CN104530101B - 三氟乙酸铜（i）试剂及其在三氟甲基化反应中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三氟乙酸铜（I）试剂及其在三氟甲基化反应中的应用，其结构式为
Description
技术领域
本发明具体涉及一种三氟乙酸铜（I）试剂及其在三氟甲基化反应中的应用。
背景技术
含氟化合物具有很多独特的物理性质和化学性质，在生物化学、医药、农药、功能材料等领域中具有非常重要的应用价值。因此，发展新型含氟化合物的合成方法具有重要的研究价值及实际意义。在含有氟原子的官能团中，三氟甲基（-CF3），尤其当其作为芳香族化合物官能团时，由于其强电负性以及强亲油性，受到人们越来越多的关注。许多药物分子中都含有三氟甲基，如氟西汀（Fluoxetine）、索拉非尼（Sorafenib）。然而
目前，过渡金属催化三氟甲基化的反应中，需要以昂贵的催化剂、配体、以及三氟甲基化试剂为原料，使其在工业上很难得到推广，因此，非常需要发明一种经济可行的三氟甲基化试剂，以促进三氟甲基化反应高效、快速的进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三氟乙酸铜（I）试剂及其在三氟甲基化反应中的应用，其以工业上廉价易得的三氟乙酸等为主要原料，与双齿氮配体螯合而成，能够稳定地保存，并能够高效地促进卤代芳烃或卤代杂环化合物的三氟甲基化反应。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三氟乙酸铜（I）试剂，其结构式为：
，
其中，R1、R2独立的选自H或烷基。
所述三氟乙酸铜（I）试剂的结构式中R1和R2同为H，或同为烷基，或R1为氢、R2为烷基，或R1、R2独立的选自H或碳原子数为1-4的任意一种烷基。
所述三氟乙酸铜（I）试剂的制备方法具体包括以下步骤：
1）在反应器中加入一个聚四氟乙烯磁力搅拌子，并往其中加入氯化亚铜，加四氢呋喃溶剂混匀，再在室温下滴加叔丁醇钠的四氢呋喃溶液，室温下搅拌15分钟，过滤，得到叔丁醇化亚铜溶液；
2）往所得叔丁醇化亚铜溶液中滴加双齿氮配体的四氢呋喃溶液，得到深红棕色溶液，在0 ℃下，向上述深红棕色溶液中滴加三氟乙酸的四氢呋喃溶液，室温下搅拌15分钟，过滤，将滤液真空除去溶剂，所得固体用乙醚洗涤，经重结晶后得到所述三氟乙酸铜（I）试剂；
其中，氯化亚铜、叔丁醇钠、双齿氮配体和三氟乙酸的摩尔比为1：1：1：1。
所述双齿氮配体的结构式为：
，
其中，R1和R2独立的选自H或烷基。
所述三氟乙酸铜（I）试剂在三氟甲基化反应中的应用，是在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，将所述三氟乙酸铜（I）试剂与化合物R-X反应，在NaF存在的条件下，用于生成三氟甲基化产物R-CF3；其反应方程式如下：
，
其中，X为Br或I，R为下述式a-式v中的任意一种：
。
其反应的具体步骤为：在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入三氟乙酸铜（I）试剂、化合物R-X和NaF，最后加入N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到相应的三氟甲基化产物；
其中，三氟乙酸铜（I）试剂、化合物R-X和NaF按摩尔量之比1：1：3加入；
每mmol三氟乙酸铜（I）试剂加入N，N-二甲基甲酰胺的量为20-30 mL。
本发明的有益效果在于：本发明以工业上廉价的三氟乙酸为原料合成一种三氟乙酸铜（I）试剂，其可作为三氟甲基化的试剂，促进三氟甲基化反应高效进行，且其反应操作简便，具有良好的工业应用前景。
附图说明
图1为1,10-菲罗啉配位的三氟乙酸铜（I）单晶结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
在氮气保护下，在反应器中加入一个聚四氟乙烯磁力搅拌子，并往其中加入0.50mmol氯化亚铜，加10 mL四氢呋喃溶剂混匀，再在室温下滴加5mL含有0.50 mmol叔丁醇钠的四氢呋喃溶液，室温下搅拌15分钟，过滤，得到淡红色澄清溶液，将其导入带有支管的小烧瓶中；在小烧瓶中加入一个聚四氟乙烯搅拌子，滴加10 mL含有0.50 mmol邻菲罗啉的四氢呋喃溶液，得到深红棕色溶液，将支管烧瓶取出放在冰水浴中，在0 ℃、氮气氛围下，用一次性注射器向上述深红棕色溶液中缓慢滴加10 mL含有0.50 mmol三氟乙酸的四氢呋喃溶液，滴加完毕后，室温下继续搅拌15分钟；将生成的反应液放入手套箱，抽滤，将滤液真空除去溶剂，所得固体用乙醚洗涤，得到深红棕色固体，经重结晶后得到红棕色粒状晶体，即为1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I），产率75%，其单晶结构示意图见图1。1H-NMR（400 MHz，CD3CN）δ：9.03（s，2H)，8.64（s，2H)，8.10（s，2H)，7.95（s，2H)。19F-NMR（376 MHz，CD3CN）δ：-74.8（s)。元素分析，anal：C 41.18，H 2.51，N 8.73，found：C 40.98，H 2.64，N 8.87。
实施例2：
在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入0.20 mmol实施例1制得的1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I）配合物（phen-CuO2CCF3）、0.20 mmol对甲基碘苯和0.60 mmol NaF，最后加入5 mL N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到4-三氟甲基甲苯（核磁产率83%）。1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.54（d，J=8.0 Hz，2H），7.31（d，J=7.8 Hz，2H），2.44（s，3H）；19F-NMR（376 MHz，CDCl3）δ：-62.3（s）。
实施例3：
在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入0.20 mmol实施例1制得的1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I）配合物（phen-CuO2CCF3）、0.20 mmol邻甲基碘苯和0.60 mmol NaF，最后加入5 mL N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到2-三氟甲基甲苯（核磁产率70%）。1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.64（d，J=7.7 Hz，1H），7.45（t，J=7.4 Hz，1H），7.31（t，J=8.0 Hz，2H），2.53（s，3H）；19F-NMR（376 MHz，CDCl3）δ：-61.7（s）。
实施例4：
在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入0.20 mmol实施例1制得的1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I）配合物（phen-CuO2CCF3）、0.20 mmol对叔丁基碘苯和0.60 mmol NaF，最后加入5 mL N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到4-三氟甲基叔丁基苯（核磁产率76%）。1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.57（dd，J=24.3，8.2 Hz，4H），1.39（s，9H）；19F-NMR（376 MHz，CDCl3）δ：-62.3（s）。
实施例5：
在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入0.20 mmol实施例1制得的1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I）配合物（phen-CuO2CCF3）、0.20 mmol 3,5-二甲基碘苯和0.60 mmol NaF，最后加入5 mL N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到5-三氟甲基-1,3-二甲基苯（核磁产率83%）。1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.22（s，2H），7.16（s，1H），2.36（s，3H）；19F-NMR（376 MHz，CDCl3）δ：-62.5（s）。
实施例6：
在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入0.20 mmol实施例1制得的1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I）配合物（phen-CuO2CCF3）、0.20 mmol 4-碘联苯和0.60 mmol NaF，最后加入5 mL N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到4-三氟甲基联苯（核磁产率81%）。1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.73（d，J=1.1 Hz，4H），7.64（d，J=8.0 Hz，2H），7.51（t，J=7.6 Hz，2H），7.45（q，J=6.6 Hz，2H）；19F-NMR（376 MHz，CDCl3）δ：-62.4（s）。
实施例7：
在氮气气氛中，在一个反应器中放入聚四氟乙烯磁石一粒，再加入0.20 mmol实施例1制得的1,10-邻菲罗啉合三氟乙酸亚铜（I）配合物（phen-CuO2CCF3）、0.20 mmol 2-碘联苯和0.60 mmol NaF，最后加入5 mL N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，每次10 mL，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到2-三氟甲基联苯（核磁产率71%）。1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：8.25（d，J=8.4 Hz，1H），8.06（d，J=8.3 Hz，1H），7.96（d，J=8.1 Hz，1H），7.91（t，J=6.8 Hz，2H），7.65（dt，J=14.9，7.0 Hz，2H），7.54（t，J=7.6 Hz，2H）；19F-NMR（376 MHz，CDCl3）δ：-59.7（s）。
本发明以工业上廉价易得的三氟乙酸等为主要原料，与双齿氮配体螯合而成三氟乙酸铜（I）试剂，该试剂可与卤代芳烃或卤代杂环化合物脱羧进行三氟甲基化反应，形成相应的三氟甲基化衍生产物。本发明制备工艺简单，原料廉价易得，所得三氟乙酸铜（I）试剂选择性好，可促进三氟甲基化反应快速、高效的进行，具有良好的工业应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种三氟乙酸铜（I）试剂在三氟甲基化反应中的应用，其特征在于：所述三氟乙酸铜（I）试剂的结构式为：
，
其中，R1、R2独立的选自H；
其应用方法是在氮气气氛中加入三氟乙酸铜（I）试剂、化合物R-X和NaF，再加入N，N-二甲基甲酰胺溶剂，在密闭体系中140℃搅拌反应8 h后，冷却至室温，用乙醚萃取3次，萃取液浓缩、过硅胶柱色谱，以正戊烷为洗脱剂进行洗脱，得到相应的三氟甲基化产物R-CF3；
其中，所述化合物R-X具体为对甲基碘苯、对叔丁基碘苯、3,5-二甲基碘苯、4-碘联苯或2-碘联苯；
三氟乙酸铜（I）试剂、化合物R-X和NaF按摩尔量之比1：1：3加入；
每mmol三氟乙酸铜（I）试剂加入N，N-二甲基甲酰胺的量为20-30 mL。
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