CN100430345C - 制备含cf2o桥的化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

发明涉及制备每分子含至少一个-CF2-O-桥的化合物的方法，该方法包括：a)将酸加成到至少一种烯酮缩二硫醇上；b)在碱存在下使所得双(烷硫基)碳盐与至少一种含至少一个羟基的化合物反应，和；c)随后，优选就地进行，将所得二硫代原酸酯用氟化剂和氧化剂进行氧化氟代-脱硫反应，生成每分子具有至少一个-CF2-O-桥的键。

Description

制备含CF2O桥的化合物的方法
本发明涉及制备分子中含至少一个-CF2-O-桥的化合物的方法。此外本发明还涉及在本发明方法中用作起始化合物的烯酮缩二硫醇和双(烷硫基)碳鎓盐。本发明还进一步涉及可按照本发明方法制得的分子中含有至少一个-CF2-O-桥的新化合物。
含有一个、两个或多个-CF2-O-桥的化合物特别适合用作液晶，但也可用作药物、作物保护剂或用作此类产物的前体，或者用于制备聚合物。
含有一个或多个-CF2-O-桥的液晶化合物宜适用作液晶介质如光和电光显示元件如TN-，STN-和TFT-LCDs中所用显示元件的组分。例如，EP 0844 229A1描述了含有-O-CF2-桥的液晶化合物。其中提出了多种制备这种-O-CF2-桥的方法。根据所述方法之一，首先将芳族卤化物转化为格利雅化合物或锂化化合物，然后利用二硫化碳再转化成二硫代羧酸。二硫代羧酸在碱金属氢化物和碘存在下用苯酚转化成硫酯。所需的-O-CF2-桥然后使用氟化剂由硫酯生成。
根据另一方法，首先使环己酮与六甲基磷酸三酰胺和二溴二氟甲烷反应，以获得二氟亚己基衍生物。然后向后者中先加入溴，继而通过与苯酚盐反应醚化，同时消除溴化氢，生成-CF2-O-桥。
这一方法的缺点是反应速率低下，收率不能令人满意，且产物的后处理与纯化复杂。
因此，本发明的目的是提供一种制备分子中含至少一个-CF2-O-桥的化合物的方法，该方法使用易获得的原料进行，不需要分离中间体，但能以良好的收率给出产物。
本发明的进一步目的涉及用于本发明方法的起始化合物与中间体，并提供了制备这些起始化合物的简便方法。
本发明的再一目的涉及用本发明化合物获得的新产物。
本发明的目的由权利要求1的方法实现。从属权利要求涉及这一方法的各种适宜变化形式。
本发明因此涉及本文开头所述类型的方法，该方法包括：
a)将酸加成到至少一种烯酮缩二硫醇上，
b)在碱存在下使所得双(烷硫基)碳鎓盐与至少一种含至少一个羟基的化合物反应，
c)随后，优选就地进行，使用氟化剂和氧化剂将所得二硫代原酸酯进行氧化氟代脱硫反应，生成分子中含有至少一个-CF2-O-桥的化合物。
本发明方法的有利之处在于作为起始化合物的烯酮缩二硫醇易于获得。此外，烯酮缩二硫醇化合物由于常常具有良好的结晶性能而易于以高纯度获得，而这对于高纯度液晶的合成也特别重要。
这一方法的的进一步优点是向烯酮缩二硫醇进行的酸加成反应，该反应甚至可以在极缓和的条件下进行。这样能够获得含敏感官能团如酯、腈或缩酮的烷基双(烷硫基)碳鎓盐。另外，还可以将每分子含有两个或多个烯酮缩二硫醇官能团的化合物转化为相应含有两个或多个-CF2O-桥的化合物。
而且，生成含-CF2-O-基团的化合物的氧化氟化反应可以在极缓和的弱碱性条件下进行，因此和常规方法不同，此反应与未保护的官能团如腈基的多重性更加相容。
另外，本发明方法特别有利之处是以烯酮缩二硫醇为原料经由碳鎓盐和二硫代原酸酯生成含至少一个-CF2O-桥的化合物之反应可以在反应混合物中进行，亦即无需分离与纯化中间体。本发明方法可以获得高乃至极高的收率。
此外，本发明还涉及烯酮缩二硫醇以及相应的双(烷硫基)碳鎓盐，特别是权利要求20，21，23，24和26中那些化合物。这些物质特别适合在本发明方法中用作起始化合物，用于制备液晶化合物本身或可用作合成液晶化合物用的化合物。
此外，本发明还涉及用本发明方法制得的分子中含有至少一个-CF2-O-桥的新化合物，特别是根据权利要求22和25的那些化合物。这些化合物本身是新的液晶化合物或者适宜用作制备液晶化合物用的合成结构单元。
新的二酮及由此可得到的缩酮，特别是根据权利要求27的化合物，同样也构成了本发明的主题。二酮及相应的缩酮是按照优选的方法变化形式合成所述烯酮缩二硫醇用的起始化合物。
本发明方法的优选变化形式描述如下。
本发明方法优选使用式II的烯酮缩二硫醇进行：
Figure C0182039900111
在该式中：
R1和
R2，彼此独立地为含有1-25个碳原子的直链、支链或环状烷基，这里R1和R2可以彼此桥连，使得
Figure C0182039900112
基团表示环中含有4-8个碳原子的环状烷基，优选环己烷，和/或其中一个或多个H原子可被卤素、-CN或另外的取代或未取代的烷基和/或芳基基团所取代，和/或其中一个或多个非相邻的-CH2-基团可以彼此独立地被-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-所取代，和/或
芳基，其可以被卤素，直链、支链和/或环状的烷基和/或芳基单取代或多取代，这些基团可同样被取代，并且其中的一个或多个CH基团可被N取代，
另一方面，其中基团R1和R2之一还可以为H，
R6和
R7，彼此独立地为含有1-12个碳原子的直链、支链或环状烷基，这里R6和R7可以彼此桥连，使得
Figure C0182039900121
基团表示4-8元环，和/或其中一个或多个H原子可被卤素或另外的取代或未取代的烷基和/或芳基基团所取代，和/或其中一个或多个非相邻的-CH2-基团可以彼此独立地被-CO-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-所取代，和/或
芳基，其可以被卤素或直链、支链和/或环状的烷基和/或芳基单取代或多取代。
优选R6和R7彼此桥连，使得
Figure C0182039900122
基团形成5-7元环形式：
Figure C0182039900123
其中R8和R9为H或取代或未取代的含1-6个碳原子的烷基或链烯基，其中
Figure C0182039900124
基团可以形成环烷基或芳基基团，且m1为2，3或4。
在上下文中，基团
Figure C0182039900125
和/或
Figure C0182039900131
(其中的R10，R11和m2的定义分别同R8，R9和m1)，优选为1，2-亚乙基，1，3-亚丙基或2，2-二甲基-1，3-亚丙基。
要加成到烯酮缩二硫醇上的酸优选为酸HY，其中Y-为非配位或弱配位阴离子。这里Y-优选为卤化物，四氟硼酸根，六氟磷酸根，高氯酸根或烷基-或芳基羧酸根或烷基-或芳基磺酸根阴离子，其中烷基或芳基基团中的一个、多个或全部H原子可以被氟或氯取代。特别优选的酸为三氟甲磺酸和四氟硼酸/乙醚配合物。
基于要反应的烯酮缩二硫醇单元，使用大约等摩尔量的酸。与酸HY的反应宜在-80至+30℃的温度下在惰性极性溶剂或溶剂混合物中进行。适宜的溶剂例如为醚类或卤代烷烃，如乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷或三氯甲烷。
酸HY与式II烯酮缩二硫醇的加成反应生成式III的双(烷硫基)碳鎓盐：
Figure C0182039900132
其中R1，R2，R6，R7和Y-如上定义。
特别有利的是酸加成到烯酮缩二硫醇生成双(烷硫基)碳鎓盐的反应是可逆的。在使用4-取代的亚环己基烯酮缩二硫醇时，较之顺式构型，双(烷硫基)碳鎓盐的反式-取代环己烷衍生物是热力学有利的，因此能够以极高的选择性获得含有-CF2O-桥的反式-取代的环己烷化合物。
为了使平衡产生热力学更有利的异构体，因此宜在-80℃至+50℃，特别是-30至+50℃的温度下进一步搅拌包括烯酮缩二硫醇、酸及相应的碳鎓盐的反应混合物一段时间，尤其是15分钟-6小时，或更长时间。
第一步反应之后的两步合成步骤优选就地进行，亦即使用第一步反应得到的反应混合物，因此无需对中间体进行分离。
与双(烷硫基)碳鎓盐反应的包含至少一个羟基的化合物就其结构而言本质上不受任何特殊限制。但由于本发明方法特别适于制备液晶本身或制备液晶用的合成结构单元，因此含至少一个羟基的化合物中的拟用基团优选设计成包含在液晶中有用的结构单元。
含至少一个羟基的化合物优选为式IV R3-OH(IV)的烷基或芳基醇，其中烷基或芳基R3视需要可被取代。
羟基化合物优选以高达2倍，特别是高达1.5倍的摩尔过量使用(基于要使用的理论量)。与羟基化合物的反应是在至少一种碱存在下进行，优选反应温度为-100至+50℃。适于这一目的的碱是有机氮碱，特别是叔胺，例如三乙胺、吡啶或吡啶衍生物。碱宜以1∶1-2∶1的摩尔比(基于羟基化合物)使用。适宜的溶剂尤其是极性溶剂或溶剂混合物，如上文所述。
式III双(烷硫基)碳鎓盐与式IV羟基化合物反应生成式VI的二硫代原酸酯：
Figure C0182039900141
其中R1，R2，R6，R7和R3如上定义。
如反应方案1所示，按照本发明，以式II烯酮缩二硫醇为原料，经由通过加成酸HY制得的式III双(烷硫基)碳鎓盐和再与式IV羟基化合物反应得到的式VI二硫代原酸酯，可以制得包含至少一个-CF2-O-桥的式V化合物。
反应方案1：
Figure C0182039900142
原酸酯VI通常不用分离，而是通过氧化直接转化为化合物V。
可使用的氧化剂是常规氧化剂。所用氧化剂优选为能释放卤鎓离子等价物的化合物。氧化剂的实例有N-氯代琥珀酰亚胺，N-溴代琥珀酰亚胺，N-碘代琥珀酰亚胺，1，3-二溴代-5，5-二甲基乙内酰脲，二溴代异氰尿酸，溴和氯。特别优选溴，其原因在于生成的溴化物易于分离。同样，适宜的还有例如SO2Cl2，SO2ClF，亚硝鎓盐和硝鎓盐和氯胺-T。如果需要，亚硝鎓盐和硝鎓盐还可以由适当前体，例如无机或有机亚硝酸盐和/硝酸盐就地制备。
可使用的氟化剂是常规氟化剂。特别优选的氟化剂选自氟化氢，脂族和芳族胺/氟化氢配合物，例如吡啶/氟化氢配合物，特别是HF含量为50-70％的HF/吡啶，以及三乙胺/，蜜胺/和聚乙烯吡啶/氟化氢配合物。
与氧化剂和氟化剂的反应宜在-100至+50℃的温度下进行。适宜的溶剂同样是上文所述的溶剂与溶剂混合物。
烯酮缩二硫醇转化为含有至少一个-CF2O-桥的产物的全部反应优选以所谓的“一釜法”的方式进行，即无需分离与纯化作为中间体的碳鎓盐和/或二硫代原酸酯。
含至少一个羟基的化合物优选具有式IVa：
Figure C0182039900151
其中
Rc为H，卤素，-CN，-NCS，-SF5或含1-18个碳原子的烷基，在该烷基中，一个或两个非相邻的-CH2-基团另外可被-O-，-S-，-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-E-和/或-C≡C-取代，和/或其中一个或多个H原子另外可被卤素和/或-CN取代，
E为CR4＝CR5或CHR4-CHR5，
R4和
R5各自独立地为H，含1-6个碳原子的烷基，F，Cl，Br，CF3或CN，和
Z3为-O-CO-，-CO-O-，-C2H4-，-CH2-CF2-，-CF2-CH2-，-CF2-CF2-，-CH2-O-，-CF2-O-，-O-CH2-，-O-CF2-，-CH＝CH-，-CF＝CH-，-CH＝CF-，-CF＝CF-，-C≡C-或单键，和
A3为1，4-亚苯基，其中一个或多个CH基团可被N置换，1，4-亚环己基，其中一个或两个非相邻的CH2基团可被O和/或S置换，1，4-亚环己烯基，1，4-亚二环[2.2.2]辛基，1，4-亚哌啶基，2，6-亚萘基，2，6-亚十氢化萘基或1，2，3，4-四氢化萘-2，6-亚基，这些基团中的一个或多个H原子可以被卤素、-CN和/或含1-6个碳原子的烷基取代，其中所述烷基中的一个或多个H原子可以被卤素或-CN取代，和/或其中的一个或多个非相邻的-CH2-基团可以独立地被-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-取代，和
r为0，1或2。
条件是当R＝0时，Rc具有所述烷基的含义，但其中1-位上的碳原子不能被杂原子取代。
A3优选为1，4-亚苯基，其可以在2-，3-，4-和/或5-位被上述基团，优选被氟取代。
当r＝0时，羟基化合物优选为链烷醇，它可以被取代。特别优选卤代链烷醇，例如三氟甲醇、三氟乙醇和三氯乙醇。
根据本发明方法的另一优选变化形式，含至少一个羟基的化合物含有两个羟基基团。
两种相同或不同的双(烷硫基)碳鎓盐可与此类二羟基化合物进行本发明的反应，生成具有两个-CF2-O-桥的化合物。
根据这一变化形式，二羟基化合物优选具有式IVd：
Figure C0182039900161
其中A3如上定义，而A4和Z4则分别具有A3和Z3所述的含义之一，且t为0，1或2。
烯酮缩二硫醇特别优选由羰基化合物制得。羰基化合物可以用式I说明：
其中R1和R2如上定义。
烯酮缩二硫醇是以羰基化合物为原料按照本领域已知的方法以简单方式和高收率制得的。作为实例，这里可提及文献D.J.Ager，Org.React.1990，38，1-223，尤其是第63，95及96页。另外含有酸不稳定取代基的羰基化合物可能是有利的。如本文开头所述，进一步有利的是由此制得的烯酮缩二硫醇化合物由于具有良好的结晶性质而普遍易于纯化，尽管如此但它们在常见有机溶剂中仍具有良好的溶解性。
这里的优选方法是使羰基化合物与可被取代的2-甲硅烷基-1，3-二噻烷反应。本发明特别优选使用2-三甲基甲硅烷基-1，3-二噻烷。反应优选在脱质子化合物如烷基锂(例如正丁基锂)存在下进行。有利的反应温度范围为-130至0℃。适宜溶剂为上述溶剂和溶剂混合物。
这里优选的羰基化合物为式Ia化合物，它们由于其中所存在的结构单元而特别适于制备液晶化合物或液晶合成用的结构单元。
在该式中
Ra为H，卤素，-CN，或含1-18个碳原子的烷基，在该烷基中，一个或两个非相邻的-CH2-基团另外可被-O-，-S-，-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-E-和/或-C≡C-取代，和/或其中的一个或多个H原子另外可被卤素和/或-CN取代，
E为CR4＝CR5或CHR4-CHR5，
R4和
R5各自独立地为H，含1-6个碳原子的烷基，F，Cl，Br，CF3或CN，
和
Z1为-O-CO-，-CO-O-，-C2H4-，-CH2-CF2-，-CF2-CH2-，-CF2-CF2-，-CH2-O-，-CF2-O-，-O-CH2-，-O-CF2-，-CH＝CH-，-CF＝CH-，-CH＝CF-，-CF＝CF-，-C≡C-或单键，和
A1为1，4-亚苯基，其中一个或多个CH基团可被N置换，1，4-亚环己基，其中一个或两个非相邻的CH2基团可被O和/或S置换，1，4-亚环己烯基，1，4-亚二环[2.2.2]辛基，1，4-亚哌啶基，2，6-亚萘基，2，6-亚十氢化萘基或1，2，3，4-四氢化萘-2，6-亚基，这些基团中的一个或多个H原子可以被卤素、-CN和/或含1-6个碳原子的烷基取代，其中所述烷基中的一个或多个H原子可以被卤素或-CN取代，和/或其中的一个或多个非相邻的-CH2-基团可以独立地被-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-取代，和
p为0，1或2。
就上下文所述基团或取代基(特别是Ra，Rb，Rc和/或Rd)中的烷基含义而言，所述烷基可以是直链或支链的。优选具有1，2，3，4，5，6，7或8个碳原子，并且优选为直链的，因此尤其为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。支链烷基可以是手性或非手性的。优选的手性烷基是2-丁基(＝1-甲基丙基)，2-甲基丁基，2-甲基戊基，3-甲基戊基，2-乙基己基，2-丙基戊基和2-辛基。优选的非手性烷基有异丙基、异丁基(＝甲基丙基)和异戊基(＝3-甲基丁基)。这些烷基基团可以按所指出的方式取代。
通过使用式Ia的羰基化合物和式IVa的羟基化合物，可以很容易地用本发明方法制得式Va的-CF2-O-桥连化合物。这一合成路线可参考反应方案2说明，其中式IIa表示烯酮缩二硫醇，且式IIIa表示相应的碳鎓盐。
在反应方案2及后面的反应方案中，为了清楚起见，二硫代原酸酯中间体在各方案中没有明确示出。
反应方案2
Figure C0182039900191
如果使用上述式IVd的二羟基化合物代替式IVa的羟基化合物，则可以加成上两个相同或不同的式IIIa和IIId的双(烷硫基)碳鎓盐，在经过如反应方案3所示的氧化氟代脱硫反应后生成含两个CF2-O-桥的式Vd化合物。这些碳鎓盐可使用羰基化合物Ia和Id经相应的式IIa和IId的烯酮缩二硫醇制得。
下述的R10、R11，m2、Z2、A2、q、Rb和Y′-分别具有R8、R9、m1、Z1、A1、p、Ra和Y-所指出的含义。
反应方案3
Figure C0182039900201
进一步优选的羰基化合物为含有两个或多个羰基基团的那些化合物。
本文特别优选的两种二羰基化合物分别是式Ib的环己烷二酮：
Figure C0182039900211
和式Ic的双环己烷酮化合物：
其中Z1和Z2各自独立地具有Z1所述的含义之一，且A2具有A1所述的含义之一，v为0，1或2。
按照本发明方法的第一种变化形式，使用此类含有两个或多个羰基官能团的化合物可以制得分子中含有两个或多个-CF2-O-桥的化合物。相应的中间体每分子具有两个或多个烯酮缩二硫醇官能团和两个或多个碳鎓离子官能团。
根据本发明方法的第二种变化形式，此类羰基化合物的一个或多个羰基基团在转化为相应的烯酮缩二硫醇之前先保护成缩酮形式，但至少具有一个羰基仍保持能转化为烯酮缩二硫醇的未保护形式。由此可制得的化合物中除了含有一个或多个-CF2-O-桥之外还另外含有一个或多个羰基官能团，如果需要保护成为缩酮形式。特别是在液晶合成过程中，游离羰基官能团适宜用于合成取代或未取代的烷基、链烯基或烷氧基基团。
这里缩酮优选为
Figure C0182039900213
基团，其中R6和R7具有所述的含义。
R6和R7优选彼此桥连，使得基团
形成下面的5-至7-元环形式：
其中R8，R9和m1如上定义。
反应方案4举例说明以式Ib的环己烷二酮为原料进行的本发明方法的第一种变化形式，根据该方案，经由含有两个烯酮缩二硫醇官能团的中间体IIb2和含有两个碳鎓官能团的中间体IIIb2通过与式IVa和Ivb的两种相同或不同的羟基化合物的加成反应和随后的氧化氟代脱硫反应，制得含有两个-CF2-O-桥的式Vb2化合物。
反应方案4
Figure C0182039900231
按照类似方法，以式Ic的双环己烷二酮为原料经由双烯酮缩二硫醇IIc2和双碳鎓盐IIIc2通过与两种相同或不同的羟基化合物IVa和IVb的加成反应，得到含有两个-CF2-O-桥的式Vc2化合物(反应方案5)。
反应方案5
使用环己烷二酮的本发明方法的第二种变化形式参见反应方案6举例说明。在第一步中，式Ib环己烷二酮的羰基官能团用本领域专业人员已知的方法保护成缩酮形式。按照本发明，将所得的含有游离羰基官能团的式Ib1化合物转化为烯酮缩二硫醇IIb1，进而转化为双(烷硫基)碳鎓盐IIIb1，后者再加成到式IVa羟基化合物上。氧化氟代脱硫反应后获得含有-CF2-O-桥和被护为缩酮形式的羰基官能团的式Vb1化合物。化合物Vb1可直接用作例如液晶合成中的合成结构单元，或者如这里所述，用本领域专业人员已知的方法裂解缩酮，产生式Vb化合物中的游离羰基官能团。
反应方案6
Figure C0182039900261
按照类似方式，本发明方法的第二种变化形式可以如反应方案7所示使用式Ic的双环己烷酮化合物进行，其中，在第一步中，羰基化合物被保护成缩酮形式，生成化合物Ic1。游离羰基转化成为相应的烯酮缩二硫醇(IIc1)，其后进一步转化成相应的碳鎓盐(IIIc1)，后者加成到羟基化合物IVa上。所得化合物Vc1可以通过裂解缩酮而转化为式Vc的环己烷酮化合物。
反应方案7
本发明方法通常适用于制备含有一个、两个或多个-CF2-O-桥的化合物，例如液晶、聚合物的前体、药物以及作物保护剂。但特别适于制备液晶化合物。
适宜用本发明方法制得的优选液晶化合物见下所示，其中Ra，Rb，Rc，Z1，Z2和p如上定义。
Figure C0182039900291
Figure C0182039900301
在上下文中，L1和L2彼此独立地为F，Cl，或含有1-6个碳原子的烷基、链烯基、烷氧基和/或链烯氧基基团，其中一个或多个H原子可被氟取代，并且i和j彼此独立地为0，1，2，3或4，优选0，1或2。
基团
Figure C0182039900302
优选为：
Figure C0182039900303
其中L具有L1和L2所述的含义之一，尤其是F。
本发明方法中的优选新原料与中间体以及按照本发明方法制备的优选新产物一起构成了本发明的主题，它们更详细描述如下。
除上述新的烯酮缩二硫醇、双(烷硫基)碳鎓盐和含至少一个-CF2-O-桥的化合物之外，本发明还包括可由它们制得的相应二硫代原酸酯。
上下文中，优选的含有至少一个1，4-取代的亚环己基基团的化合物是该基团为反式取代的化合物。
适用作液晶合成用原料的优选烯酮缩二硫醇及由此制得的相应碳鎓盐表示如下：
Figure C0182039900311
Figure C0182039900321
在上下文中，本发明化合物各结构式中使用的取代基、基团和符号各自如上文本发明方法部分所定义。
新产物特别是指按照本发明方法可制得的含有至少一个-CF2O-桥和至少一个羰基(可保护成为缩酮形式)的化合物。其中优选那些含有环己烷酮基团的化合物。其特别优选的化合物表示如下：
Figure C0182039900322
在式Vb1和Vb的化合物中，优选下列羰基化合物：
Figure C0182039900331
作为优选化合物，同样还包括其中羰基化合物保护成为缩酮形式的相应化合物，但为了清楚起见它们没有明确示出。
此外，优选的式Vc1和Vc化合物为下列羰基化合物，这里同样也优选含有被护成缩酮形式羰基官能团的相应化合物：
Figure C0182039900332
Figure C0182039900341
Figure C0182039900351
在上述各式中，L3，L4，L5和L6彼此独立地如L1和L2所定义，优选为H或F。基团
Figure C0182039900352
的特别优选的含义为
-CH2-CH2-，-CF2-CH2-，-CH2-CF2-或-CF2-CF2-。
式Ic.1的二酮：
Figure C0182039900361
和相应的式Ic1.1的缩酮同样也是新的：
其中R8，R9和m1如上定义。它们用作按照本发明进行的合成，特别是合成含有1，2-双环己基三氟亚乙基的上述化合物用的起始化合物。
特别优选的式Ic1.1化合物为式Ic1.1a-Ic1.1c的化合物：
Figure C0182039900363
下列实施例用来举例说明本发明，并不构成任何限制。在上下文中，百分数是指重量百分数。所有温度均以摄氏度给出。C＝结晶态，N＝向列相和I＝均质相(isotropic phase)。这些符号之间的数据表示转变温度。Δε表示介电各向异性(1kHz，20℃)且Δn表示光学各向异性(589nm，20℃)。
“常规后处理”是指根据终产物的组成，视需要加入水，并且如果需要将pH调节至1-11之间，用适当溶剂例如二氯甲烷、乙醚、甲基叔丁基醚或甲苯萃取所得混合物，分离各相，干燥并蒸发有机相，将产物通过减压蒸馏或结晶和/或色谱法提纯。
使用缩写THF表示四氢呋喃，MTB表示甲基叔丁基醚和DHB表示1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲。
实施例
1.式V.1液晶化合物的合成：
1.1化合物II.1的制备
将0.075mol 2-三甲基甲硅烷基-1，3-二噻烷溶于150ml THF，在-70℃下逐滴加入丁基锂(0.078mol，15％的正己烷溶液)。在4小时内逐渐温热混合物回升至0℃，然后再冷却至-70℃，并将酮滴加到50mlTHF中。进一步再加入100ml THF。加毕后移去冷却浴，搅拌混合物过夜。混合物随后用50ml饱和碳酸氢钠溶液水解，加入500ml石油醚，并将混合物用水洗涤三次，每次用水100ml，并用硫酸钠干燥。减压除去溶剂，淡黄色粗产物用正己烷重结晶，得到无色针状物。
1.2化合物V.1的制备
将烯酮缩二硫醇II.1(2.84mmol)溶于15ml二氯甲烷中，在冰冷却下加入2.84mmol三氟甲磺酸。15分钟后移去冷却浴，在室温下搅拌混合物30分钟。随后冷却混合物至-70℃，加入三乙胺(5.10mmol)和三氟苯酚(4.25mmol，90％的甲苯溶液)在3ml二氯甲烷中的混合物，于-70℃搅拌混合物1小时。然后加入三乙胺三氢氟化物(14.18mmol)，5分钟后在约30分钟内分批加入悬浮在15ml二氯甲烷中的DBH(14.18mm0l)。进一步搅拌混合物60分钟，然后温热至-20℃，在搅拌下将此橙色溶液加料到50ml 1M氢氧化钠冰冷溶液中。分出有机相，水相用二氯甲烷萃取三次。过滤合并的有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤两次，然后以硫酸钠干燥。减压除去溶剂，利用正己烷通过硅胶过滤残留物，得无色油体，后者缓慢结晶。
2.化合物V.2的制备
将5.00mmol烯酮缩二硫醇II.2溶于50ml二氯甲烷中，在冰冷却下逐滴加入5.00mmol三氟甲磺酸。15分钟后移去冷却浴，在室温下搅拌混合物30分钟。随后将混合物冷却至-70℃，加入在10ml二氯甲烷中的三乙胺(9.00mmol)与7.50mmol苯酚化合物IV.6的混合物，于-70℃搅拌混合物1小时。然后加入三乙胺三氢氟化物(25.00mmol)，5分钟后在约20分钟内分批加入悬浮在15ml二氯甲烷中的DBH (25.00mmol)。进一步搅拌混合物60分钟，之后温热至-20℃，在搅拌下将此橙色溶液加到100ml 1M氢氧化钠冰冷溶液中。分出有机相，水相用二氯甲烷萃取三次。过滤合并的有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤两次，再以硫酸钠干燥。减压除去溶剂。残留物在-60℃下用庚烷重结晶。
3.化合物V.3的制备
Figure C0182039900401
3.1烯酮缩二硫醇II.3的制备
在400ml THF中加入0.130mol 2-三甲基甲硅烷基-1，3-二噻烷，在-70℃下逐滴加入0.130mol丁基锂(15％的正己烷溶液)。混合物于-70℃搅拌1小时，之后缓慢回升至-15℃。再于-70℃逐滴加入溶解在100ml THF中的0.130mol环己烷二酮(其第一个羰基官能团用1，2-乙二醇保护成为缩酮形式)。移去冷却浴，在约20℃下搅拌混合物过夜。
反应混合物用200ml NaHCO3水解。然后加入700ml MTB醚，用水洗涤混合物两次，每次200ml水。水相然后用乙醚萃取两次。合并的有机相用硫酸钠干燥，过滤并蒸发。
1H-NMR(CDCl3，250MHz，20℃)：δ＝3.95(s，4H)，2.87(mc，4H)，2.61(mc，4H)，2.17-2.08(m，2H)，1.68(t，J＝6.6Hz，4H).
3.2醚V′.3的制备
将0.093mol烯酮缩二硫醇II.3溶于300ml二氯甲烷中，搅拌下在+5℃加入0.093mol三氟甲磺酸。
使温度回升至约20℃，继续搅拌1小时。在将混合物冷却到-70℃之后逐滴加入三氟苯酚IV.3(0.140mol)和0.167mol三乙胺在30ml二氯甲烷中的混合液，并于-70℃进一步搅拌混合物1小时。随后逐滴加入0.465mol三乙胺三氢氟化物。大约10分钟后，在1小时内加入悬浮在170ml二氯甲烷中的0.465mol DBH，尔后-70℃搅拌混合物1小时。
-20℃、搅拌下，将反应混合物加到300ml 1M NaOH溶液中.分出水相，用二氯甲烷萃取一遍。水洗合并的有机相，用硫酸钠干燥，过滤两次，蒸发。产物用庚烷重结晶。熔点：67℃.
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-78.4(d，J＝8.3Hz，2F)，-133.5(mc，2F)，-164.9(mc，1F).
3.3醚V.3的制备
一同搅拌0.017mol醚V′.3、100ml甲苯和1.1mol 98-100％的甲酸过夜。分去甲酸，混合物用甲苯萃取两次。合并的有机相用水洗涤两遍，用硫酸钠干燥，过滤并蒸发。
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-76.1(d，J＝8.4Hz，2F)，-131.2(mc，2F)，-162.4(mc，1F).
4.化合物V.4的制备
Figure C0182039900421
4.1烯酮缩二硫醇II II.4的制备
将130mmol 2-三甲基甲硅烷基-1，3-二噻烷溶于500ml THF中，在-70℃下逐滴加入130mmol丁基锂(15％的正己烷溶液)。在4小时内逐渐温热混合物至0℃，之后再冷却到-70℃，逐滴加入在100ml THF中的酮I.4(60mmol)，加料期间有无色沉淀物析出。加毕后移去冷却浴，搅拌混合物过夜。随后向反应混合物中加入500ml冰水，用二氯甲烷萃取至所有沉淀物完全溶解。合并的有机相用饱和氯化钠溶液洗涤两遍，并用硫酸钠干燥。减压除去溶剂，淡黄色粗产物通过二氯甲烷重结晶纯化，得无色薄片物。
4.2化合物V.4的制备
将17.4mmol烯酮缩二硫醇II.4悬浮在100ml二氯甲烷中，在冰冷却下逐滴加入34.8mmol三氟甲磺酸。黄色清亮溶液随后在室温下搅拌1小时。冷却混合物到-70℃，逐滴加入4-硝基苯酚IV.4(52.2mmol)与三乙胺(62.6mmol)在20ml二氯甲烷中的溶液。1小时后，缓慢加入三乙胺三氢氟化物(152.0mmol)，之后在30分钟内分批加入DBH(173.8mmol)在70ml二氯甲烷中的悬浮液。搅拌反应混合物60分钟后温热至-20℃，将所得橙色悬浮液小心加到500ml约1M氢氧化钠溶液与50ml亚硫酸氢钠溶液的冰冷混合物中。pH用32％氢氧化钠溶液调节至7，分离水相，用戊烷萃取三遍，之后用硫酸钠干燥合并的有机相。减压除去溶剂，利用二氯甲烷/正庚烷(1∶1)通过硅胶过滤残留物。粗产物用二氯甲烷/正己烷重结晶，得到浅黄色结晶(熔点：164℃)。
5.化合物V.5的制备
Figure C0182039900431
5.1烯酮缩二硫醇II.5的制备
-70℃下向2-三甲基甲硅烷基-1，3-二噻烷在2.5l THF中的溶液内逐滴加入0.780mol丁基锂(15％的正己烷溶液)。混合物在-70℃下进一步搅拌30分钟后，缓慢回升温度至约10℃，再进一步混合物3小时。
再于-70℃下逐滴加入0.780mol双环己酮I.5(其第一个羰基基团用1，2-乙二醇保护)在500ml THF中的溶液。在约20℃下搅拌混合物过夜。向反应混合物中加入2l甲基叔丁基醚和500ml NaHCO3溶液。将混合物进行常规后处理。化合物II.5的熔点：129℃。
醚V′.5的制备
将0.100mol烯酮缩二硫醇IIb 1.5溶于300ml二氯甲烷中，搅拌下在+5℃加入0.100mol三氟甲磺酸。混合物在约20℃下进一步搅拌2小时。在-70℃下逐滴加入三氟苯酚IV.5(0.150mol)与0.180mol三乙胺在30ml二氯甲烷中的混合液，并搅拌混合物1小时。
随后滴加0.500mol三乙胺三氢氟化物，10分钟后在1小时内再加入0.500mol悬浮在170ml二氯甲烷中的DBH，在-70℃下进一步搅拌反应混合物1小时，之后在搅拌下于约-20℃加到300ml 1M NaOH中。将混合物进行常规后处理。
5.3裂解缩酮生成醚V.5
向溶解在250ml甲苯中的0.083mol缩酮V′.5中加入200ml纯甲酸。在约20℃下搅拌反应混合物过夜。随后分去甲酸，用甲苯萃取两遍。将合并的有机相进行常规后处理。
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-79.4(d，J＝8.4Hz，2F)，-133.8(mc，2F)，-165.2(mc，1F).
6.醚V.6的合成
Figure C0182039900451
6.1烯酮缩二硫醇II.6的制备
在-70℃下向0.129mol 2-三甲基甲硅烷基-1，3-二噻烷/400ml THF中逐滴加入0.131mol正丁基锂(15％的正己烷溶液)，其后于-70℃搅拌混合物30分钟。将反应混合物的温度从-15℃逐渐升温至-5℃，并在此温度下搅拌混合物3小时。之后再于-70℃下逐滴加入0.128mol二羰基化合物I.6(单保护成缩酮形式，溶在100ml THF中)。随后缓慢升温至约20℃，搅拌混合物过夜。向反应混合物中加入500ml甲基叔丁基醚和250ml NaHCO3水溶液，其后进行常规后处理。
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-115.9(mc，2F)，-116.3(mc，2F).
6.2醚V′.6的制备
在约0℃下向溶解在60ml二氯甲烷内的13.1mmol烯酮缩二硫醇II.6中逐滴加入13.1mmol三氟甲磺酸。搅拌混合物15分钟后，缓慢温热至20℃，进一步搅拌60分钟。在-70℃下加入22.6mmol三乙胺、19.7mmol三氟苯酚IV.6和60ml二氯甲烷的混合物，并搅拌混合物1小时。其后加入65.5mmol三乙胺三氢氟化物，5分钟后在10分钟内加入3.4ml溴在30ml二氯甲烷中的溶液。进一步搅拌反应混合物16分钟后，缓慢温热至-20℃，在搅拌下加到20ml饱和亚硫酸氢钠溶液与150ml 2M氢氧化钠溶液的混合物中。后处理按常规方式进行。
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-78.4(d，J＝8.2Hz，2F)，-115.0(mc，2F)，-115.8(mc，2F)，-132.5(mc，2F)，-163.9(mc，1F).
6.3裂解缩酮生成产物V.6
将8.90mmol缩酮V′.6在30ml甲苯中与3.8ml纯甲酸一同搅拌48小时。随后分去甲酸相，加100ml水稀释，再用甲苯萃取三遍。产物按常规方法由合并的甲苯相制得。
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-81.1(d，J＝8.2Hz，2F)，-117.2(mc，2F)，-118.1(mc，2F)，-135.2(mc，2F)，-166.5(mc，1F).
7.化合物V.7的合成
Figure C0182039900471
冰冷却下，向19mmol 2-亚戊基-1，3-二噻烷II.7的35ml二氯甲烷溶液中缓慢加入20mmol三氟甲磺酸，搅拌混合物20分钟。随后冷却混合物至-70℃，在15分钟内逐滴加到30mmol三乙胺与4′-羟基联苯-4-甲腈(25mmol)的50ml二氯甲烷溶液。再过45分钟后，缓慢加入96mmol三乙胺三氢氟化物，然后在60分钟内分批加入96mmolDBH在60ml二氯甲烷中的悬浮液。待搅拌混合物60分钟后，温热至-20℃，并将此橙色悬浮液小心加到500ml约1M氢氧化钠溶液与50ml亚硫酸氢钠溶液的冰冷混合物中。分出水相，用二氯甲烷萃取三遍，将合并的有机相进行常规后处理(C 47 N 63I，Δε＝17.7，Δn＝0.1844).
19F-NMR(CDCl3，235MHz，20℃)：δ＝-71.0ppm(t，J＝11.3Hz，2F，-CF2O-).
MS(EI)：m/e(％)＝315[M+](33)，195[M++H-C5H11CF2](100).

Claims (22)

1.制备分子中包含至少一个-CF2-O-桥的化合物的方法，该方法包括：
a)将酸加成到至少一种烯酮缩二硫醇上，
b)在碱存在下使所得双(烷硫基)碳鎓盐与至少一种含至少一个羟基的化合物反应，
c)随后，使用氟化剂和氧化剂将所得二硫代原酸酯进行氧化氟代脱硫反应，生成分子中含有至少一个-CF2-O-桥的化合物。
2.根据权利要求1的方法，其中所述氧化氟代脱硫反应是就地进行的。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于式II的烯酮缩二硫醇：
其中
R1和
R2，彼此独立地为含有1-25个碳原子的直链、支链或环状烷基，这里R1和R2可以彼此桥连，使得
Figure C018203990002C2
基团表示环中含有4-8个碳原子的环状烷基，和/或其中一个或多个H原子可被卤素、-CN、另外的取代或未取代的烷基和/或芳基基团所取代，和/或其中一个或多个非相邻的-CH2-基团可以彼此独立地被-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-所取代，和/或
芳基，其可以被卤素，直链、支链和/或环状烷基和/或芳基单取代或多取代，这些基团可同样被取代，并且其中的一个或多个CH基团可被N所取代，
另一方面，其中基团R1和R2之一还可以为H，
R6和
R7，彼此独立地为含有1-12个碳原子的直链、支链或环状烷基，这里R6和R7可以彼此桥连，使得
Figure C018203990003C1
基团表示4-8元环，和/或其中一个或多个H原子可被卤素或另外的取代或未取代的烷基和/或芳基基团所取代，和/或其中一个或多个非相邻的-CH2-基团可以彼此独立地被-CO-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-所取代，和/或
芳基，其可以被卤素或直链、支链和/或环状的烷基和/或芳基单取代或多取代。
4.根据权利要求1或3的方法，其特征在于要加成到烯酮缩二硫醇上的酸是HY，其中Y-为非配位或弱配位阴离子。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于Y-为卤化物，四氟硼酸根，六氟磷酸根，高氯酸根或烷基-或芳基羧酸根或烷基-或芳基磺酸根阴离子，其中烷基或芳基基团中的一个、多个或全部H原子可以被氟或氯取代。
6.根据权利要求1或3的方法，其特征在于式III的双(烷硫基)碳鎓盐：
Figure C018203990003C2
其中R1，R2，R6和R7彼此独立地具有权利要求3中所述含义之一，而Y-则具有权利要求4或5中所述的含义之一。
7.根据权利要求1或3的方法，其特征在于含至少一个羟基的化合物为式IV R3-OH(IV)的烷基或芳基醇，其中烷基或芳基R3视需要可被取代。
8.根据权利要求1或3的方法，其特征在于式VI的二硫代原酸酯：
其中
R1，R2，R6和R7彼此独立地具有权利要求3中所述的含义之一，和
R3具有权利要求7中所述的含义之一。
9.根据权利要求1或3的方法，其特征在于氧化剂是能释放卤鎓离子等价物的化合物。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于所述氧化剂选自二甲基二溴乙内酰脲，N-氯代琥珀酰亚胺，N-溴代琥珀酰亚胺，N-碘代琥珀酰亚胺，二溴代异氰尿酸，氯，溴，SO2Cl2，SO2ClF，亚硝鎓与硝鎓盐，有机与无机亚硝酸盐和氯胺-T。
11.根据权利要求1或3的方法，其特征在于氟化剂选自氟化氢，脂族和芳族胺/氟化氢配合物。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于所述氟化剂选自吡啶/、三乙胺/、蜜胺/和聚乙烯吡啶/氟化氢配合物。
13.根据权利要求1或3的方法，其特征在于式IVa的含至少一个羟基的化合物：
其中
Rc为H，卤素，-CN，-NCS，-SF5或含1-18个碳原子的烷基，其中一个或两个非相邻的-CH2-基团另外可被-O-，-S-，-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-E-和/或-C≡C-取代，和/或其中一个或多个H原子另外可被卤素和/或-CN取代，
E为CR4＝CR5或CHR4-CHR5，
R4和
R5各自独立地为H，含1-6个碳原子的烷基，F，Cl，Br，CF3或CN，和
Z3为-O-CO-，-CO-O-，-C2H4-，-CH2-CF2-，-CF2-CH2-，-CF2-CF2-，-CH2-O-，-CF2-O-，-O-CH2-，-O-CF2-，-CH＝CH-，-CF＝CH-，-CH＝CF-，-CF＝CF-，-C≡C-或单键，
A3为1，4-亚苯基，其中一个或多个CH基团可被N置换，1，4-亚环己基，其中一个或两个非相邻的CH2基团可被O和/或S置换，1，4-亚环己烯基，1，4-亚二环[2.2.2]辛基，1，4-亚哌啶基，2，6-亚萘基，2，6-亚十氢化萘基或1，2，3，4-四氢化萘-2，6-亚基，这些基团中的一个或多个H原子可以被卤素、-CN和/或含1-6个碳原子的烷基取代，其中所述烷基中的一个或多个H原子可以被卤素或-CN所取代，和/或其中的一个或多个非相邻的-CH2-基团可以独立地被-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-所取代，和
r为0，1或2，
条件是当r＝0时，Rc具有所述烷基的含义，但其中1-位上的碳原子不能被杂原子取代。
14.根据权利要求1或3的方法，其特征在于所述含至少一个羟基的化合物含有两个羟基基团。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于式IVd的含两个羟基基团的化合物：
Figure C018203990006C1
其中
A3具有权利要求13中所述含义之一，
A4具有A3所述含义之一，和
Z4具有权利要求13中Z3所述的含义之一，和
t为0，1或2。
16.根据前述权利要求1的方法，其特征在于烯酮缩二硫醇由羰基化合物制得。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于式I的羰基化合物：
Figure C018203990006C2
其中R1和R2彼此独立地具有权利要求3中所述的含义之一。
18.根据权利要求16或17的方法，其特征在于式Ia的羰基化合物：
Figure C018203990006C3
其中
Ra  为H，卤素，-CN，或含1-18个碳原子的烷基，在该烷基中，一个或两个非相邻的-CH2-基团另外可被-O-，-S-，-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-E-和/或-C≡C-取代，和/或其中的一个或多个H原子另外可被卤素和/或CN取代，
E为CR4＝CR5或CHR4-CHR5，
R4和
R5各自独立地为H，含1-6个碳原子的烷基，F，Cl，B r，CF3或CN，和
Z1为-O-CO-，-CO-O-，-C2H4-，-CH2-CF2-，-CF2-CH2-，-CF2-CF2-，-CH2-O-，-CF2-O-，-O-CH2-，-O-CF2-，-CH＝CH-，-CF＝CH-，-CH＝CF-，-CF＝CF-，-C≡C-或单键，和
A1为1，4-亚苯基，其中一个或多个CH基团可被N置换，1，4-亚环己基，其中一个或两个非相邻的CH2基团可被O和/或S置换，1，4-亚环己烯基，1，4-亚二环[2.2.2]辛基，1，4-亚哌啶基，2，6-亚萘基，2，6-亚十氢化萘基或1，2，3，4-四氢化萘-2，6-亚基，这些基团中的一个或多个H原子可以被卤素、-CN和/或含1-6个碳原子的烷基取代，其中所述烷基中的一个或多个H原子可以被卤素或-CN取代，和/或其中的一个或多个非相邻-CH2-基团可以独立地被-CO-，-O-CO-，-CO-O-，-O-，-S-，-CH＝CH-，-C≡C-，-NH-或-N(CH3)-取代，和
p为0，1或2。
19.根据权利要求16的方法，其特征在于所述羰基化合物具有两个或多个羰基基团。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于所述具有两个或多个羰基基团的化合物是式Ib的环己烷二酮：
Figure C018203990007C1
或式Ic的化合物：
Figure C018203990008C1
其中
Z1和
Z2各自独立地具有权利要求18中Z1所述的含义之一，
A2具有权利要求18中A1所述的含义之一，和
v为0，1或2。
21.根据权利要求19或20的方法，其特征在于羰基化合物的一个或多个羰基基团在转化成为相应的烯酮缩二硫醇之前先保护成为缩酮形式，但至少一个羰基仍保持为用于转化成烯酮缩二硫醇的未保护形式。
22.根据权利要求16或17的方法，其特征在于烯酮缩二硫醇是由羰基化合物通过与取代或未取代的2-甲硅烷基-1，3-二噻烷反应制得。
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