CN114105722A - 一种制备有机氟化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备有机氟化合物的方法，所述方法为：将醇类化合物(I)、氟化试剂、碱和溶剂混合，在磺酰氟气体氛围中，于20～80℃下反应2～8h，之后经后处理，得到有机氟化合物(II)；本发明反应条件温和，无需过渡金属催化，使用价廉易得的磺酰氟气体，高效促进醇和氟化试剂制备有机氟化合物，并且底物适用性广，能以较好的收率得到相对应的有机氟化合物，同时操作过程简单、高效、经济，适合大规模制备。

Description

一种制备有机氟化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种制备有机氟化合物的方法，具体涉及一种利用磺酰氟气体高效促进醇与氟化试剂反应制备有机氟化物的新方法。
背景技术
有机氟化物，由于其氟元素的独特特性，高电性氟化合物(OFCs)在制药、农化工业和材料化学领域发挥着重要作用，而被广泛关注。
目前文献报道的有机氟化物合成方法主要包括：(1)卤代烃与碱性氟化试剂亲核反应制备有机氟化物；(2)羧酸脱羧氟化反应制备有机氟化物；(3)醇的自由基或金属催化脱氧氟化制备有机氟化物。但这些方法都存在诸如使用过渡金属催化剂，相对较苛刻的反应条件，底物范围较窄等缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种制备有机氟化合物的方法。该方法利用价廉易得、稳定性高的磺酰氟气体，促进氟化试剂与醇反应，制备有机氟化合物。本发明是一种高效、经济的合成有机氟化合物的新方法。
本发明的技术方案如下：
一种制备有机氟化合物的方法，所述方法为：
将醇类化合物(I)、氟化试剂、碱和溶剂混合，在磺酰氟气体氛围中，于20～80℃下反应2～8h，之后经后处理，得到有机氟化合物(II)；
反应式如下：
Figure BDA0003358515530000011
式(I)或(II)中：
R1为氢、硝基、氰基、醛基、酯基或苯基。
本发明中，
所述氟化试剂为下列之一：KF(氟化钾)、NH4F(氟化胺)、Et3N(HF)3(三乙胺·三氢氟酸盐)；
所述碱为下列之一：Et3N(三乙胺)、DBU(1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯)、DIPEA(N,N- 二异丙基乙胺)；
所述溶剂为下列之一：乙腈、二氯甲烷；所述溶剂的体积用量以醇类化合物(I)的物质的量计为2L/mol；
所述醇类化合物(I)与氟化试剂的物质的量之比为1：1～2；
所述醇类化合物(I)与碱的物质的量之比为1：0.3～3；
所述后处理的方法为：反应结束后，反应液加水稀释，然后用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液蒸除溶剂并干燥，得到有机氟化合物(II)。
本发明的有益效果主要体现在：
1.反应条件温和，无需过渡金属催化，使用价廉易得的磺酰氟气体，高效促进醇和氟化试剂制备有机氟化合物。
2.底物适用性广，能以较好的收率得到相对应的有机氟化合物。
3.操作过程简单、高效、经济，适合大规模制备。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
以下实施例中使用的磺酰氟气体，厂家：山东龙口市化工厂，规格：钢瓶10kg/瓶。
实施例1：4-硝基氟化苄的制备
Figure BDA0003358515530000021
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-硝基苄醇(式I，R＝4-NO2)3.06g(20mmol)，1.16g(20 mmol)氟化钾，0.66g(6.5mmol)三乙胺和40ml乙腈，于磺酰氟氛围，20℃条件下搅拌8h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-硝基氟化苄2.84g，纯度98％，收率90％。
核磁共振氢谱:(500MHz,DMSO-d6)δ8.27(d,J＝8.2Hz,2H),7.68(d,J＝8.2Hz,2H),5.61(d, J＝46.8Hz,2H).
实施例2：4-氰基氟化苄的制备
Figure BDA0003358515530000022
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-氰基苄醇(式I，R＝4-CN)3.06g(20mmol)，1.16g(20 mmol)氟化钾，6.08g(20mmol)1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯和40ml乙腈，于磺酰氟氛围，60℃条件下搅拌4h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-氰基氟化苄2.48g，纯度99％，收率 91％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.84-7.62(m,2H),7.49(dt,J＝7.8,1.3Hz,2H),5.47(d, J＝46.9Hz,2H).
实施例3：4-(氟甲基)-苯甲酸甲酯的制备
Figure BDA0003358515530000023
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-(羟甲基)苯甲酸甲酯(式I，R＝4-CO2Me)3.32g(20 mmol)，1.16g(20mmol)氟化钾，7.60g(50mmol)1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯和40ml二氯甲烷，于磺酰氟氛围，70℃条件下搅拌3h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-(氟甲基)- 苯甲酸甲酯3.05g，纯度98％，收率89％。
核磁共振氢谱:(500MHz,DMSO-d6)δ8.01(d,J＝7.7Hz,2H),7.55(d,J＝7.8Hz,2H),5.54(d, J＝47.1Hz,2H),3.87(s,3H).
实施例4：4-(氟甲基)-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003358515530000024
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入[1,1'-联苯]-4-甲醇(式I，R＝4-Ph)3.68g(20mmol)，0.74 g(20mmol)氟化胺，2.02g(20mmol)Et3N和40ml乙腈，于磺酰氟氛围，80℃条件下搅拌2h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-(氟甲基)-1,1'-联苯3.15g，纯度98％，收率83％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.79-7.60(m,4H),7.50(td,J＝6.6,3.2Hz,4H), 7.46-7.35(m,1H),5.47(d,J＝47.9Hz,2H).
实施例5：4-(氟甲基)-苯甲醛的制备
Figure BDA0003358515530000031
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-(羟甲基)苯甲醛(式I，R＝CHO)2.72g(20mmol)， 0.74g(20mmol)氟化胺，6.06g(60mmol)Et3N和40ml乙腈，于磺酰氟氛围，40℃条件下搅拌6h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-(氟甲基)-苯甲醛2.44g，纯度97％，收率86％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ10.05(s,1H),7.93(d,J＝7.8Hz,2H),7.55(d,J＝7.7Hz, 2H),5.50(d,J＝47.0Hz,2H).
实施例6：4-(三氟甲基)-苯亚磺酸甲基酯的制备
Figure BDA0003358515530000032
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-(羟甲基)-苯亚磺酸甲酯(式I，R＝SO2Me)3.72g(20mmol)， 0.74g(20mmol)氟化胺，2.02g(20mmol)Et3N和40ml二氯甲烷，于磺酰氟氛围，50℃条件下搅拌 5h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-(三氟甲基)-苯亚磺酸甲基酯的制备3.53g，纯度97％，收率91％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.98(d,J＝7.9Hz,2H),7.57(d,J＝7.9Hz,2H),5.50(d, J＝46.9Hz,2H),3.07(s,3H).
实施例7：1-(氟甲基)-2-硝基苯的制备
Figure BDA0003358515530000033
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入2-硝基苯甲醇(式I，R＝2-NO2)3.06g(20mmol)，3.71g (23mmol)三乙胺·三氢氟酸盐，3.80g(25mmol)1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯和40ml乙腈，于磺酰氟氛围，30℃条件下搅拌7h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到1-(氟甲基)-2-硝基苯2.75g，纯度97％，收率86％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ8.22(d,J＝8.2Hz,1H),7.87-7.69(m,2H),7.53(t,J＝8.4 Hz,1H),5.88(d,J＝47.9Hz,2H).
实施例8：3-氰基氟化苄的制备
Figure BDA0003358515530000034
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-氰基苄醇(式I，R＝4-CN)3.06g(20mmol)，1.16g(20 mmol)氟化钾，1.72g(13.3mmol)N,N-二异丙基乙胺和40ml乙腈，于磺酰氟氛围，50℃条件下搅拌 5h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-氰基氟化苄2.59g，纯度97％，收率93％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ7.73-7.65(m,2H),7.62(d,J＝7.5Hz,1H),7.53(t,J＝7.7 Hz,1H),5.43(d,J＝47.1Hz,2H).
实施例9：3-硝基基氟化苄的制备
Figure BDA0003358515530000041
在一个100ml单口烧瓶中，依次加入4-硝基苄醇(式I，R＝4-NO2)3.06g(20mmol)，3.71g (23mmol)三乙胺·三氢氟酸盐，1.52g(15mmol)Et3N和40ml二氯甲烷，于磺酰氟氛围，20℃条件下搅拌8h，反应结束后，加50ml水稀释，然后再加入50ml乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，浓缩即可得到4-硝基氟化苄2.79g，纯度98％，收率88％。
核磁共振氢谱:(500MHz,Chloroform-d)δ8.40-8.11(m,2H),7.72(d,J＝7.6Hz,1H),7.61(t,J＝7.9 Hz,1H),5.50(d,J＝47.0Hz,2H)。

Claims (5)

1.一种制备有机氟化合物的方法，其特征在于，所述方法为：
将醇类化合物(I)、氟化试剂、碱和溶剂混合，在磺酰氟气体氛围中，于20～80℃下反应2～8h，之后经后处理，得到有机氟化合物(II)；
所述氟化试剂为下列之一：KF、NH4F、Et3N(HF)3；
所述碱为下列之一：Et3N、DBU、DIPEA；
所述溶剂为下列之一：乙腈、二氯甲烷；
Figure FDA0003358515520000011
式(I)或(II)中：
R1为氢、硝基、氰基、醛基、酯基或苯基。
2.如权利要求1所述制备有机氟化合物的方法，其特征在于，所述溶剂的体积用量以醇类化合物(I)的物质的量计为2L/mol。
3.如权利要求1所述制备有机氟化合物的方法，其特征在于，所述醇类化合物(I)与氟化试剂的物质的量之比为1：1～2。
4.如权利要求1所述制备有机氟化合物的方法，其特征在于，所述醇类化合物(I)与碱的物质的量之比为1：0.3～3。
5.如权利要求1所述制备有机氟化合物的方法，其特征在于，所述后处理的方法为：反应结束后，反应液加水稀释，然后用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液蒸除溶剂并干燥，得到有机氟化合物(II)。
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