CN117777007A - 一种烯烃的氧化三氟甲基化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烯烃的氧化三氟甲基化方法，包括：烯烃、三氟甲基化试剂、羟胺和碱于溶剂中进行反应，得到烯烃的氧化三氟甲基化产物。本发明的方法选用羟胺/碱的组合作为引发剂，引发剂结构简单，无机碱廉价、稳定，在温和条件下非过渡金属促进烯烃的氧化三氟甲基化。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体而言，本发明涉及一种烯烃的氧化三氟甲基化方法。
背景技术
三氟甲基官能团是药物分子、含氟材料中的重要的结构单元，将三氟甲基官能团引入到化合物中可以显著改变其亲脂性、结合选择性、代谢稳定性，从而提高该化合物的生物利用率，避免氧化降解。因此，发展新方法高效、高选择性地实现C-CF3的构筑具有重要意义。常见的三氟甲基化方法中往往采用光催化或者过渡金属催化实现烯烃的三氟甲基化反应。在该类反应中常涉及有毒的过渡金属或贵金属的使用，因此，发展一种温和、廉价的非过渡金属引发的三氟甲基化反应具有重要意义。
通过单电子转移反应产生瞬态三氟甲基自由基，利用其高活性与烯烃发展加成反应是一种重要的合成策略。在自由基反应中，自由基前体和引发体系是控制反应的关键因素：稳定的固体三氟甲基化试剂，例如Umemoto、Togni试剂等，电化学研究表明了该类化合物具有接受一个电子产生三氟甲基自由基的能力。对于引发体系，原则上引发剂的氧化电位需要低于相应的三氟甲基试剂的还原电位才能引发单电子转移反应。已有的引发方法常需要使用强碱性或强还原性的试剂，反应条件十分苛刻。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：常见的三氟甲基化方法中往往采用光催化或者过渡金属催化实现烯烃的三氟甲基化。已有的引发方法常需要使用强碱性或强还原性的试剂，反应条件十分苛刻。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种烯烃的氧化三氟甲基化方法，选用羟胺/碱的组合作为引发剂，引发剂结构简单，无机碱廉价、稳定，在温和条件下非过渡金属促进烯烃的氧化三氟甲基化。
本发明实施例提供一种烯烃的氧化三氟甲基化方法，包括：式(1)所示的烯烃、三氟甲基化试剂、羟胺和碱于溶剂中进行反应，得到式(2)所示的烯烃的氧化三氟甲基化产物，其中，所述羟胺的结构式为(R)2NOH：
本发明实施例的烯烃的氧化三氟甲基方法带来的优点和技术效果，选用羟胺/碱的组合作为引发剂，引发剂结构简单，无机碱廉价、稳定，在温和条件下非过渡金属促进烯烃的氧化三氟甲基化。
在一些实施例中，所述羟胺包括以下结构式中的至少一种：
在一些实施例中，所述碱包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、氟化钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、氟化钙中的至少一种。
在一些实施例中，所述三氟甲基化试剂包括以下结构式中的至少一种：
在一些实施例中，式(1)所示的烯烃为端烯烃或者内烯烃；
和/或，式(1)所示的烯烃为非活化烯烃或活化烯烃。
在一些实施例中，式(1)所示的烯烃中的R1选自烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、酰胺基；R2选自氢、甲基、乙基；R3选自氢、烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、酰胺基。
在一些实施例中，所述反应的温度为25-85℃。
在一些实施例中，所述反应的时间为2-12h。
在一些实施例中，所述烯烃、三氟甲基化试剂和羟胺的摩尔比为1-100：1-5：1-5。
在一些实施例中，所述烯烃和碱的摩尔比为1-100：1-4。
在一些实施例中，所述溶剂包括乙腈、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚中的至少一种。
在一些实施例中，所述溶剂包括乙腈和四氢呋喃，乙腈和四氢呋喃的体积比为1-10：10-1。
在一些实施例中，所述溶剂包括乙腈和1,4-二氧六环，乙腈和1,4-二氧六环的体积比为1-10：10-1。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的烯烃的氧化三氟甲基化方法，包括：式(1)所示的烯烃、三氟甲基化试剂、羟胺(hydroxylamine)和碱于溶剂中进行反应，得到式(2)所示的烯烃的氧化三氟甲基化产物，其中，所述羟胺的结构式为(R)2NOH：
本发明实施例的烯烃的氧化三氟甲基方法，选用羟胺/碱的组合作为引发剂，引发剂结构简单，无机碱廉价、稳定，在温和条件下非过渡金属促进烯烃的氧化三氟甲基化。
在一些实施例中，所述羟胺包括以下结构式中的至少一种：
优选地，所述羟胺包括2,2,6,6-四甲基-N-羟基哌啶(TEMPOH，I-1)：
本发明实施例中，使用的引发剂结构简单，有利于进一步促进烯烃的氧化三氟甲基化反应的进行。
在一些实施例中，所述碱包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、氟化钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、氟化钙中的至少一种；优选地，碳酸钠。本发明实施例中，使用廉价、稳定的无机弱碱，避免强碱的使用，在温和条件下非过渡金属促进烯烃的氧化三氟甲基化。
在一些实施例中，所述三氟甲基化试剂包括以下结构式中的至少一种：
其中，OTf-为三氟甲磺酸阴离子CF3SO3 -；优选地，所述三氟甲基化试剂包括Togni试剂II：
本发明实施例中，使用稳定、便于操作的三氟甲基化试剂为三氟甲基自由基前体，实现烯烃的氧化三氟甲基化。
在一些实施例中，式(1)所示的烯烃为为端烯烃或者内烯烃；和/或，式(1)所示的烯烃为非活化烯烃或活化烯烃；优选地，式(1)所示的烯烃中的R1选自烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、酰胺基，可选地，所述烷氧基为甲氧基；R2选自氢、甲基、乙基；R3选自氢、烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、酰胺基，可选地，所述烷基为甲基。本发明实施例中，本发明的烯烃的氧化三氟甲基化方法对烯烃的适用性广。
在一些实施例中，所述反应的温度为25-85℃，具体地，例如，25℃，30℃，50℃，60℃，70℃，85℃。
在一些实施例中，所述反应的时间为2-12h，具体地，例如，2h，，4h，6h，8h，10h，12h。
在一些实施例中，所述烯烃、三氟甲基化试剂和羟胺的摩尔比为1-100：1-5：1-5，具体地，例如，10：1：1；所述烯烃和碱的摩尔比为1-100：1-4，具体地，例如，10：2；所述烯烃、三氟甲基化试剂、羟胺和碱的摩尔比为1-100：1-5：1-5：1-4，具体地，例如，10：1：1：2。
在一些实施例中，所述溶剂包括乙腈、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚中的至少一种；所述溶剂包括乙腈和四氢呋喃，乙腈和四氢呋喃的体积比为1-10：10-1，具体地，例如，1：10，1：5，1：2，1：1，2：1，5：1，10：1；和/或，所述溶剂包括乙腈和1,4-二氧六环，乙腈和1,4-二氧六环的体积比为1-10：10-1，具体地，例如，1：10，1：5，1：2，1：1，2：1，5：1，10：1。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
具体实施方式：
将碳酸钠(0.6mmol)，高价碘试剂Togni试剂II(0.3mmol)和TEMPOH(0.3mmol)，烯烃(3mmol)加入到密封反应管(10mL,25mL)中，加入MeCN和THF的1/2混合溶液3mL。在60℃下，反应2-12小时，核磁监测完后，旋干反应溶液。加入去离子水约15毫升，并用二氯甲烷萃取水相，无水硫酸钠干燥有机溶剂，旋干，硅胶柱分离得到产物，产率如下以及各实施例所示。
实施例1：化合物1a
产率为84％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.38-7.24(m,5H),4.96(dd,J＝10.0,3.7Hz,1H),3.28-3.15(m,1H),2.63-2.49(m,1H),1.73-1.21(m,9H),1.14(s,3H),1.01(s,3H),0.66(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ141.1,128.1,128.1,128.1,126.0(q,J＝277.0Hz),80.5(q,J＝2.8Hz),60.0(d,J＝27.6Hz),40.4,39.8(q,J＝26.5Hz),34.2(d,J＝17.4Hz),34.1,20.4(d,J＝9.0Hz),17.2.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.24(t,J＝10.9Hz).
实施例2：化合物1d
产率为74％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.25(dd,J＝24.0,7.7Hz,4H),5.01(dt,J＝10.1,2.9Hz,1H),3.37-3.24(m,1H),2.68-2.54(m,1H),2.41(s,3H),1.60-1.36(m,9H),1.21(s,3H),1.08(s,3H),0.78(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ138.1,137.8,128.8,128.0,126.0(q,J＝277.0Hz),80.1(q,J＝2.7Hz),60.1,60.0,40.4,39.7(q,J＝26.5Hz),34.2,21.2,20.4,17.2.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.23(t,J＝11.0Hz).
实施例3：化合物1c
产率为85％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.30-7.22(m,2H),6.93-6.85(m,2H),4.95(dd,J＝9.9,3.8Hz,1H),3.83(s,3H),3.22(ddt,J＝14.5,11.3,5.6Hz,1H),2.61-2.48(m,1H),1.52(s,3H),1.41-1.26(m,9H),1.15(s,3H),1.03(s,3H),0.70(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ159.4,133.3,129.2,126.0(q,J＝278.0Hz),113.4,79.75,79.7,60.1,59.8,55.2,40.4,39.6(q,J＝26.4Hz),34.2,20.4,20.3,17.2.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.3(t,J＝10.9Hz).
实施例4：化合物11
产率为81％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.91-7.87(m,3H),7.82(s,1H),7.62-7.48(m,3H),5.20(dd,J＝10.1,3.4Hz,1H),3.35(ddd,J＝14.7,11.3,3.4Hz,1H),2.75(dt,J＝14.6,10.3Hz,1H),1.58(s,3H),1.41-1.33(m,6H),1.23(s,3H),1.07(s,3H),0.70(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ138.5,133.3,133.1,128.2,128.1,127.8,127.5,126.1,125.9(q,J＝277.0Hz),125.4,80.8(q,J＝2.8Hz),60.3,60.0,40.5,40.0(q,J＝26.6Hz),34.3,20.5,17.2.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.13(t,J＝11.0Hz).
实施例5：化合物14
产率为61％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70(d,J＝7.5Hz,1H),7.37-7.24(m,3H),5.63(s,1H),3.45 -3.35(m,2H),3.08-3.05(m,1H),1.68-1.31(m,9H),1.19(s,3H),1.11(s,3H),0.68(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ142.5,141.0,129.1,128.3,128.2(q,J＝278.4Hz),126.1,124.3,85.3,85.3 85.4,85.3,60.4,59.9,48.0(q,J＝26.2Hz),40.3,40.1,34.4,33.2,31.1,20.7,20.5,17.3.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-68.75(d,J＝10.3Hz),-70.82(d,J＝10.2Hz).
实施例6：化合物2
产率为70％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.40-7.28(m,5H),4.29-4.23(m,1H),3.31-3.17(m,1H),2.93(ddd,J＝14.2,10.4,5.5Hz,1H),2.77(ddd,J＝14.0,10.3,6.2Hz,1H),2.26-1.92(m,3H),1.74-1.36(m,6H),1.16-1.13(m,12H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ142.0,128.4,128.2(q,J＝276.8Hz),125.9,75.0(q,J＝2.5Hz),60.4,59.6,40.4,40.2,36.6(q,J＝26.5Hz),35.8,34.2,33.8,31.7,20.8,20.6,17.3.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.46(t,J＝11.5Hz).
实施例7：化合物1g
产率为88％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.33-7.30(m,2H),7.04(t,J＝8.5Hz,2H),4.97(dd,J＝10.0,3.8Hz,1H),3.28 -3.15(m,1H),2.61-2.47(m,1H),1.54(s,3H),1.39-1.30(m,6H),1.16(s,3H),1.02(s,3H),0.66(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ163.8,161.4,137.0,136.9,129.7,129.6,125.8(q,J＝276.9Hz),115.2,114.9,79.7(q,J＝2.3Hz),60.2,59.9,40.4,39.8(q,J＝26.5Hz),34.2,20.4,17.1.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.29(t,J＝10.8Hz),-114.04(m).
实施例8：化合物1e
产率为79％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.34(d,J＝8.2Hz,2H),7.24(d,J＝8.1Hz,2H),4.96(dd,J＝9.8,3.7Hz,1H),3.33-3.20(m,1H),2.60-2.46(m,1H),1.55-1.26(m,18H),1.14(s,3H),1.02(s,3H),0.70(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ150.8,137.6,127.4,125.8(q,J＝277.0Hz),79.5(q,J＝2.6Hz),59.8-59.7(brm),40.2,39.2(q,J＝26.6Hz),34.3,33.9,33.7,31.1,20.3,20.1,16.9.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.26(t,J＝10.9Hz).
实施例9：化合物1b
产率为78％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.32(d,J＝8.5Hz,2H),7.26(d,J＝8.6Hz,2H),4.93(dd,J＝10.1,3.6Hz,1H),3.29-3.07(m,1H),2.59-2.45(m,1H),1.49(s,3H),1.36-1.28(m,6H),1.13(s,3H),0.99(s,3H),0.65(s,3H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ139.6,133.9,129.4,128.4,125.7(q,J＝277.0Hz),79.8,60.2,59.9,40.4,39.8(q,J＝26.8Hz),34.2,20.4,20.3,17.1.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.23(t,J＝10.8Hz).
实施例10：化合物15
产率为48％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.25(dq,J＝6.9,5.1Hz,1H),3.67(t,J＝4.7Hz,4H),2.87-2.73(m,2H),2.60-2.39(m,6H),1.59-1.26(m,6H),1.19-1.02(m,12H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ126.8(q,J＝276.7Hz),74.9(q,J＝2.3Hz),67.2,60.7,59.9(d,J＝23.2Hz),54.6,40.3,40.2,35.3(q,J＝27.1Hz),34.0(d,J＝19.0Hz),20.6(d,J＝13.5Hz),17.20.
19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.55(t,J＝11.5Hz).
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，包括：式(1)所示的烯烃、三氟甲基化试剂、羟胺和碱于溶剂中进行反应，得到式(2)所示的烯烃的氧化三氟甲基化产物，其中，所述羟胺的结构式为(R)2NOH：
2.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述羟胺包括以下结构式中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述碱包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、氟化钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、氟化钙中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述三氟甲基化试剂包括以下结构式中的至少一种：
5.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，式(1)所示的烯烃为端烯烃或者内烯烃；
和/或，式(1)所示的烯烃为非活化烯烃或活化烯烃。
6.根据权利要求1或5所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，式(1)所示的烯烃中的R1选自烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、酰胺基；R2选自氢、甲基、乙基；R3选自氢、烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、酰胺基。
7.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述反应的温度为25-85℃；
和/或，所述反应的时间为2-12h。
8.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述烯烃、三氟甲基化试剂和羟胺的摩尔比为1-100：1-5：1-5；
和/或，所述烯烃和碱的摩尔比为1-100：1-4。
9.根据权利要求1所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述溶剂包括乙腈、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的烯烃的氧化三氟甲基化方法，其特征在于，所述溶剂包括乙腈和四氢呋喃，乙腈和四氢呋喃的体积比为1-10：10-1；
和/或，所述溶剂包括乙腈和1,4-二氧六环，乙腈和1,4-二氧六环的体积比为1-10：10-1。
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