CN104610100A - 一种氮氯型氯化试剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氮氯型氯化试剂，属于氯化试剂合成领域。本发明以苯磺酰胺为底物，通入氟气和氯气反应得到氮氯型氯化试剂。在合成过程中，以商业化的产品为原料，操作简单，易分离，产率高。在进行氯化反应时，条件温和，产率高，具有良好的反应底物适用范围。特别是对二羰基化合物、吲哚类化合物以及含氮杂环化合物具有良好的氯化活性。

Description

一种氮氯型氯化试剂
技术领域
本发明氯化试剂涉及有机化合物的氯化，尤其是对二羰基化合物、吲哚类化合物以及含氮杂环化合物具有高效的反应活性，属于氯化试剂合成领域。
背景技术
氯化反应在医药、农药研发以及化学合成中具有非常广泛的应用。目前，公认的氯化试剂包括氯气、三氯氧磷、五氯化磷、氯化亚砜、N-氯代丁二酰亚胺(NCS)等。但是由于这些氯化试剂的反应条件剧烈，试剂本身不稳定，不易储存或者反应底物的局限性，不能得到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮氯型氯化试剂。
本发明的另一目的在于提供一种氮氯型氯化试剂的制备方法。
本发明的又一目的在于提供氮氯型氯化试剂在氯化反应中的应用。
一种氮氯型氯化试剂，是具有氮氯键以及强吸电子基团如氟、苯磺酰基等吸电子基团有机化合物分子，其结构式如式Ⅰ所示：
其中R＝-CF3，-NO2，-COOH，-CN，-C(O)Ph，或SO2R1；其中R1为苯环或连有取代基的苯环，苯环上的取代基为氯原子、氟原子、甲基或叔丁基，取代基为单取代基或多取代基，取代基为间位取代基、邻位取代基或对位取代基。
其中，其结构式优选如式Ⅱ所示：
一种氮氯型氯化试剂的制备方法，按照下述步骤进行：
A.向反应容器中加入乙腈，氢氧化钠，苯磺酰胺，其中苯磺酰胺与氢氧化钠的质量比为2:1，苯磺酰胺与乙腈的比为1:10g/mL，降温至-10℃，通入氟气，反应完全后分离，分离方法为柱色谱分离，洗脱剂为PE:EA＝10:1，将洗脱得到的洗提液旋蒸除去溶剂得到产品，为淡黄色固体；
B.在上一步得到的淡黄色固体和氢氧化钠中通入氯气，其中淡黄色固体与氢氧化钠质量比为10.2:5，反应完全后分离，分离方法为柱色谱分离，洗脱剂为PE:EA＝8:1，将洗脱得到的洗提液旋蒸除去溶剂得到该氯化试剂，为暗红色油状液体(产率约90％)。
其中步骤A中通入氟气的流量为30-50立方厘米/分，通入时间为3-6小时。
其中步骤A中柱色谱分离的具体条件为：色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脱，柱径高为20:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。
其中步骤B中通入氯气的流量为30-50立方厘米/分，通入时间为2-5小时。
其中步骤B柱色谱分离的具体条件为：色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脱，柱径高为20:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。
氮氯型氯化试剂在氯化反应中的应用。
其中氯化反应是指以二羰基化合物，吲哚类化合物或氮杂环化合物为底物的氯化反应。
有益效果
本发明氯化试剂的有益效果是，可以在使反应条件温和的同时，能够扩大反应的底物范围，尤其是对二羰基化合物，吲哚类化合物以及氮杂环化合物具有良好的氯化活性。本发明克服了现有的氯化试剂反应条件剧烈、反应底物具有局限性的不足,本发明氯化试剂不仅具有温和的反应条件，而且具有较广的反应底物范围。
本发明氮氯型氯化试剂用以解决现已商业化氯化试剂(N-氯代丁二酰亚胺(NCS))存在问题，解决其技术问题的思路是：根据N-氯代丁二酰亚胺(NCS)的结构特征，拟采用在与氯相连的氮原子上连接有强吸电子基团，以减弱氮氯键的键能，从而达到具有氯化活性的目的。
附图说明
图1实施例1制备方法所得氯化试剂核磁共振氢谱图。
图2实施例1制备方法所得氯化试剂核磁共振碳谱图。
图3实施例1制备方法所得氯化试剂核磁共振氟谱图。
图4实施例1制备方法所得氯化试剂质谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明氯化试剂进一步说明。
实施例1
向250mL三口烧瓶中加入100mL乙腈，5g氢氧化钠，10g苯磺酰胺，降温至-10℃，通入氟气，反应完全后分离，分离方法为柱色谱分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脱，柱径高为10:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。洗脱剂为PE:EA＝10:1(体积比)，将分离所得洗提液旋蒸除去溶剂得到产品，为淡黄色固体(10.2g)；加入上一步所得淡黄色固体，5g氢氧化钠，通入氯气，反应完全后分离，分离方法为柱色谱分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脱，柱径高为10:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。，洗脱剂为PE:EA＝8:1(体积比)，旋蒸除去溶剂得到该氯化试剂，为暗红色油状液体(12g,产率约90％)。(1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.10–8.05(m,1H),7.90–7.84(m,1H),7.69(dd,J＝10.9,5.0Hz,1H)；19F NMR(CDCl3,376MHz):δ＝17.74(s,1F)ppm；13C-NMR(150MHz,CDCl3)δ136.6,131.9,129.6,128.6ppm；HRMS(ESI-TOF)calc’d for C6H5ClFNO2S208.9714；found 208.9716.)。所得氯化试剂的核磁共振氢谱图、核磁共振碳谱图、核磁共振氟谱图和质谱图见图1-4。
反应流程图为：
其中产率是指目标产物摩尔量与原料摩尔量的比值。
实施例2
向25mL单口烧瓶中加入5mL乙腈，0.037g碳酸钾，0.04g该氯化试剂，0.050g吲哚衍生物，室温搅拌过夜，TLC监测反应。TLC监测反应完全后，柱层析分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，梯度洗脱，柱径高为15:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。洗脱剂为PE:EA＝10:1(体积比)，将分离所得洗提液旋蒸除溶剂后，得氯化产物(0.049g,产率约90％)。对所得氯化产物进行核磁共振、质谱表征，产物结构正确。
反应流程图为：
实施例3
向25mL单口烧瓶中加入5mL乙腈，0.041g碳酸钾，0.05g该氯化试剂，0.050g反应底物,室温搅拌过夜，TLC监测反应。TLC监测反应完全后，柱层析分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，梯度洗脱，柱径高为15:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。洗脱剂为PE:EA＝15:1(体积比)，将分离所得洗提液旋蒸除溶剂后，得氯化产物(0.054g,产率约85-95％)。对所得氯化产物进行核磁共振、质谱表征，产物结构正确。
反应流程图为：
实施例4
向25mL单口烧瓶中加入5mL乙腈，0.07g碳酸钾，0.09g该氯化试剂，0.050g反应底物,室温搅拌过夜，TLC监测反应。TLC监测反应完全后，柱层析分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，梯度洗脱，柱径高为15:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。洗脱剂为PE:EA＝10:1(体积比)，将分离所得洗提液旋蒸除溶剂后，得氯化产物(0.055g,产率约86％)。对所得氯化产物进行核磁共振、质谱表征，产物结构正确。
反应流程图为：
实施例5
向25mL单口烧瓶中加入5mL乙腈，0.057g该氯化试剂，0.05g反应底物,室温搅拌过夜，TLC监测反应。TLC监测反应完全后，柱层析分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，梯度洗脱，柱径高为15:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。洗脱剂为PE:EA＝10:1(体积比)，将分离所得洗提液旋蒸除溶剂后，得氯化产物(0.049g,产率约85％)。对所得氯化产物进行核磁共振、质谱表征，产物结构正确。
反应流程图为：
实施例6
向25mL单口烧瓶中加入5mL乙腈，0.076g该氯化试剂，0.104g反应底物,室温搅拌过夜，TLC监测反应。TLC监测反应完全后，柱层析分离。色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温(20-35℃)，吸附剂为硅胶，梯度洗脱，柱径高为15:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。洗脱剂为PE:EA＝15:1(体积比)，将分离所得洗提液旋蒸除溶剂后，得氯化产物(0.092g,产率约80％)。对所得氯化产物进行核磁共振、质谱表征，产物结构正确。
反应流程图为：
对比例1
其反应步骤和条件同实施例2，所得氯化产物得产率约40％，反应流程图如下：
对比例2
其反应步骤和条件同实施例3，所得氯化产物得产率约11％，反应流程图如下：
对比例3
其反应步骤和条件同实施例4，所得氯化产物得产率约8％，反应流程图如下：
对比例4
其反应步骤和条件同实施例5，所得氯化产物得产率约0％，反应流程图如下：
对比例5
其反应步骤和条件同实施例6，所得氯化产物得产率约0％，反应流程图如下：

Claims (9)

1.一种氮氯型氯化试剂，其结构式如式Ⅰ所示：
其中R＝-CF3，-NO2，-COOH，-CN，-C(O)Ph，或SO2R1；其中R1为苯环或连有取代基的苯环，苯环上的取代基为氯原子、氟原子、甲基或叔丁基，取代基为单取代基或多取代基，取代基为间位取代基、邻位取代基或对位取代基。
2.根据权利要求1所述的一种氮氯型氯化试剂，其特征在于，其结构式如式Ⅱ所示：
3.权利要求2所述的一种氮氯型氯化试剂的制备方法，按照下述步骤进行：
A.向反应容器中加入乙腈，氢氧化钠，苯磺酰胺，其中苯磺酰胺与氢氧化钠的质量比为2:1，苯磺酰胺与乙腈的比为1:10g/mL，降温至-10℃，通入氟气，反应完全后分离，分离方法为柱色谱分离，洗脱剂为PE:EA＝10:1，将洗脱得到的洗提液旋蒸除去溶剂得到为淡黄色固体；
B.在步骤A得到的淡黄色固体和氢氧化钠中通入氯气，其中淡黄色固体与氢氧化钠质量比为10.2:5，反应完全后分离，分离方法为柱色谱分离，洗脱剂为PE:EA＝8:1，将洗脱得到的洗提液旋蒸除去溶剂得到该氯化试剂。
4.根据权利要求3所述的一种氮氯型氯化试剂的制备方法，其特征在于，其中步骤A中通入氟气的流量为30-50立方厘米/分，通入时间为3-6小时。
5.根据权利要求3所述的一种氮氯型氯化试剂的制备方法，其特征在于，其中步骤A中柱色谱分离的具体条件为：色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温，吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脱，柱径高为10:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。
6.根据权利要求3所述的一种氮氯型氯化试剂的制备方法，其特征在于，其中步骤B中通入氯气的流量为30-50立方厘米/分，通入时间为2-5小时。
7.根据权利要求3所述的一种氮氯型氯化试剂的制备方法，其特征在于，其中步骤B柱色谱分离的具体条件为：色谱类型为吸附柱色谱，色谱柱温度为常温，吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脱，柱径高为10:1，干法装柱，干法加样，洗提速度为每秒1-2滴。
8.权利要求1或2所述的氮氯型氯化试剂在氯化反应中的应用。
9.根据权利要求8所述的氮氯型氯化试剂在氯化反应中的应用，其特征在于，其中氯化反应是指以二羰基化合物，吲哚类化合物或氮杂环化合物为底物的氯化反应。
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