CN114988981B - 一种α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α‑三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，炔丙基亲电试剂、炔基硼酸钾、无机盐溶于有机溶剂中，加热反应一段时间得到目标产物。本发明通过原子经济型的一锅法，一步实现温和条件下，无金属催化的炔基硼酸钾与炔丙基亲电试剂偶联反应，相较常见的化合物合成方法，具有步骤少、操作简单、反应温和、选择性好、收率高、底物适用范围广、可规模化大量合成，后处理简单，溶剂具有回收再利用能力的优点。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及到一种α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法。
背景技术
三氟甲基是一类重要的化学基团，因其具有高脂溶性、良好的代谢稳定性、高电负性和生物利用度使得它在生物活性分子中有着广泛的应用。将其引入有机分子中能够显著改变目标分子的各种性能。含三氟甲基的药物和农药分子的广泛使用促进了相应合成方法的迅速发展。在现有方法中，相对于Csp2-CF3类化合物的合成，构建含有Csp3-CF3的发展相对缓慢。其中，α-三氟甲基芳丙炔化合物是一类重要的药物中间体，也是一类重要的有机合成单体。因此，开发α-三氟甲基芳丙炔化合物合成新方法在有机合成以及药物合成中均具有重要的意义。
目前，该类化合物的制备都是在低温(-78℃)条件下，正丁基锂与炔烃反应生成炔基锂，进而与β-三氟甲基苯乙酮发生亲核加成反应完成的，正丁基锂属于有机金属试剂，性质不够稳定，不易保存，操作不便，危险性大，同时需要在低温条件下进行反应，极不方便。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，包括，将式Ⅰ所示的α-三氟甲基苄基亲电试剂、式Ⅱ所示的芳炔基硼酸钾、铜催化剂、无机盐溶于有机溶剂中，加热反应，得到式Ⅲ所示的化合物；
式Ⅰ、Ⅲ中，R1为氢原子、烷基、烷氧基、卤素取代基、氰基、硝基、醛基、酯基、硅基中的一种；
式Ⅰ中，X为三氟甲磺酸酯基、甲磺酸酯基、碘、溴、氯、醋酸酯基、芳基磺酸酯基中的一种；
式Ⅱ、Ⅲ中，R2为氢原子、烷基、烷氧基、卤素取代基中的一种。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述α-三氟甲基苄基亲电试剂选自α-三氟甲基苄基甲磺酸酯、α-三氟甲基苄基碘、α-三氟甲基苄基溴、α-三氟甲基苄基氯、α-三氟甲基苄基三氟甲磺酸酯、α-三氟甲基苄基醋酸酯、α-三氟甲基苄基芳基磺酸酯中的一种；优选α-三氟甲基苄基三氟甲磺酸酯。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述炔基硼酸钾选自芳炔基四氟硼酸钾、烷基炔基四氟硼酸钾、三甲基硅烷炔基四氟硼酸钾中的一种；优选芳炔基四氟硼酸钾。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述铜催化剂为醋酸铜、氯化亚铜、三氟乙酸铜、三氟甲磺酸铜、三苯基磷氯化亚铜、2-噻吩甲酸铜、四乙腈铜(I)六氟磷酸盐、酞菁铜(II)中的一种；优选三氟甲磺酸铜。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述无机盐选自磷酸钾、磷酸钠、碳酸钾、碳酸钠、氟化钾、氟化钠、醋酸钾、醋酸钠中的一种；优选为磷酸钾。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述α-三氟甲基苄基亲电试剂、炔基硼酸钾、铜催化剂、无机盐的摩尔比为1：1～5：0.01～0.5：1～3；优选摩尔比为1.0:1.5:0.1:2。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述有机溶剂选自甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、三甲苯、苯、氟苯、三氟甲苯、氯苯、溴苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种或多种；优选溶剂为甲苯。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述α-三氟甲基苄基亲电试剂与所述有机溶剂的质量体积比为1g：50～100mL。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述加热反应，加热温度为50～120℃，加热时间为4～48h；优选加热温度为100℃，加热时间为12h。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：还包括对所得目标产物进行提纯的步骤。
作为本发明α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述提纯，除去溶剂后分离提纯，除去有机溶剂后加水搅拌3～5min，使用乙酸乙酯进行萃取，有机相干燥后进行柱层析。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过原子经济型的一锅法，在相对温和条件下，实现铜催化的炔基硼酸钾与α-三氟甲基苄基亲电试剂的偶联反应，相较常见的化合物合成方法，具有步骤少、操作简单、反应温和、选择性好、收率高、底物适用范围广、可规模化大量合成，后处理简单，溶剂具有回收再利用的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1所得产物α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基苯的核磁共振氢谱；
图2为本发明实施例1所得产物α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基苯的核磁共振碳谱；
图3为本发明实施例1所得产物α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基苯的核磁共振氟谱。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
如无特别说明，实施例中所采用的原料均为商业购买。
实施例1
取α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯38mg(0.1mmol)、苯乙炔基三氟硼酸钾33mg(0.15mmol)、三氟甲磺酸铜4mg(0.01mmol)、磷酸钾42mg(0.2mmol)加入到10mL反应瓶中，再加入甲苯1mL，加热至100℃，并搅拌反应12h，反应结束后，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，加水5mL萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，经柱层析得淡黄色固体。
称量柱层析得到的产物的重量，与投入反应的原料重量进行比对，得到产率，收率＝产物的重量/理论上原料完全反应后产物的质量。得到的产物的重量为21mg，收率为61％。
对于产物进行核磁共振检测，对该产物进行表征，核磁共振氢谱、碳谱、氟谱分别如图1、2、3所示：
核磁共振氢谱数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.56(d,J＝8.4Hz,2H),7.53–7.47(m,2H),7.44(d,J＝8.2Hz,2H),7.35–7.30(m,3H),4.54(q,J＝7.9Hz,1H).
核磁共振碳谱数据为：13C NMR(100MHz,Chloroform-d)δ131.76,130.85,128.81,128.23,123.85(q,J＝280Hz),123.07,121.69,85.90,80.79,43.47(q,J＝31Hz).
核磁共振氟谱数据为：19F NMR(376MHz,Chloroform-d)δ-70.55(d,J＝7.9Hz).
根据氢谱、碳谱、氟谱，可以明确得到的产物为α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基苯，该产物的结构式为：
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，差别之处在于反应温度、反应时间、反应溶剂不同，具体如下表1所示：
表1
| 反应温度(℃) | 反应时间(h) | 溶剂 | 产率(％) |
| 50 | 12 | 甲苯 | 42 |
| 80 | 12 | 甲苯 | 55 |
| 100 | 12 | 甲苯 | 61 |
| 120 | 12 | 甲苯 | 60 |
| 100 | 4 | 甲苯 | 31 |
| 100 | 20 | 甲苯 | 53 |
| 100 | 12 | 对二甲苯 | 47 |
| 100 | 12 | 三氟甲苯 | 50 |
| 100 | 12 | 二氯乙烷 | 40 |
| 100 | 12 | 氯苯 | 33 |
从表1中可以看出，相同反应条件下，采用溶剂，如对二甲苯、三氟甲苯、二氯乙烷、氯苯等，均没有采用甲苯作为溶剂的产率高。当以甲苯为溶剂，适当提高反应温度，有利于反应进行，产率逐渐增加，当加热温度为100℃时，得到的产率最高；反应温度不宜过高，当反应温度达到120℃时，产率反而有所降低。
当加热温度为100℃，适当延长反应时间，产率逐渐增加，加热时间设置为12h时，得到的产物的产率最高；但反应时间不宜过长，当反应时间达到20h时，产率反而有所降低。
实施例3
实施例3与实施例1相同，差别之处在于α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯、炔基硼酸钾、铜催化剂、无机盐的摩尔比不同，具体如下表2所示：
表2
从表2中可以看出，当其他条件相同，仅仅物质的摩尔比发生变化时，使用的摩尔比α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯：苯乙炔基三氟硼酸钾：三氟甲磺酸铜：磷酸钾＝1.0:1.5:0.1:2.0为最佳的摩尔比，在此摩尔比下制得产物的产率最高，此摩尔比为优选的原料摩尔比。
实施例4
取α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯38mg(0.1mmol)、对氯苯乙炔基三氟硼酸钾38mg(0.15mmol)、三氟甲磺酸铜4mg(0.01mmol)、磷酸钾42mg(0.2mmol)加入到10mL反应瓶中，再加入甲苯1mL，加热至100℃，并搅拌反应12h，反应结束后，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，加水5mL萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，经柱层析得淡黄色固体。
称量柱层析得到的产物的重量，与投入反应的原料重量进行比对，得到产率，收率＝产物的重量/理论上原料完全反应后产物的质量。得到的产物的重量为25mg，收率为66％。
对于产物进行核磁共振检测，对该产物进行表征：
核磁共振氢谱数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.54(d,J＝8.5Hz,2H),7.44–7.38(m,4H),7.31(d,J＝8.4Hz,2H),4.51(q,J＝7.9Hz,1H).
核磁共振碳谱数据为：13C NMR(100MHz,Chloroform-d)δ135.75,133.77,132.62,131.60,131.34,129.40,124.55(q,J＝280Hz),123.97,120.92,85.56,82.58,44.26(q,J＝32Hz).
核磁共振氟谱数据为：19F NMR(376MHz,Chloroform-d)δ-70.19(d,J＝7.9Hz).
根据氢谱、碳谱、氟谱，可以明确得到的产物为α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基对氯苯，该产物的结构式为：
实施例5
取α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯38mg(0.1mmol)、对三氟甲氧基苯乙炔基三氟硼酸钾44mg(0.15mmol)、三氟甲磺酸铜4mg(0.01mmol)、磷酸钾42mg(0.2mmol)加入到10mL反应瓶中，再加入甲苯1mL，加热至100℃，并搅拌反应12h，反应结束后，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，加水5mL萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，经柱层析得淡黄色固体。
称量柱层析得到的产物的重量，与投入反应的原料重量进行比对，得到产率，收率＝产物的重量/理论上原料完全反应后产物的质量。得到的产物的重量为31mg，收率为73％。
对于产物进行核磁共振检测，对该产物进行表征：
核磁共振氢谱数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.54–7.50(m,4H),7.41(d,J＝8.2Hz,2H),7.19(d,J＝8.4Hz,2H),4.52(q,J＝7.8Hz,1H).
核磁共振碳谱数据为：13C NMR(100MHz,Chloroform-d)δ149.38,133.46,131.96,130.91,130.63,123.38(q,J＝279Hz),123.32,120.86,120.53,120.31(q,J＝257Hz),84.60,81.88,43.57(q,J＝31Hz)..
核磁共振氟谱数据为：19F NMR(376MHz,Chloroform-d)δ-57.85,-70.43(d,J＝7.8Hz).
根据氢谱、碳谱、氟谱，可以明确得到的产物为α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基对三氟甲氧基苯，该产物的结构式为：
实施例6
取α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯38mg(0.1mmol)、邻甲基苯乙炔基三氟硼酸钾33mg(0.15mmol)、三氟甲磺酸铜4mg(0.01mmol)、磷酸钾42mg(0.2mmol)加入到10mL反应瓶中，再加入甲苯1mL，加热至100℃，并搅拌反应12h，反应结束后，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，加水5mL萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，经柱层析得淡黄色固体。
称量柱层析得到的产物的重量，与投入反应的原料重量进行比对，得到产率，收率＝产物的重量/理论上原料完全反应后产物的质量。得到的产物的重量为21mg，收率为59％。
对于产物进行核磁共振检测，对该产物进行表征：
核磁共振氢谱数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.62–7.52(m,2H),7.47–7.41(m,3H),7.28–7.14(m,3H),4.57(q,J＝7.8Hz,1H),2.45(s,3H)。
核磁共振碳谱数据为：13C NMR(100MHz,Chloroform-d)δ140.58,131.98,131.77,131.55,130.89,129.42,128.82,125.47,123.93(q,J＝279Hz)123.07,121.49,84.95,84.63,43.61(q,J＝22Hz),20.49。
核磁共振氟谱数据为：19F NMR(376MHz,Chloroform-d)δ-70.67(d,J＝7.8Hz)。根据氢谱、碳谱、氟谱，可以明确得到的产物为α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基邻甲基苯，该产物的结构式为：
实施例7
取α-三氟甲基对溴苄基三氟甲磺酸酯38mg(0.1mmol)、对叔丁基苯乙炔基三氟硼酸钾39mg(0.15mmol)、三氟甲磺酸铜4mg(0.01mmol)、磷酸钾42mg(0.2mmol)加入到10mL反应瓶中，再加入甲苯1mL，加热至100℃，并搅拌反应12h，反应结束后，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，加水5mL萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，经柱层析得淡黄色固体。
称量柱层析得到的产物的重量，与投入反应的原料重量进行比对，得到产率，收率＝产物的重量/理论上原料完全反应后产物的质量。得到的产物的重量为22mg，收率为55％。
对于产物进行核磁共振检测，对该产物进行表征：
核磁共振氢谱数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.59(d,J＝8.4Hz,2H),7.54–7.45(m,4H),7.43(d,J＝8.1Hz,2H),4.57(q,J＝7.8Hz,1H),1.38(s,9H)。
核磁共振碳谱数据为：13C NMR(100MHz,Chloroform-d)δ152.48,132.02,131.79,131.24,131.16,124.22(q,J＝279Hz),123.31,118.98,86.36,80.42,43.78(q,J＝32Hz),34.96,31.26。
核磁共振氟谱数据为：19F NMR(376MHz,Chloroform-d)δ-70.32(d,J＝7.8Hz)。根据氢谱、碳谱，可以明确得到的产物为α-三氟甲基-α-对溴苯基丙炔基对叔丁基苯，该产物的结构式为：
实施例8
取α-三氟甲基间甲氧基苄基三氟甲磺酸酯34mg(0.1mmol)、间甲氧基苯乙炔基三氟硼酸钾36mg(0.15mmol)、三氟甲磺酸铜4mg(0.01mmol)、磷酸钾42mg(0.2mmol)加入到10mL反应瓶中，再加入甲苯1mL，加热至100℃，并搅拌反应12h，反应结束后，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，加水5mL萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，经柱层析得淡黄色固体。
称量柱层析得到的产物的重量，与投入反应的原料重量进行比对，得到产率，收率＝产物的重量/理论上原料完全反应后产物的质量。得到的产物的重量为14mg，收率为44％。
对于产物进行核磁共振检测，对该产物进行表征：
核磁共振氢谱数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.31(t,J＝7.9Hz,1H),7.21(d,J＝8.1Hz,1H),7.14–7.05(m,3H),7.02–6.98(m,1H),6.94–6.87(m,2H),4.51(q,J＝8.0Hz,1H),3.82(s,3H),3.79(s,3H)。
核磁共振碳谱数据为：13C NMR(100MHz,Chloroform-d)δ159.65,159.23,133.17,129.58,129.33,124.35,124.20(q,J＝279Hz),122.99,121.62,116.61,115.30,115.19,114.11,85.46,81.25,55.23,43.55(q,J＝31Hz)。
核磁共振氟谱数据为：19F NMR(376MHz,Chloroform-d)δ-70.08(d,J＝8.0Hz)。根据氢谱、碳谱，可以明确得到的产物为α-三氟甲基-α-间甲氧基苯基丙炔基间甲氧基苯，该产物的结构式为：
本发明中提供的制备方法对于至少一种α-三氟甲基芳丙炔化合物有着合成的能力。
根据实施例的数据可得，在选择了不同的反应条件的情况下，制得的产物相同，相对而言具有同一产物可通过不同的反应条件制备而来，对于继续的某种目标产物所适配的反应条件种类较多，对于一种产物的产生提供了多种合成路线。
本发明提供的合成路线对于多种α-三氟甲基芳丙炔化合物均具有合成能力，同时对于同一种目标α-三氟甲基芳丙炔化合物有着使用多种原料进行合成的能力，通过以上得出结论本发明是一种可以应用于多种α-三氟甲基芳丙炔化合物的合成并使用多种原料进行合成的α-三氟甲基芳丙炔化合物合成方法，相较于目前的化合物合成方法而言，具有底物适用范围广、目标产物种类多的优势，扩大了本发明的适用范围。
本发明中制备目标化合物的工艺简单、步骤简便、所需要的反应时间相较常规的化合物合成方法而言较短，反应条件较为温和，后续处理简单，溶剂具有回收再利用的能力，适应于大量生产。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：包括，将式Ⅰ所示的α-三氟甲基苄基亲电试剂、式Ⅱ所示的芳炔基硼酸钾、铜催化剂、无机盐溶于有机溶剂中，加热反应，得到式Ⅲ所示的化合物；
式Ⅰ、Ⅲ中，R1为氢原子、烷基、烷氧基、卤素取代基、氰基、硝基中的一种；
式Ⅰ中，X为三氟甲磺酸酯基、甲磺酸酯基、醋酸酯基、芳基磺酸酯基中的一种；
式Ⅱ、Ⅲ中，R2为氢原子、烷基、烷氧基、卤素取代基中的一种；
所述铜催化剂为三氟甲磺酸铜；
所述无机盐为磷酸钾。
2.如权利要求1所述的α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：所述α-三氟甲基苄基亲电试剂选自α-三氟甲基苄基甲磺酸酯、α-三氟甲基苄基三氟甲磺酸酯、α-三氟甲基苄基醋酸酯、α-三氟甲基苄基芳基磺酸酯中的一种。
3.如权利要求1中所述的α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：所述α-三氟甲基苄基类亲电试剂、芳炔基硼酸钾、铜催化剂、无机盐的摩尔比为1：1～5：0.01～0.5：1～3。
4.如权利要求1～3中任一项所述的α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂选自甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、三甲苯、苯、氟苯、三氟甲苯、氯苯、溴苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：所述α-三氟甲基苄基亲电试剂与所述有机溶剂的质量体积比为1g：50～100mL。
6.如权利要求1～3、5中任一项所述的α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：所述加热反应，加热温度为50～120℃，加热时间为4～48h。
7.如权利要求1～3、5中任一项所述的α-三氟甲基芳丙炔类化合物的制备方法，其特征在于：还包括对得到的式Ⅲ所示的化合物进行提纯的步骤。
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| 周代营 ; 黄沃林 ; 王希 ; 马娟 ; 丁立 ; .芳香丙炔缩醛类化合物的合成.华南师范大学学报(自然科学版).2018,(02),42-46. * |
| 芳香丙炔缩醛类化合物的合成;周代营;黄沃林;王希;马娟;丁立;;华南师范大学学报(自然科学版)(02);42-46 * |
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