CN115786943A - 一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法 - Google Patents

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CN115786943A CN202211331907.7A CN202211331907A CN115786943A CN 115786943 A CN115786943 A CN 115786943A CN 202211331907 A CN202211331907 A CN 202211331907A CN 115786943 A CN115786943 A CN 115786943A
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刘思远
陈建宾
吴云鹏
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Abstract

本发明涉及一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法，该方法以廉价的化学品烯烃、三氟甲基亚磺酸盐及三乙胺三氢氟酸盐为原料，无外源性氧化剂和无过渡金属进行催化烯烃的氟化、三氟甲基化，合成含氟和三氟甲基化合物，给生物活性分子提供具有原子经济性、步骤简洁性、价格低廉及适用范围广的高效、绿色环保合成路线，以适应工业应用的要求，本发明的合成方法更加绿色、环境友好及适用范围广。

Description

一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法
技术领域
本发明涉及一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法，属于电化学有机合成技术领域。
背景技术
含氟和三氟甲基化合物广泛应用于医药领域(如Xtandi和Aprepitant)，这是由于其特有的“多氟效应”可显著改善药物吸收、溶解度、生物利用度、代谢和排泄等过程，因此发展同时引入氟基团和三氟甲基基团的合成新策略具有重要的意义和发展潜力。
通过对廉价及种类多样的化学品烯烃进行氟化、三氟甲基化的双官能团化合成策略可便捷地同时引入两种含氟基团。2018年，Li等人[Z.Liu,H.Chen,Y.Lv,X.Tan,H.Shen,H.Z.Yu,C.Li,J.Am.Chem.Soc.,2018,140,6169-6175]报道了一种含氟和三氟甲基化合物的有机合成方法，该方法以铜配合物为催化剂，以烯烃为原料，以S-(三氟甲基)二苯并噻吩嗡四氟硼酸盐为三氟甲基源，氟化铯为氟原子源，通过自由基型的反应制备了含氟和三氟甲基化合物。但是，金属催化剂和三氟甲基化试剂(784人民币/克，sigma公司)价格昂贵，导致反应的成本上升。另外，所用三氟甲基化试剂在释放三氟甲基后，会生成二苯并[B,D]噻吩废弃物，导致原子经济性低，易造成环境污染。
中国专利文献CN110452078A公开了一种同时含氟与三氟甲基基团的乙烯化合物的制备方法，是利用铜三氟甲基配合物作为氟源和三氟甲基源，与炔烃在有机碱的作用下，加成得到目标产物，该方法采用铜三氟甲基配合物对炔烃进行三氟甲基化、氟化，铜三氟甲基配合物成本高，导致制作成本高，反应效率低。
因此，寻找无过渡金属催化剂及廉价三氟甲基化试剂参与的且适用范围广的的合成路线，进而降低制备成本，对含氟和三氟甲基化合物的制备具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，尤其是现有的制备方法存在成本高、反应体系和操作复杂、适用范围窄、原子效率低、环保不友好等问题，本发明提供一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法。
发明概述：
本发明的方法以廉价的化学品烯烃、三氟甲基亚磺酸盐及三乙胺三氢氟酸盐为原料，无外源性氧化剂和无过渡金属进行催化烯烃的氟化、三氟甲基化，合成含氟和三氟甲基化合物，给生物活性分子提供具有原子经济性、步骤简洁性、价格低廉及适用范围广的高效、绿色环保合成路线，以适应工业应用的要求，本发明的合成方法更加绿色、环境友好及适用范围广。
发明详述：
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法，包括步骤如下：
在无隔膜电解池中依次加入溶剂，电解质，烯烃，氟化试剂，三氟甲基化试剂，阴电极，阳电极，室温搅拌，在恒电流条件下进行反应；反应完成后，将反应液进行浓缩，有机相分离提纯，得到含氟和三氟甲基化合物；
所述烯烃具有如下式(I)所示结构：
Figure BDA0003913569750000021
式(I)中，R选自叔丁基、三氟甲基、氢原子、三氟甲氧基、酯基、三甲基硅烷、氟、氯。
根据本发明优选的，阴极为铂片电极，阳极电极为碳棒。
根据本发明优选的，所述的溶剂为乙腈。
根据本发明优选的，所述的电解质为四丁基六氟磷酸铵。
根据本发明优选的，所述的三氟甲基化试剂为三氟甲基亚磺酸钠。
根据本发明优选的，所述的氟化试剂为三乙胺三氢氟酸盐。
根据本发明优选的，所述的电解质在溶剂中的摩尔浓度为0.05～1.0mol/L。浓度过大或过小将会导致产率降低。
根据本发明优选的，烯烃与电解质的摩尔比为1：(1-3)。
根据本发明优选的，烯烃、氟化试剂、三氟甲基化试剂的摩尔比为1：(1-3)：(1-3)。
最为优选的，烯烃、氟化试剂、三氟甲基化试剂的摩尔比为1：2：2。
根据本发明优选的，所述恒电流的大小为3～7mA。电流过大或过小将会导致产率降低。
根据本发明优选的，反应温度为20-30℃。温度过高将会导致产率会降低。优选的，反应在氮气条件下进行。
根据本发明优选的，反应的时间为6～12h。
根据本发明优选的，分离提纯的方式为，旋转蒸发去除溶剂，残留物经硅胶柱层析纯化，硅胶柱的洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚＝1:5～1:50。
本发明优选的一个实施方案：
一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法，包括步骤如下：
(1)于三颈瓶中依次加入4-乙烯联苯类化合物0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，在氮气条件、25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；
(2)待反应完成后，用旋转蒸发仪除去反应液溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化得产物，硅胶柱层析纯化采用的洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚＝1:5～1:50。
一种含氟和三氟甲基化合物，采用上述方法制得。
含氟和三氟甲基化合物具有式(II)所示的结构：
Figure BDA0003913569750000031
式(II)中，R表示的含义与式(I)中相同。
本发明的反应路线如下：
Figure BDA0003913569750000032
本发明的技术特点及优点：
1、本发明采用电化学合成含氟和三氟甲基化合物的方法，该方法的原料易得，无需金属催化剂和化学氧化剂，无需昂贵的氟化和三氟甲基化试剂，不会引起安全问题和重金属残留问题，操作简单，产率可观，环境友好，有良好的应用前景。
2、本发明使用的电极为一般惰性电极，无需进行电极修饰，避免使用氧化剂和有毒、昂贵的催化剂，反应收率高，反应体系简单安全。
3、本发明不仅避免了金属催化剂的使用，大大降低了反应成本，并具有操作简便的优点；同时避免了昂贵三氟甲基化试剂S-(三氟甲基)二苯并噻吩嗡四氟硼酸盐(784人民币/克，麦克林试剂公司)的使用，通过利用廉价的三氟甲基亚磺酸钠(2.58人民币/克)为三氟甲基化试剂，既节约了成本，也避免了三氟化剂化试剂发挥作用后的副产物对环境的污染。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1H NMR图。
图2为本发明实施例1制得的4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13C NMR图。
图3为本发明实施例1制得的4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19F NMR图。
图4为本发明实施例2制得的3',5'-二叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1H NMR图。
图5为本发明实施例2制得的3',5'-二叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13C NMR图。
图6为本发明实施例2制得的3',5'-二叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19F NMR图。
图7为本发明实施例3制得的3'-叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1HNMR图。
图8为本发明实施例3制得的3'-叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13CNMR图。
图9为本发明实施例3制得的3'-叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19FNMR图。
图10为本发明实施例4制得的4'-乙酸甲酯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1H NMR图。
图11为本发明实施例4制得的4'-乙酸甲酯4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13C NMR图。
图12为本发明实施例4制得的4'-乙酸甲酯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19F NMR图。
图13为本发明实施例5制得的3'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1H NMR图。
图14为本发明实施例5制得的3'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13C NMR图。
图15为本发明实施例5制得的3'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19F NMR图。
图16为本发明实施例6制得的4'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1H NMR图。
图17为本发明实施例6制得的4'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13C NMR图。
图18为本发明实施例6制得的4'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19F NMR图。
图19为本发明实施例7制得的4'-氟-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1HNMR图。
图20为本发明实施例7制得的4'-氟-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13CNMR图。
图21为本发明实施例7制得的4'-氟-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19FNMR图。
图22为本发明实施例8制得的3'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1HNMR图。
图23为本发明实施例8制得的3'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13CNMR图。
图24为本发明实施例8制得的3'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19FNMR图。
图25为本发明实施例9制得的2'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1HNMR图。
图26为本发明实施例9制得的2'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13CNMR图。
图27为本发明实施例9制得的2'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19FNMR图。
图28为本发明实施例10制得的4'-(1'-氟-2'-三氟甲基)乙基-4-苯基吡啶1H NMR图。
图29为本发明实施例10制得的4'-(1'-氟-2'-三氟甲基)乙基-4-苯基吡啶13C NMR图。
图30为本发明实施例10制得的4'-(1'-氟-2'-三氟甲基)乙基-4-苯基吡啶19F NMR图。
图31为本发明实施例11制得的4'-三甲基硅基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯1H NMR图。
图32为本发明实施例11制得的4'-三甲基硅基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯13CNMR图。
图33为本发明实施例11制得的4'-三甲基硅基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯19FNMR图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
实施例中所用原料可市场购得，也可按照现有技术制备得到。
实施例1：4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000051
于10mL三颈瓶中依次加入4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率70％。
产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图1-图3所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.66(d,J＝8.0Hz,2H),7.61(d,J＝7.4Hz,2H),7.52-7.45(m,3H),7.44-7.37(m,2H),5.83(dd,J＝47.8,6.7Hz,1H),2.97-2.84(m,1H),2.70-2.52(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ142.14(d,J＝2.0Hz),140.22,140.21,136.72(d,J＝20.2Hz),128.86,127.70,127.51,127.37,127.09,126.22,126.16,125.91(d,J＝7.0Hz),125.11(q,J＝275.7Hz),87.89(dq,J＝172.7,4.0Hz),41.31(qd,J＝28.3,25.3Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.83(d,J＝7.7Hz),-175.61(q,J＝7.8Hz).
实施例2：3',5'-二叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000061
于10mL三颈瓶中依次加入3',5'-二叔丁基-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率75％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图4-图6所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.64(d,J＝7.9Hz,2H),7.48-7.46(m,1H),7.44(s,1H),7.43-7.38(m,3H),5.82(dd,J＝47.8,6.8Hz,1H),2.99-2.81(m,1H),2.70-2.49(m,1H),1.39(s,18H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ151.31,143.53(d,J＝2.0Hz),139.75,136.39(d,J＝20.2Hz),127.89,125.81(q,J＝7.1Hz),125.13(q,J＝278.7Hz),121.88,121.65,87.99(dq,J＝171.7,4.0Hz),41.48(qd,J＝29.29,25.25Hz),34.99,31.51.
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.13(d,J＝8.0Hz),-174.67(q,J＝7.9Hz).
实施例3：3'-叔丁基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000062
于10mL三颈瓶中依次加入3'-叔丁基-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率76％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图7-图9所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.64(d,J＝8.0Hz,2H),7.54(d,J＝8.3Hz,2H),7.49(d,J＝8.4Hz,2H),7.42(d,J＝7.9Hz,2H),5.81(dd,J＝47.8,6.9Hz,1H),2.98-2.81(m,1H),2.70-2.49(m,1H),1.37(s,9H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ150.82,142.06(d,J＝2.0Hz),137.32,136.41(d,J＝20.2Hz),128.49,127.40,126.77,125.88(d,J＝7.1Hz),125.83,125.12(q,J＝276.7Hz),87.96(dq,J＝171.2,4.04Hz),41.45(qd,J＝29.3,26.3Hz),34.57,31.32.
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.18(d,J＝7.9Hz),-174.76(q,J＝7.9Hz).
实施例4：4'-乙酸甲酯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1，1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000071
于10mL三颈瓶中依次加入4'-乙酸甲酯-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率60％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图10-图12所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.62(d,J＝8.0Hz,2H),7.55(d,J＝8.1Hz,2H),7.43(d,J＝7.9Hz,2H),7.37(d,J＝7.7Hz,2H),5.81(dd,J＝46.5,10.6Hz,1H),3.72(s,3H),3.69(d,J＝4.3Hz,2H),2.97-2.81(m,1H),2.67-2.49(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ171.88,141.73(d,J＝3.0Hz),139.10,136.73(d,J＝20.2Hz),133.51,129.79,127.46,127.29,126.47,125.91(d,J＝6.1Hz),125.08(q,J＝276.7Hz),87.89(dq,J＝171.7,3.0Hz),61.06,52.10,41.41(qd,J＝29.29,25.25Hz),40.75.
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.14(d,J＝7.8Hz),-175.06(q,J＝7.8Hz).
HRMS(ESI+):calculated for C18H16F4O2 +[M+H]+:341.1160；found:341.1158.
实施例5：3'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000072
于10mL三颈瓶中依次加入3'-三氟甲基-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率67％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图13-图15所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.83(s,1H),7.77(d,J＝7.6Hz,1H),7.70-7.62(m,3H),7.58(t,J＝7.7Hz,1H),7.47(d,J＝7.9Hz,2H),5.83(dd,J＝47.7,6.5Hz,1H),2.97-2.81(m,1H),2.69-2.52(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ141.06,140.71(d,J＝2.0Hz),137.62(d,J＝20.0Hz),131.32(d,J＝32.2Hz),130.41,129.38,127.67,126.11(d,J＝7.1Hz),125.57(q,J＝277.8Hz),124.17(q,J＝46.5Hz),124.13(q,J＝46.5Hz),87.82(d,J＝176.8Hz),41.43(qd,J＝29.3,26.2,Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-62.66(d,J＝8.2Hz),-64.12(d,J＝7.9Hz),-175.88(q,J＝7.8Hz).
实施例6：4'-三氟甲基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000081
于10mL三颈瓶中依次加入4'-三氟甲基-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率61％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图16-图18所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.74-7.62(m,6H),7.47(d,J＝8.0Hz,2H),5.84(dd,J＝47.7,6.5Hz,1H),3.02-2.76(m,1H),2.74-2.47(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ143.76,140.70(d,J＝2.1Hz),137.78(d,J＝19.8Hz),129.80(d,J＝32.4Hz),129.23(d,J＝6.1Hz),129.21(q,J＝218.2Hz),124.2(q,J＝272.7Hz),126.09(d,J＝6.1Hz),125.83(q,J＝4.0Hz),125.05(q,J＝278.8Hz),87.80(dq,J＝176.8,2.0Hz),41.43(qd,J＝29.4,26.4Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-62.48,-64.13(d,J＝7.8Hz),-175.93(q,J＝7.8Hz).
实施例7：4'-氟-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000082
于10mL三颈瓶中依次加入4'-氟-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率71％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图19-图21所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.59(d,J＝8.0Hz,2H),7.55(dd,J＝8.7,5.3Hz,2H),7.43(d,J＝7.9Hz,2H),7.15(t,J＝8.7Hz,2H),5.82(dd,J＝47.8,6.6Hz,1H),2.98-2.80(m,1H),2.70-2.49(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ162.69(d,J＝248.5Hz),141.23(d,J＝2.0Hz),136.76(d,J＝20.2Hz),136.37(d,J＝3.0Hz),129.48,128.72(d,J＝8.0Hz),127.44,125.98(d,J＝6.1Hz),125.07(q,J＝276.7Hz),115.78(d,J＝21.2Hz),87.88(dq,J＝172.7,3.0Hz),41.46(qd,J＝29.29,26.26Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.13(d,J＝7.7Hz),-114.98,-175.16(q,J＝7.4Hz).
实施例8：3'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000091
于10mL三颈瓶中依次加入3'-氯-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率71％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图22-图24所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.61(d,J＝8.0Hz,2H),7.57(s,1H),7.47-7.32(m,5H),5.82(dd,J＝47.7,6.6Hz,1H),2.98-2.79(m,1H),2.71-2.48(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ142.07,140.76,140.75,137.40(d,J＝20.2Hz),134.79,130.11,129.17,127.72,127.56,127.27,126.01(d,J＝6.1Hz),125.27,125.04(q,J＝275.7Hz),87.81(dq,J＝173.7,3.0Hz),41.47(qd,J＝28.28,26.26Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.11(d,J＝8.0Hz),-175.67(q,J＝7.9Hz).
实施例9：2'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000092
于10mL三颈瓶中依次加入2'-氯-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率67％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图25-图27所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.52-7.47(m,3H),7.43(d,J＝8.0Hz,2H),7.35-7.28(m,3H),5.83(dd,J＝47.8,7.1Hz,1H),2.99-2.80(m,1H),2.72-2.50(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ140.34(d,J＝2.0Hz),139.61,137.10(d,J＝20.2Hz),132.40,131.24,130.03,129.96,129.83,128.89,128.86,127.35,126.92,125.47,125.44(d,J＝6.1Hz),125.11(q,J＝277.8Hz),87.90(dq,J＝172.7,3.0Hz),41.50(qd,J＝29.29,26.26Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.19(d,J＝7.8Hz),-175.75(q,J＝7.7Hz).
实施例10：4'-(1'-氟-2'-三氟甲基)乙基-4-苯基吡啶的制备
Figure BDA0003913569750000101
于10mL三颈瓶中依次加入4'-乙烯基-4-苯基吡啶0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率63％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图28-图30所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ8.69(d,J＝4.6Hz,2H),7.69(d,J＝8.0Hz,2H),7.50(t,J＝7.6Hz,4H),5.83(dd,J＝49.0,10.7Hz,1H),2.97-2.79(m,1H),2.71-2.49(m,1H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ150.28,147.44,139.05(d,J＝2.0Hz),138.67(d,J＝19.2Hz),127.50,126.16(d,J＝7.1Hz),124.96(q,J＝276.7Hz),121.60,87.67(dq,J＝174.7,3.0Hz),41.45(qd,J＝28.28,26.26Hz).
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.08(d,J＝7.8Hz),-176.61(q,J＝7.7Hz).
HRMS(ESI+):calculated for C14H11F3N+[M+H]+:251.0922；found:251.0918.
实施例11：4'-三甲基硅基-4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备
Figure BDA0003913569750000102
于10mL三颈瓶中依次加入4'-三甲基硅基-4-乙烯基-1,1'-联苯0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；待反应完成后，用旋转蒸发仪除去溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化(石油醚为流动相)得到产物，产率54％。产物1H NMR图、13C NMR图、19F NMR图见图31-图33所示。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.66-7.57(m,6H),7.43(d,J＝7.6Hz,2H),5.88(dd,J＝48.4,6.7Hz,1H),2.97-2.80(m,1H),2.71-2.46(m,1H),0.31(s,9H).
13C NMR(CDCl3,101MHz):δ141.82(d,J＝2.0Hz),140.58,136.44(d,J＝19.2Hz),133.91,129.42,127.58,126.44,125.58(d,J＝7.1Hz),125.23(q,J＝221.2Hz),87.58(dq,J＝172.7,3.0Hz),41.13(qd,J＝29.29,25.25Hz),29.36.
19F NMR(CDCl3,376MHz)δ-64.18(d,J＝8.0Hz),-175.04(q,J＝7.9Hz).
对比实验例：
同实施例1所述的4-(1-氟-2-三氟甲基)乙基-1,1'-联苯的制备方法，不同之处在于：
1、用碳板代替碳棒，作为阳极，其他条件参数不变，按实施例1进行；
2、用硼掺金刚石代替碳棒，作为阳极，其他条件参数不变，按实施例1进行；
3、用铂片代替碳棒，作为阳极，其他条件参数不变，按实施例1进行；
4、用铁片代替碳棒，作为阳极，其他条件参数不变，按实施例1进行；
5、用0.5mmol的LiClO4代替四丁基六氟磷酸铵，作为电解质，其他条件参数不变，按实施例1进行；
6、用KF(2.0equiv.)/PEG(2.0equiv.)代替三乙胺三氢氟酸盐，作为氟化试剂，其他条件参数不变，按实施例1进行；
7、反应体系添加2.0mmol的AcOH，其他按实施例1进行；
8、反应时间为6h，其他条件参数不变，按实施例1进行；
9、恒定电流为8mA，其他条件参数不变，按实施例1进行；
测试以上产物的收率，见下表1所示：
表1
Figure BDA0003913569750000111
Figure BDA0003913569750000121
通过表1可以看出，用碳板、硼掺金刚石、铂片、铁片代替碳棒，作为阳极，得到到产物收率远远小于本发明的，变换电解质会导致收率下降，用KF(2.0equiv.)/PEG(2.0equiv.)代替三乙胺三氢氟酸盐，直接进行电化学合成不发生反应，恒定电流过大也会使收率远小于本发明；因此，氟化试剂，阳电极，恒电流大小以及反应时间，都是高收率得到含氟和三氟甲基化合物的关键。

Claims (10)

1.一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法，包括步骤如下：
在无隔膜电解池中依次加入溶剂，电解质，烯烃，氟化试剂，三氟甲基化试剂，阴电极，阳电极，室温搅拌，在恒电流条件下进行反应；反应完成后，将反应液进行浓缩，有机相分离提纯，得到含氟和三氟甲基化合物；
所述烯烃具有如下式(I)所示结构：
Figure FDA0003913569740000011
式(I)中，R选自叔丁基、三氟甲基、氢原子、三氟甲氧基、酯基、三甲基硅烷、氟、氯。
2.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，阴极为铂片电极，阳极电极为碳棒，所述的溶剂为乙腈，所述的电解质为四丁基六氟磷酸铵。
3.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，所述的三氟甲基化试剂为三氟甲基亚磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，所述的氟化试剂为三乙胺三氢氟酸盐。
5.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，所述的电解质在溶剂中的摩尔浓度为0.05～1.0mol/L。
6.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，烯烃与电解质的摩尔比为1：(1-3)，烯烃、氟化试剂、三氟甲基化试剂的摩尔比为1：(1-3)：(1-3)。
7.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，所述恒电流的大小为3～7mA，反应温度为20-30℃，反应的时间为6～12h。
8.根据权利要求1所述的电化学合成方法，其特征在于，分离提纯的方式为，旋转蒸发去除溶剂，残留物经硅胶柱层析纯化，硅胶柱的洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚＝1:5～1:50。
9.一种含氟和三氟甲基化合物的电化学合成方法，包括步骤如下：
(1)于三颈瓶中依次加入4-乙烯联苯类化合物0.4mmol，四丁基六氟磷酸铵0.5mmol，三氟甲基亚磺酸盐0.8mmol，三乙胺三氢氟酸盐0.8mmol，乙腈8mL，以碳棒为阳极，铂片电极为阴极，在氮气条件、25℃下，以恒定电流5mA反应12h，TLC跟踪监测；
(2)待反应完成后，用旋转蒸发仪除去反应液溶剂，残留物经快速硅胶柱层析纯化得产物，硅胶柱层析纯化采用的洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚＝1:5～1:50。
10.一种含氟和三氟甲基化合物，采用权利要求1所述的方法制得，
含氟和三氟甲基化合物具有式(II)所示的结构：
Figure FDA0003913569740000021
式(II)中，R表示的含义与式(I)中相同。
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