也达到目标产物的7.3倍。

因此，从绿色化学的观点出发，正在进行有固体酸催化剂的开发。以往，在主要使用氯化铝的芳香族烷基化中也逐步使用固体酸催化剂，乙苯、枯烯的合成工艺大多替换为沸石催化剂(MCM-22(MWW))等。由此，废弃催化剂、盐等废弃物大幅度被削减，也没有装置的腐蚀问题、毒性问题，对环境友好，并且还获得稳定的连续生产率的改善。这样，固体催化剂的优点在可应用流通型高温工艺的、结构较简单的有机化合物的合成反应中能够充分地发挥。这些固体酸催化剂也被称为非均匀系催化剂，尤其对基础化学品的合成、汽车发动机的尾气净化等有用，被大量地使用。

另一方面，有机合成反应中有机金属络合物、有机酸作为催化剂在各种条件下使用。这些具有催化作用的化合物容易溶解于各种有机溶剂中，因此对液相中的有机合成、高分子合成十分有用，也开发出与以往已知的硫酸、甲磺酸等同样地具有磺酸骨架的分子作为催化剂。

其中被表现出非常强的吸电子特性的三氟甲磺酰基(triflyl，CF₃SO₂基)取代的有机酸已知为具有硫酸以上的酸度的超强酸。表现出强酸性的化合物的例子也有同一碳原子上有2个三氟甲磺酰基的双(三氟甲磺酰基)甲烷、同一碳原子上有3个三氟甲磺酰基的三(三氟甲磺酰基)甲基化物。

以前，曾尝试制造呈现出强酸性的化合物以及将它们在医药、农药、聚合物或者它们的合成中间体等的合成反应(例如，弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应、狄尔斯-阿尔德反应等)中作为催化剂而使用。例如，专利文献1中公开了芳基双(全氟烷基磺酰基)甲烷及其金属盐以及它们的制造方法。

另外，专利文献2中，作为增大基于亲电子反应的有机合成反应中的催化活性的路易斯酸催化剂公开了通式M[RfSO₂-N-SO₂Rf’]_n或M[RfSO₂-N-SO₂Rf’]_n·mH₂O所示的化合物(Rf和Rf’表示碳原子数1～8的全氟烷基；M表示选自碱金属、碱土金属、过渡金属、铅、砷、锑、铋、硒、碲的元素；n表示与该金属的化合价相同的整数；m表示0.5～20的自然数)；专利文献3中，公开了各种具有全氟烷基磺酰亚胺基的络合物及使用其作为催化剂的各种基于亲电子反应的有机合成反应。

另外，专利文献4中，公开了通式M⁺(X₁^-)_q所示的由特定的金属卤化物和季盐型阴离子交换树脂组成的、在水共存下也能够使用的高活性的路易斯酸催化剂(式中，M表示由选自元素周期表IIIA族～VB族的元素组成的组中的至少一种金属；X₁表示卤原子；q表示与M的化合价数相同的整数)。

此外，专利文献5中，公开了下式[(RfSO₂)₃C]_nM₂所示的由三(全氟烷基磺酰基)甲基化物的金属盐组成的酸催化剂(其中，Rf表示碳原子数1以上的全氟烷基；M₂表示选自碱金属、碱土金属、包含稀土类的过渡金属、锌、镉、铝、镓、铟、铊、硅、锗、锡、铅、砷、锑、铋、硒、碲的元素。n表示与M₂的化合价相同的整数。)。