醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用制造技术

技术编号:19340970 阅读:82 留言:0更新日期:2018-11-07 13:29
本发明专利技术公开了醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用,属于离子液体催化亲核氟代反应技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为:以卤代化合物或磺酰基取代物为反应底物,以氟化钾为氟源,在水相体系中以醇胺类离子液体为催化剂加热反应制得目标产物氟代化合物,醇胺类离子液体回收后重复循环使用。本发明专利技术中醇胺类离子液体制备简便,价廉易得;反应在离子液体/水体系中进行,不需要添加有机溶剂,环境友好;反应速率快,20min内即可达到很好的收率;使用氟化钾作为氟源,成本较低;催化剂可以多次重复循环利用。

Application of alcohol amine ionic liquids in catalytic nucleophilic fluorination in aqueous system

The invention discloses the application of alcoholic amine ionic liquids in catalyzing nucleophilic fluorination reaction in aqueous phase system, and belongs to the technical field of nucleophilic fluorination reaction catalyzed by ionic liquids. The main points of the technical scheme of the invention are as follows: halogenated compounds or sulfonyl substitutes are used as reaction substrates, potassium fluoride is used as fluorine source, alcoholic amine ionic liquids are used as catalyst to heat the reaction to prepare the target product fluorinated compounds in an aqueous system, and the alcoholic amine ionic liquids are recycled after recovery. The alkanolamine ionic liquids in the invention are easy to prepare and cheap to obtain; the reaction is carried out in ionic liquids/water system without adding organic solvents, which is environmentally friendly; the reaction rate is fast and the yield can be achieved within 20 minutes; the cost of using potassium fluoride as a fluoride source is low; and the catalyst can be reused for many times.

【技术实现步骤摘要】
醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用
本专利技术属于离子液体催化亲核氟代反应
,具体涉及醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用。
技术介绍
氟化学是有机化学的一个重要分支,在过去的十年间,有机氟化分子受到了人们的广泛关注。氟原子的结合可以有效提高部分有机分子的亲脂性和代谢稳定性(ShindeSS,PatilSN,GhatgeA,etal.Nucleophilicfluorinationusingimidazoliumbasedionicliquidbearingtert-alcoholmoiety[J].NewJournalofChemistry,2015,39(6):4368-4374.),从而提高药物分子的药效和生物利用度(WatsonDA,SuM,TeverovskiyG,etal.FormationofArFfromLPdAr(F):Catalyticconversionofaryltriflatestoarylfluorides[J].Science,2009,325(5948):1661-1664.)。含氟药物在抗癌、抗肿瘤、消炎等方面展现出特有的优势(DongY,WangZ,LiC.Controlledradicalfluorinationofpoly(meth)acrylicacidsinaqueoussolution[J].NatureCommunications,2017,8(1):277-280.),此外,在核医学领域,含有18F的放射性氟化物也作为放射性示踪剂被用于医学非侵入性成像技术,如正电子发射型计算机断层显像技术(PET)(WatsonDA,SuM,TeverovskiyG,etal.FormationofArFfromLPdAr(F):Catalyticconversionofaryltriflatestoarylfluorides[J].Science,2009,325(5948):1661-1664),因此氟代反应和氟化分子受到药物研究者的极大关注。利用有机卤化物或磺酸化合物与碱金属氟化物进行亲核取代反应是在有机分子上引入氟原子的经典方法,但这种使用碱金属氟化物作为氟源的氟代反应存在着诸多困难。首先,由于碱金属氟化物如氟化铯、氟化钾等能与质子型溶剂特别是水能形成强氢键,降低了氟离子的亲核性,抑制了亲核氟代的发生(LeeJW,OliveiraMT,JangHB,etal.Hydrogen-bondpromotednucleophilicfluorination:concept,mechanismandapplicationsinpositronemissiontomography[J].ChemicalSocietyReviews,2016,45(17):4638-4650.);其次,较高的晶格能使碱金属氟化物几乎不溶于绝大多数非质子型溶剂;由于氟离子较强的碱性,氟代反应的选择性较低(LeeE,KamLetAS,PowersDC,etal.Afluoride-derivedelectrophiliclate-stagefluorinationreagentforPETimaging[J].Science,2011,334(6056):639-642.)。因此人们一般使用非质子型溶剂如乙腈(KimDW,SongCE,ChiDY.Newmethodoffluorinationusingpotassiumfluorideinionicliquid:significantlyenhancedreactivityoffluorideandimprovedselectivity[J].journaloftheamericanchemicalsociety,2002,124(35):10278-10279.),或者与金属氟化物形成弱氢键的质子型溶剂如叔丁醇、叔戊醇(KimDW,JeongHJ,LimST,etal.Facilenucleophilicfluorinationreactionsusingtert-alcoholsasareactionmedium:significantlyenhancedreactivityofalkalimetalfluoridesandimprovedselectivity[J].TheJournaloforganicchemistry,2008,73(3):957-962.)等作为反应溶剂,同时加入添加剂来增加碱金属氟化物溶解度或降低氟离子的碱性(EngleKM,PfeiferL,PidgeonGW,etal.Coordinationdiversityinhydrogen-bondedhomolepticfluoride–alcoholcomplexesmodulatesreactivity[J].ChemicalScience,2015,6(9):5293-5302.)。然而,这些催化体系在某些方面在一些缺点:催化体系较为复杂,而且需要添加有毒的溶剂及添加剂,催化剂结构复杂且合成繁琐,反应时间较长。由于18F的半衰期只有110min,因此氟代的速度直接决定了一个氟代反应能否应用于PET技术中,较快的反应速率成为了人们最求的目标。最近几十年,随着绿色化学的提出,离子液体作为一种新型、绿色的催化剂和溶剂,一直在在蓬勃发展,其研究愈来愈活跃,种类也在一直增多。由于其种类丰富,具有可设计性,往往被人们赋予一些特殊的功能,可以应用于很多领域。因此,在学术界和产业界引起了人们的广泛关注。离子液体以不易挥发、可设计性、高的热稳定性和化学稳定性、强的催化活性、可循环使用等特性,在合成及催化行业表现出广阔的应用前景。离子液体在催化亲核氟代反应中也得到了一定的应用。比如[BMIM][PF4](KimDW,SongCE,ChiDY.Newmethodoffluorinationusingpotassiumfluorideinionicliquid:significantlyenhancedreactivityoffluorideandimprovedselectivity[J].journaloftheamericanchemicalsociety,2002,124(35).)、[PMIM(SO3H)][OTf](ReddyAS,LaaliKK.Mildandselectiveα-fluorinationofcarbonylcompounds(ketones,1,3-diketones,β-ketoesters,α-nitroketones,andβ-ketonitriles)withSelectfluor(F-TEDA-BF4)inimidazoliumILs[BMIM/PF6orBMIM/NTf2]withIL[PMIM(SO3H)/OTf]aspromoter[J].TetrahedronLetters,2015,56(41):5495-5499.)、[MIM-tOH][OMs](ShindeSS,PatilSN,GhatgeA,etal.Nucleophilicfluorinationusingimidazol本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用,其特征在于:以卤代化合物或磺酰基取代物为反应底物,以氟化钾为氟源,在水相体系中以醇胺类离子液体为催化剂加热反应制得目标产物氟代化合物,醇胺类离子液体回收后重复循环使用;所述卤代化合物或磺酰基取代物的结构式为:

【技术特征摘要】
1.醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用,其特征在于:以卤代化合物或磺酰基取代物为反应底物,以氟化钾为氟源,在水相体系中以醇胺类离子液体为催化剂加热反应制得目标产物氟代化合物,醇胺类离子液体回收后重复循环使用;所述卤代化合物或磺酰基取代物的结构式为:所述醇胺类离子液体的结构式为:2.根据权利要求1所述的醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用,其特征在于:所述卤代化合物或磺酰基取代物、氟化钾与醇胺类离子液体的投料摩尔比为1:5:4。3.根据权利要求1所述的醇胺类离子液体在水相体系中催化亲核氟代反应中的应用,其特征在于:所述加热反应温度为140℃,反应时间为10-20mi...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱安莲李凌君唐明洁李静静
申请(专利权)人:河南师范大学
类型:发明
国别省市:河南,41

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