一种含氟叔碳中心的构建方法技术

本发明专利技术提供了一种以含氟烯烃为原料，构建含氟叔碳中心的方法。具体地，本发明专利技术提供了一种如下式I所示的化合物的用途；其中，各基团的定义如说明书中所述。所述式I化合物可以用作为含氟叔碳负离子的前体，用于常见亲电试剂的氟烷基化反应。本方法反应条件温和，操作简便，成本低，底物官能团兼容性好，易于放大，分离，具有工业化生产的应用前景。具有工业化生产的应用前景。具有工业化生产的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟叔碳中心的构建方法


[0001]本专利技术涉及有机合成领域，具体涉及一种含氟叔碳中心的构建方法。

技术介绍

[0002]含氟化合物由于其独特的物理化学性质在医药、农药和材料领域都有着非常重要的应用。近年来，尽管有大量的合成方法学被报道，但大多数仍集中于简单氟烷基砌块的构建。对于含氟叔碳中心的构建方法非常有限。该类化合物含氟较多，具有非常特殊的性质和广阔的应用前景。比如，由于氟谱的化学位移受氟原子周围电子云密度的影响非常大，因此可以利用氟谱化学位移高效的识别化学环境的细微变化。目前，已经有大量的含氟分析物被用于复杂混合物中的特异性分析和识别。另一方面，自然界和生物体中具有极少的含氟物质，因此对于含氟化合物的检测可以几乎不受其他因素的干扰。总体而言，基于
19
F
‑
NMR的检测技术由于其较高的特异性识别能力和精确度在生物医药、检测标记等领域有着巨大的应用前景。但是目前限制该技术更广泛应用的是其相对较低的灵敏度，常规的NMR分析需要毫克级别的样品量，然而更多情况下实际的样品量远远达不到这个标准。而向化合物中引入多个化学位移等价的氟原子可以有效的提高氟谱检测的灵敏度，例如，全氟叔丁基[
‑
C(CF3)3]是极好的选择。
[0003]向分子中引入全氟叔丁基的方法非常有限，传统的方法依赖于剧毒气体全氟异丁烯的使用，或是利用九氟叔丁烷在碱的存在下和亲电试剂反应，原料均为气体，且具有极大的毒性，极大了限制了其发展。
[0004]1998年，Kolomeitsev和等人发展了一种Arbuzov类型的取代反应。用氨基磷酸盐和多种含氟卤代物反应，制备了多种含氟化合物，其中包括了一例全氟叔丁基取代的化合物。
[0005][0006]2013年，报道了一种光引发的对烯烃的氢化氟烷基化反应。以氟烷基碘代物为氟烷基自由基前体，三(三甲基硅基)硅烷为氢源实现了对于烯烃的氢化氟烷基化反应。文中展示了多种氟烷基碘代物，其中仅包括一例全氟叔丁基碘参与的反应实例，且反应效率仅为中等。
[0007][0008]除此以外，几乎没有实用的方法学可用于向底物中引入全氟叔丁基。同时，在已有
的方法中也存在着明显的局限性：(1)依赖于剧毒的气体全氟异丁烯(全氟叔丁基卤代物的主要制备方法也以全氟异丁烯为原料)；(2)所用试剂操作不便，难以处理，大多为气体或易升华的固体(全氟叔丁基碘易升华，具有强刺激性)；(3)底物范围较窄，反应效率较低。
[0009]因此，本领域急需提供一种安全、高效、通用性广的含氟叔碳中心的构建方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种安全、高效、通用性广的含氟叔碳中心的构建方法。具体地，提供一种式I化合物在构建含氟叔碳中心中的用途。
[0011]本专利技术第一方面，提供了一种式I化合物用于亲电试剂的氟烷基化以构建含氟叔碳中心的用途，
[0012][0013]其中，R
f1
、R
f2
各自独立地选自下组：C1
‑
C8的全氟烷基、
‑
(CF2)
n
R
a
，
[0014]n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
[0015]各R
a
独立地选自下组：H、D、卤素、
‑
NO2、
‑
CN、氧代、
‑
OH、
‑
NH2、
‑
COOH、
‑
CHO、被1个或2个C1
‑
C6的烷基取代的氨基、取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、取代或未取代的C1
‑
C8烯基、取代或未取代的C1
‑
C8炔基、取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
10元杂环烷基、取代或未取代的C6
‑
C10的芳基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的C5
‑
C10的杂芳基、取代或未取代的C1
‑
C6亚烷基
‑
R
b
、
‑
O
‑
R
b
、
‑
S
‑
R
b
、
‑
OCO
‑
R
b
、
‑
COO
‑
R
b
、
‑
CO
‑
R
b
或
‑
S(＝O)2‑
R
b
；
[0016]其中，各R
b
独立的选自下组：取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
10元杂环烷基、取代或未取代的C6
‑
C10的芳基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的5
‑
10元杂芳基；
[0017]其中，所述取代指基团上的一个或多个H原子被选自下组的基团取代：D、卤素、
‑
NO2、
‑
CN、氧代(＝O)、
‑
OH、
‑
NH2、
‑
COOH、
‑
CHO、被1个或2个C1
‑
C6的烷基取代的氨基、卤素取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
8元杂环烷基、C6
‑
C10的芳基、具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的5
‑
10元的杂芳基、卤素取代或未取代的C1
‑
C6亚烷基
‑
R
c
、
‑
O
‑
R
c
、
‑
S
‑
R
c
、
‑
OCO
‑
R
c
、
‑
COO
‑
R
c
、
‑
CO
‑
R
c
或
‑
S(＝O)2‑
R
c
；
[0018]其中，各R
c
独立的选自下组：卤素取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、卤素取代或未取代的C3
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.式I化合物用于亲电试剂的氟烷基化以构建含氟叔碳中心的用途，其中，R
f1
、R
f2
各自独立地选自下组：C1
‑
C8的全氟烷基、
‑
(CF2)
n
R
a
，n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；各R
a
独立地选自下组：H、D、卤素、
‑
NO2、
‑
CN、氧代、
‑
OH、
‑
NH2、
‑
COOH、
‑
CHO、被1个或2个C1
‑
C6的烷基取代的氨基、取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、取代或未取代的C1
‑
C8烯基、取代或未取代的C1
‑
C8炔基、取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
10元杂环烷基、取代或未取代的C6
‑
C10的芳基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的C5
‑
C10的杂芳基、取代或未取代的C1
‑
C6亚烷基
‑
R
b
、
‑
O
‑
R
b
、
‑
S
‑
R
b
、
‑
OCO
‑
R
b
、
‑
COO
‑
R
b
、
‑
CO
‑
R
b
或
‑
S(＝O)2‑
R
b
；其中，各R
b
独立的选自下组：取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
10元杂环烷基、取代或未取代的C6
‑
C10的芳基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的5
‑
10元杂芳基；其中，所述取代指基团上的一个或多个H原子被选自下组的基团取代：D、卤素、
‑
NO2、
‑
CN、氧代(＝O)、
‑
OH、
‑
NH2、
‑
COOH、
‑
CHO、被1个或2个C1
‑
C6的烷基取代的氨基、卤素取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
8元杂环烷基、C6
‑
C10的芳基、具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的5
‑
10元的杂芳基、卤素取代或未取代的C1
‑
C6亚烷基
‑
R
c
、
‑
O
‑
R
c
、
‑
S
‑
R
c
、
‑
OCO
‑
R
c
、
‑
COO
‑
R
c
、
‑
CO
‑
R
c
或
‑
S(＝O)2‑
R
c
；其中，各R
c
独立的选自下组：卤素取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、卤素取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
8元杂环烷基、C6
‑
C10的芳基、具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的5
‑
10元杂芳基；R1、R2为离去基团，且R1、R2各自独立地选自下组：F、Cl、Br、I、OTf、OTs、ONs、OSO2‑
C1
‑
C6烷基、OSO2Ph、OAc、CN、NO2，且R1、R2不同时为氟。2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，各R
a
独立地选自下组：卤素、
‑
NO2、
‑
CN、氧代、
‑
COOH、
‑
CHO、取代或未取代的C6
‑
C10的芳基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的C5
‑
C10的杂芳基、取代或未取代的亚甲基
‑
R
b
、
‑
OCO
‑
R
b
、
‑
COO
‑
R
b
、
‑
CO
‑
R
b
或
‑
S(＝O)2‑
R
b
；其中，各R
b
独立的选自下组：取代或未取代的C1
‑
C8的烷基、取代或未取代的C3
‑
C8环烷基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的3
‑
10元杂环烷基、取代或未取代的C6
‑
C10的芳基、取代或未取代的具有1
‑
3个选自O、N和S的杂原子的5
‑
10元杂芳基；其中，所述取代指基团上的一个或多个H原子被选自下组的基团取代：D、卤素、
‑
NO2、
‑
CN、氧代(＝O)、
‑
COOH、
‑
CHO。3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的R
f1
和R
f2
独立地选自下组：
‑
CF3、
‑
CF2H、
‑
CF2CF3和CF2CF2Cl；且R1和R2独立地选自下组：F、Cl、Br、I、OTf和OTs。4.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的式I化合物为1，1
‑
二溴
‑
2,2
‑
双三氟甲基乙烯。
5.一种在化合物中构建含氟叔碳中心的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：在惰性溶剂中，在氟源存在下，用如权利要求1所述的式I化合物与底物反应，从而得到具有含氟叔碳中心的产物。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当待构建含氟叔碳基团的化合物具有离去基团时，将所述化合物直接作为底物进行反应；当所述化合物不具备离去基团时，将所述化合物制备成包含离去基团的形式后进行反应；其中，所述离去基团选自下组：F、Cl、Br、I、OTf、OTs、ONs、OSO2Me、OSO2Ph、OAc、CN、NO2，较佳地为F、Cl、Br、I、OTf、OTs。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(I
‑
1)在非质子性溶剂中，在氟源存在下，用式I化合物与底物R3‑
LG反应，得到具有含氟叔碳中心的化合物；或者，所述的方法包括步骤：(I
‑
2)在非质子性溶剂中，在氟源存在下，用式I化合物与底物R3‑
X
‑
LG反应，得到具有含氟叔碳中心的化合物；式中，各R
f1
、R
f2
、R1和R2如权利要求1所定义；各R3独立地选自下组：取代或未取代的C1
‑
C30的烷基、取代或未取代的C2
‑
C30的烯基、取代或未取代的C2
‑
C30的炔基、取代或未取代的C6
‑
C20的芳基、取代或未取代的5
‑
至20
‑
元的杂芳基、取代或未取代的C7
‑
C25的烷基
‑
C6
‑
C20芳基、取代或未取代的C1
‑
C5烷基5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金波，王遣，倪传法，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：