CN106748771A - 一种6‑二氟烷基酮的制备方法 - Google Patents

一种6‑二氟烷基酮的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种6‑二氟烷基酮的制备方法，将式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛、苯硼酸、一溴二氟醋酸酯、钯催化剂、碱及溶剂加入混合，形成反应体系，反应完成后经后处理得到式Ⅰ结构的6‑二氟烷基酮。该反应将1,n‑氢原子转移自由基加成的策略应用于烯烃的远程芳基二氟烷基化，通过钯催化完成一溴二氟甲基化合物、烯丙基苯甲醛与硼酸的三组分反应，一锅法实现了6‑二氟烷基酮的合成，反应条件温和，操作简单，官能团兼容性较好，底物适用性广，产率优良，具有较好的理论价值和应用前景。

Description

一种6-二氟烷基酮的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种6-二氟烷基酮的制备方法。
背景技术
由于氟原子的特殊性质，有机分子中引入含氟片段往往能够显著地改变其母体的酸性、亲脂性、极性、偶极距以及化学和生物代谢稳定性，因此，含氟有机化合物已广泛应用到医药、农药和材料等领域。二氟亚甲基(CF2)化合物不仅有着一般含氟化合物的特性，还具有自己独特的化学性质和药用价值。二氟亚甲基是羟基、巯基和羰基等基团的生物等电子体，所以在有机分子中引入二氟亚甲基不会使分子体积发生很大变化。不仅如此，引入二氟亚甲基可以提高分子在生物体内的稳定性，避免水解等不利影响，从而显著提高生物活性。同时，二氟亚甲基的吸电子效应还会影响到相邻官能团的电子性质、化学性质以及反应活性。
正是因为二氟亚甲基独特的特点，如何将其高效经济地引入到有机化合物中已成为当今功能材料、农药以及医药等领域研究的重点之一。二氟亚甲基化合物的合成一般是通过对有机化合物的亲电氟化、亲核氟化以及二氟烷基化来实现的。
直接亲电、亲核氟化法虽然能够有效合成二氟亚甲基化合物，但有着明显的缺点，比如：反应条件通常比较苛刻、需要使用大过量的氟化试剂或者使用剧毒或价格十分昂贵的氟化试剂，而且有些反应条件不易控制，产物选择性较差，使得在一些特殊分子中或分子的特定位置引入氟原子受到了限制。
近年来，过渡金属催化的二氟烷基化反应条件温和，反应适用性、官能团兼容性和选择性较好，引起了合成化学家的关注。其中，烯烃的芳基二氟烷基化反应因为能够同时引入芳基和二氟甲烷基两个高度合成有用的官能团成为了合成二氟烷基化合物的最为有效的方法之一。例如，可以通过过渡金属钯、铱或者镍催化的1,2-芳基二氟烷基化反应合成二氟烷基取代的吲哚(1)、γ-丁内酯(2)和酰胺(3)等的合成具体如下，其中，反应式(1)为通过钯催化1,2-芳基二氟烷基化反应合成二氟烷基取代的吲哚，反应式(2)为通过铱催化1,2-芳基二氟烷基化反应合成二氟烷基取代的γ-丁内酯，反应式(3)为通过镍催化1,2-芳基二氟烷基化反应合成二氟烷基取代的酰胺：
与之相对应的是，烯烃的远程芳基二氟烷基化反应还未见报道，主要的原因是，二氟烷基化的同时，如何在远端合适的位置选择性地实现芳基化，还面临困难。
发明内容
本发明提供了一种6-二氟烷基酮的制备方法，钯催化烯丙基苯甲醛的远程芳基二氟烷基化反应，通过钯催化完成一溴二氟甲基化合物、烯丙基苯甲醛与硼酸的三组分反应，该反应仅需要一步就能构建6-二氟烷基酮骨架，该反应首次将1,n-氢原子转移自由基加成的策略应用于烯烃的远程芳基二氟烷基化，而且，可以通过取代基R的改变实现6-二氟烷基酮衍生物的结构多样性合成，反应收率良好，操作简单，对于合成6-二氟烷基酮类天然产物或药物分子具有良好的应用价值。
一种6-二氟烷基酮的制备方法，包括以下步骤：
将式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛、苯硼酸、一溴二氟醋酸酯、钯催化剂、碱及溶剂加入混合，形成反应体系，反应完成后经后处理得到式Ⅰ结构的6-二氟烷基酮；
其中，式Ⅱ中，R为氢原子、氯原子、甲基、甲氧基、中的一种，式Ⅰ中R与式Ⅱ中R具有相同含义。
涉及的主要第一反应的具体合成路线如下所示：
从式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛出发，完成一溴二氟甲基化合物、烯丙基苯甲醛与硼酸的三组分反应，该制备方法简单、有效地实现了式Ⅰ结构的6-二氟烷基酮的合成。
所述的反应体系的反应条件为：反应温度为10～40℃，反应时间为5h～15h。进一步优选，所述的反应体系的反应条件为：反应温度为20～35℃，反应时间为8h～12h。
所述的钯催化剂为双三苯基磷二氯化钯，所述的碱为碳酸铯，所述的溶剂为二氯甲烷。
所述的式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛、苯硼酸、一溴二氟醋酸酯、钯催化剂及碱的摩尔比为1：1～1.4：1.7～2.3：0.02～0.06：1.2～1.8。进一步优选，所述的式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛、苯硼酸、一溴二氟醋酸酯、钯催化剂及碱的摩尔比为1：1.2：2：0.04：1.5。
所述的后处理包括：采用加水淬灭、萃取、有机相经洗涤、干燥和柱层析分离。
所述的萃取可采用二氯甲烷作为萃取剂。
所述的洗涤可采用饱和食盐水洗。
所述的柱层析分离的条件为：硅胶300-400目，洗脱液：采用体积比为45～55：1的石油醚和乙酸乙酯，进一步优选，采用体积比为50：1的石油醚和乙酸乙酯。
同现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、一步实现6-二氟烷基酮的合成，合成效率显著提高，原子和步骤经济性高。2、首次将1,n-氢原子转移自由基加成的策略应用于烯烃的远程芳基二氟烷基化。3、实现了6-二氟烷基酮衍生物的水解脱羰环化，有效的构建了1,1-二氟四氢萘骨架。4、反应均在室温下进行，条件温和，操作简单，底物适用范围广，官能团兼容性好，具有良好应用前景；故本发明具有较大的理论创新价值以及实施价值。
具体实施方式
实施例1
取一支干燥的反应管，称入烯丙基苯甲醛1a(36.5mg,0.25mmol)，苯硼酸2a(37.0mg,0.3mmol)，二氟溴乙酸乙酯3a(101mg,0.5mmol),双三苯基磷二氯化钯(7mg,0.01mmol)、碳酸铯(122.2mg,0.375mmol)，随后加入1mL干燥二氯甲烷形成反应体系。该体系在室温25℃下搅拌10h后，加10mL水淬灭，用二氯甲烷(10mL)萃取三次，合并后用饱和食用水洗涤有机相，无水硫酸钠干燥。有机相浓缩后用硅胶(300-400目)柱层析分离(洗脱液：石油醚/乙酸乙酯的体积比为50/1)得到70mg无色液体4aaa，收率81％。产物波谱分析1HNMR(600MHz,CDCl3)δ7.77–7.80(m,2H),7.55–7.62(m,1H),7.41–7.49(m,3H),7.26–7.35(m,3H),4.25(q,J＝7.1Hz,2H),2.73(t,J＝7.8Hz,2H),1.96–2.08(m,2H),1.72–1.80(m,2H),1.29(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ198.3,164.2(t,J＝33.1Hz),140.2,138.4,137.7,133.2,130.4,130.1,130.1,128.9,128.4,125.6,116.1(t,J＝250.2Hz),62.7,34.0(t,J＝23.3Hz),32.4,23.4(t,J＝4.2Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.9；HRMS(ESI)calcd for C20H21F2O3(M+H)+347.1459,found 347.1459。
反应式如下：
实施例2
除用结构式1b所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：77％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.75–7.82(m,2H),7.60–7.65(m,1H),7.47–7.50(m,2H),7.38–7.44(m,1H),7.25–7.29(m,2H),4.26(q,J＝7.2Hz,2H),2.67(t,J＝7.8Hz,2H),1.95–2.06(m,2H),1.71–1.76(m,2H),1.30(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ196.8,164.1(t,J＝33.0Hz),140.0,138.5,137.0,133.7,131.6,131.5,130.4,130.1,128.7,128.4,116.0(t,J＝250.4Hz),62.8,33.9(t,J＝23.4Hz),31.8,23.2(t,J＝4.2Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.9；HRMS(ESI)calcd for C20H20ClF2O3(M+H)+381.1069,found 381.1081。
反应式如下：
实施例3
除用结构式1c所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：81％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.74–7.79(m,2H),7.58–7.62(m,1H),7.44–7.49(m,2H),7.33(s,1H),7.26–7.26(m,2H),4.26(q,J＝7.1Hz,2H),2.72(t,J＝7.9Hz,2H),1.98–2.09(m,2H),1.72–1.81(m,2H),1.30(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ197.2,164.1(t,J＝32.9Hz),142.6,137.4,136.6,136.4,133.5,130.4,130.1,130.1,128.5,125.9,116.0(t,J＝250.3Hz),62.8,33.9(t,J＝23.3Hz),32.2,23.2(t,J＝4.2Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.9；HRMS(ESI)calcd for C20H20ClF2O3(M+H)+381.1069,found 381.1080。
反应式如下：
实施例4
除用结构式1d所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：80％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.76–7.78(m,2H),7.56–7.58(m,1H),7.43–7.46(m,2H),7.21–7.22(m,1H),7.13(s,1H),7.06–7.07(m,1H),4.25(q,J＝7.1Hz,2H),2.74(t,J＝7.8Hz,2H),2.40(s,3H),1.98–2.09(m,2H),1.73–1.79(m,2H),1.29(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ198.3,164.2(t,J＝33.0Hz),140.8,140.7,138.1,135.3,132.9,131.0,130.1,129.5,128.3,126.2,116.1(t,J＝250.2Hz),62.7,34.1(t,J＝23.3Hz),32.4,23.5(t,J＝4.2Hz),21.4,13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.8；HRMS(ESI)calcd for C21H23F2O3(M+H)+361.1615,found 361.1615。
反应式如下：
实施例5
除用结构式1e所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：72％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.80–7.81(m,2H),7.58–7.60(m,1H),7.45–7.47(m,2H),7.22–7.23(m,1H),6.96–7.00(m,1H),6.82–6.82(m,1H),4.25(q,J＝7.1Hz,2H),3.78(s,3H),2.63(t,J＝7.7Hz,2H),1.95–2.04(m,2H),1.68–1.74(m,2H),1.29(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ198.0,164.2(t,J＝33.0Hz),157.2,139.4,137.4,133.3,131.8,131.1,130.1,128.5,116.1(t,J＝250.1Hz),116.1,113.9,62.7,55.4,33.9(t,J＝23.3Hz),31.5,23.4(t,J＝4.0Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.8；HRMS(ESI)calcd for C21H23F2O4(M+H)+377.1564,found 377.1566。
反应式如下：
实施例6
除用结构式1f所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：75％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.74–7.79(m,2H),7.55–7.61(m,1H),7.44–7.47(m,2H),6.79–6.79(m,2H),6.01(s,2H),4.26(q,J＝7.1Hz,2H),2.68(t,J＝7.7Hz,2H),1.97–2.09(m,2H),1.70–1.79(m,2H),1.30(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ197.2,164.2(t,J＝33.0Hz),149.5,145.2,138.1,136.3,133.0,131.4,130.0,128.4,116.1(t,J＝250.3Hz),110.2,109.6,101.6,62.7,33.9(t,J＝23.3Hz),32.4,23.6(t,J＝4.1Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.9；HRMS(ESI)calcd for C21H21F2O5(M+H)+391.1357,found 391.1340。
反应式如下：
实施例7
除用结构式1g所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：73％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.83–7.85(m,2H),7.64–7.66(m,1H),7.58–7.60(m,1H),7.41–7.52(m,5H),7.37–7.38(m,1H),7.21–7.23(m,2H),4.25(q,J＝7.1Hz,2H),2.75(t,J＝7.6Hz,2H),2.37(s,3H),1.99–2.11(m,2H),1.75–1.83(m,2H),1.29(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ198.3,164.2(t,J＝32.8Hz),138.8,138.6,137.6,137.4,137.0,133.3,130.5,130.2,129.6,128.7,128.5,127.1,126.8,116.1(t,J＝250.3Hz),62.7,34.0(t,J＝23.2Hz),32.0,23.3(t,J＝4.1Hz),21.1,13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.8；HRMS(ESI)calcdfor C27H27F2O3(M+H)+437.1928,found 437.1928。
反应式如下：
实施例8
除用结构式1h所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：70％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.83–7.85(m,2H),7.57–7.64(m,2H),7.44–7.50(m,5H),7.36–7.37(m,1H),6.94–6.96(m,2H),4.25(q,J＝7.2Hz,2H),3.82(s,3H),2.75(t,J＝7.8Hz,2H),2.00–2.10(m,2H),1.75–1.82(m,2H),1.30(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ198.3,164.2(t,J＝32.9Hz),159.3,138.8,138.4,138.2,137.6,133.3,132.4,130.5,130.2,128.5,128.5,128.0,126.8,116.1(t,J＝250.3Hz),114.3,62.7,55.3,34.0(t,J＝23.3Hz),32,0,23.3(t,J＝4.0Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.8；HRMS(ESI)calcd for C27H27F2O4(M+H)+453.1877,found 453.1877。
反应式如下：
实施例9
除用结构式1i所示的烯丙基苯甲醛衍生物代替实施例1中结构式1a所示的烯丙基苯甲醛外，其余操作步骤同实施例1，产率：50％，无色液体；产物波谱分析1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.80–7.87(m,2H),7.65–7.69(m,1H),7.60–7.62(m,1H),7.52–7.52(m,1H),7.46–7.49(m,2H),7.33–7.34(m,1H),7.26–7.29(m,2H),7.03–7.08(m,1H),4.26(q,J＝7.1Hz,2H),2.71(t,J＝7.8Hz,2H),1.98–2.08(m,2H),1.72–1.81(m,2H),1.30(t,J＝7.1Hz,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ197.9,164.2(t,J＝32.9Hz),143.1,139.1,139.1,137.2,133.5,132.1,130.6,130.2,128.6,128.1,127.7,125.8,125.2,123.5,116.1(t,J＝250.2Hz),62.8,34.0(t,J＝23.4Hz),32.1,23.2(t,J＝4.1Hz),13.9；19F NMR(565MHz,CDCl3)δ–105.9；HRMS(ESI)calcd for C24H23F2O3S(M+H)+429.1336,found 429.1341。
反应式如下：

Claims (10)

1.一种6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛、苯硼酸、一溴二氟醋酸酯、钯催化剂、碱及溶剂加入混合，形成反应体系，反应完成后经后处理得到式Ⅰ结构的6-二氟烷基酮；
其中，式Ⅱ中，R为氢原子、氯原子、甲基、甲氧基、中的一种，式Ⅰ中R与式Ⅱ中R具有相同含义。
2.根据权利要求1所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的反应体系的反应条件为：反应温度为10～40℃，反应时间为5h～15h。
3.根据权利要求2所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的反应体系的反应条件为：反应温度为20～35℃，反应时间为8h～12h。
4.根据权利要求1所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的钯催化剂为双三苯基磷二氯化钯，所述的碱为碳酸铯。
5.根据权利要求1所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为二氯甲烷。
6.根据权利要求1所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的式Ⅱ结构的烯丙基苯甲醛、苯硼酸、一溴二氟醋酸酯、钯催化剂及碱的摩尔比为1：1～1.4：1.7～2.3：0.02～0.06：1.2～1.8。
7.根据权利要求1所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的后处理包括：采用加水淬灭、萃取、有机相经洗涤、干燥和柱层析分离。
8.根据权利要求7所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的萃取采用二氯甲烷作为萃取剂。
9.根据权利要求7所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的洗涤采用饱和食盐水洗。
10.根据权利要求7所述的6-二氟烷基酮的制备方法，其特征在于，所述的柱层析分离的条件为：硅胶300-400目，洗脱液：采用体积比为45～55：1的石油醚和乙酸乙酯。
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