CN109734564A - 一种合成三氟乙基芳香族类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了三氟乙基芳香族类化合物(A)的合成方法，是以过硫酸钾(B),三氟乙基亚磺酸钠(C)和芳香族化合物(D)作为原料，以硝酸银作为催化剂，在乙腈和水作为溶剂的条件下，在80℃下氩气保护充分反应24小时。反应结束后进行冷却，将冷却完毕的反应液使用乙酸乙酯‑饱和食盐水体系萃取，将水相除去，有机相浓缩后进行柱层析操作，使用石油醚‑乙酸乙酯体系进行层析后可以分离得到纯净的三氟乙基芳香族类化合物(A)。本发明方法工艺操作简单安全，反应转化率高，所使用的原料经济实惠，三废少环境友好，所使用的盐性质稳定易储存，是合成此类化合物的新应用。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种合成三氟乙基芳香族类化合物的方法。
背景技术
三氟乙基芳基化合物作为有机合成、医药和功能材料的基本构成是非常重要的。因此，开发有效的方法来引入三氟乙基在有机合成和药物化学领域获得了特别的关注。其中，三氟碘乙烷与芳基化合物的交叉欧联反应已经成为三氟乙基芳基化合物的合成中最重要的方法之一。但是由于三氟碘乙烷的低沸点(沸点54.8℃)和挥发性，在实际操作中难以处理。近年来，人们开始开发更为稳定且易于存储的含三氟乙基的有机盐，从而实现对芳香族化合物的三氟乙基化。考虑到这些有机盐要么制作成本高，要么操作步骤繁琐且难度大，因此开发一种简单有效成本低廉的三氟乙基化试剂变得尤为重要。近期，我们课题组报道了使用三氟乙基亚磺酸钠作为直接的三氟乙基硫醇化试剂，随后我们将这个盐用作芳香族化合物的直接三氟乙基化。该反应适用的底物范围广，且该亚磺酸钠制备简单，成本低。
文献1(Y.Fujiwara,J.A.Dixon,F.O'Hara,E.D.Funder,D.D.Dixon,R.A.Rodriguez,R.D.Baxter,B.Herle,N.Sach,M.R.Collins,Y.Ishihara,P.S.Baran.Practical and innate carbon-hydrogen functionalization ofheterocycles[J].Nature,492,95-99；2012)由杂环化合物和三氟乙基亚磺酸锌发生反应。该亚磺酸锌盐易于制备，结构稳定，便于储存。但是，这些自由基转化导致三氟乙基化产物具有差的区域选择性，得率很低，并且需要昂贵的(CF3CH2SO2)2Zn试剂。其反应式如下：
文献2(C.-B.Liu,W.Meng,F.Li,S.Wang,J.Nie,J.-A.Ma.A Facile ParallelSynthesis of Trifluoroethyl-Substituted Alkynes[J].Angewandte ChemieInternational Edition,51,6227-6230；2012)使用气态CF3CHN2和CuI在温和的条件下催化末端炔烃，从而得到三氟乙基化产物。这种方法的缺点是需要预先从2,2,2-三氟乙胺盐酸盐和亚硝酸钠制备气态2,2,2-三氟二氮杂乙烷。反应中以碘化亚铜为催化剂，加入CF3CHN2发生反应，反应温度为25℃，时间10h，产率能够达到80％以上，其反应式如下：
文献3(X.Yu,S.M.Cohen.Photocatalytic Metal-Organic Frameworks forSelective2,2,2-Trifluoroethylation of Styrenes[J].Journal of the AmericanChemical Society,138,12320-12323；2016)开发了苯乙烯的选择性2,2,2-三氟乙基化由带有Ir(III)多吡啶基配合物形式的可见光光催化剂的基于Zr(IV)的MOF催化的。与均相Ir(III)催化剂相比，MOF基催化剂抑制了苄基的二聚反应，从而提高了所需羟基三氟乙基化合物的选择性。其反应式如下：
但是以上的几种方法都会存在一些弊端：
(1)使用高纯度三氟碘乙烷或其他某些含氟试剂会产生严重的环境问题，同时也会有安全上的问题；
(2)部分原料或需要预先制备，或沸点低且易挥发，操作处理难度大；
(3)部分反应使用到昂贵的催化剂，使得实验成本过高，不符合经济性原则。
因此，为了寻找更合适的三氟乙基引入源，避免使用对环境影响较大的试剂参与反应，降低反应成本对于反应结果有着非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成三氟乙基芳香族类化合物的方法。
实现本发明的技术方案是：
一种三氟乙基芳香族类化合物(A)的新型合成方法，所述方法为：过硫酸钾(B),三氟乙基亚磺酸钠(C)和芳香族化合物(D)作为原料，以硝酸银作为催化剂，在乙腈和水(1:1)作为溶剂的条件下，在80℃下氩气保护充分反应24小时，充分反应后，反应液经分离纯化得到三氟乙基芳香族类化合物(A)。
式(A)或式(D)中，选自下列之一：N-甲基-N-苯基甲基丙烯酰胺,4-乙酰吡啶，4-甲基苯硫酚，4-溴苯酚。
所述反应式为：
本发明所述的过硫酸钾(B),三氟乙基亚磺酸钠(C)和芳香族化合物(D)用量的摩尔比为2：2：1，优选为10：1。
本发明所述的催化剂硝酸银的用量和芳香族化合物(D)的用量的摩尔比为10：1，优选为10：1。
本发明所述的溶剂乙腈和水用量的体积比为1：1，优选为1：1。
本发明所述的所需反应时间为18-30h，优选为24h。
所述反应液经分离纯化方法为：反应结束后，反应液加入乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为(9：1)分离得到所述的如式(A)所示的三氟乙基芳香族类化合物。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明的方法避免使用Zn(SO2CH2CF3)2等昂贵原料，三废少，环境友好。
(2)本发明的方法采用催化剂种类少。
(3)本发明的方法所需的原料经济实惠，容易存储。
(4)本发明的方法反应步骤简单，转换率高，反应所需的条件容易达到，易分离纯化得到产品纯度高。
附图说明
图1是1,3-二甲基-3-(3,3,3-三氟丙基)二氢吲哚-2-酮1H NMR图。
图2是1,3-二甲基-3-(3,3,3-三氟丙基)二氢吲哚-2-酮的13C NMR图。
图3是2-三氟乙基-4-乙酰吡啶的1H NMR图。
图4是2-三氟乙基-4-乙酰吡啶的13C NMR图。
图5是4-甲基-硫三氟乙基苯的1H NMR图。
图6是4-甲基-硫三氟乙基苯的13C NMR图。
图7是4-溴-氧三氟乙基苯的1H NMR图。
图8是4-溴-氧三氟乙基苯的13C NMR图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例来具体说明本发明的技术方案。
实施例1
在反应器中加入1.75g(10mmol)N-甲基-N-苯基甲基丙烯酰胺，3.40g(20mmol)三氟乙基亚磺酸钠，5.72g(20mmol)过硫酸钾，0.17g(1mmol)硝酸银，30ml乙腈和水(1：1)，在80℃氩气保护条件下搅拌24h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为1：9)分离得到1,3-二甲基-3-(3,3,3-三氟丙基)二氢吲哚-2-酮2.26g，产率为88％。
1,3-二甲基-3-(3,3,3-三氟丙基)二氢吲哚-2-酮1H NMR图见图3，1,3-二甲基-3-(3,3,3-三氟丙基)二氢吲哚-2-酮13C NMR图见图4。
1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.18(t,J＝7.8Hz,1H),7.08(d,J＝7.3Hz,1H),6.98(t,J＝7.5Hz,1H),6.77(d,J＝7.8Hz,1H),3.11(s,3H),2.06(td,J＝13.0,4.4Hz,1H),1.84(td,J＝13.0,3.7Hz,1H),1.79–1.67(m,1H),1.64–1.53(m,1H),1.28(s,3H).
13C NMR(126MHz,Chloroform-d)δ178.24,142.08,131.46,127.31,125.79,121.90,121.60,107.25,45.82,29.04,28.21,25.01,22.42.
实施例2
在反应器中加入1.21g(10mmol)4-乙酰吡啶，3.40g(20mmol)三氟乙基亚磺酸钠，5.72g(20mmol)过硫酸钾，0.17g(1mmol)硝酸银，30ml乙腈和水(1：1)，在80℃氩气保护条件下搅拌24h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为1：9)分离得到2-三氟乙基-4-乙酰吡啶1.80g，产率为88％。
2-三氟乙基-4-乙酰吡啶1H NMR图见图3，2-三氟乙基-4-乙酰吡啶13C NMR图见图4。1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.80(d,J＝5.0Hz,1H),7.77(s,1H),7.70(dd,J＝5.0,1.3Hz,1H),3.70(q,J＝10.6Hz,2H),2.64(s,3H).
13C NMR(126MHz,Chloroform-d)δ195.70,151.30,149.89,142.73,124.23,120.97,119.75,41.68,25.61.
实施例3
在反应器中加入1.24g(10mmol)4-甲基苯硫酚，3.40g(20mmol)三氟乙基亚磺酸钠，5.72g(20mmol)过硫酸钾，0.17g(1mmol)硝酸银，30ml乙腈和水(1：1)，在80℃氩气保护条件下搅拌24h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为1：9)分离得到4-甲基-硫三氟乙基苯1.76g，产率为85％。
4-甲基-硫三氟乙基苯1H NMR图见图5，4-甲基-硫三氟乙基苯13C NMR图见图6。
1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.39(d,J＝8.1Hz,2H),7.13(d,J＝8.0Hz,2H),3.38(q,J＝9.8Hz,2H),2.33(s,3H).
13C NMR(126MHz,Chloroform-d)δ137.42,131.50,129.06,129.00,124.43,37.69,20.07.
实施例4
在反应器中加入1..73g(10mmol)4-溴苯酚，3.40g(20mmol)三氟乙基亚磺酸钠，5.72g(20mmol)过硫酸钾，0.17g(1mmol)硝酸银，30ml乙腈和水(1：1)，在80℃氩气保护条件下搅拌24h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为1：9)分离得到2-三氟乙基-4-乙酰吡啶2.20g，产率为86％。
4-溴-氧三氟乙基苯1H NMR图见图7，4-溴-氧三氟乙基苯13C NMR图见图8。
1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.44–7.38(m,2H),6.82(dd,J＝7.2,5.2Hz,2H),4.31(q,J＝8.1Hz,2H).
13C NMR(126MHz,Chloroform-d)δ155.49,131.61,122.15,115.77,113.95,65.02.
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种合成三氟乙基芳香族类化合物的方法，其特征在于，该方法是以过硫酸钾(B),三氟乙基亚磺酸钠(C)和芳香族化合物(D)作为原料，以硝酸银作为催化剂，在乙腈和水作为溶剂的条件下，在惰性气体保护下充分反应，反应结束后进行冷却，将冷却完毕的反应液使用乙酸乙酯-饱和食盐水体系萃取，将水相除去，有机相浓缩后进行柱层析操作，使用石油醚-乙酸乙酯体系进行层析后可以分离得到纯净的三氟乙基芳香族类化合物(A)；其中，各式如下：
式(D)中，选自下列之一：N-甲基-N-苯基甲基丙烯酰胺、4-乙酰吡啶、4-甲基苯硫酚或4-溴苯酚。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的过硫酸钾(B),三氟乙基亚磺酸钠(C)和芳香族化合物(D)用量的摩尔比为2：2：1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的催化剂硝酸银的用量和式(D)所示的芳香族化合物用量的摩尔比为1：10。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂乙腈和水用量的体积比为1：1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应的温度为80℃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所需的反应时间为24小时。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所需的惰性气体为氩气。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应液经分离纯化方法为：反应结束后，反应液加入乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂，加入洗脱剂对粗产物进行柱层析分离，得到所述的三氟乙基芳香族类化合物(A)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为1：15至1：9。
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