CN1720256A - 氟化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供使用通式(I)所示的氟化剂使单糖类、低聚糖、多糖类和这些糖类和蛋白质、脂肪结合的复合糖类等或者含有多元醇、多元醇的醛、酮、酸和它们的衍生物和缩合物等的糖类在热或微波或微波附近的电磁波的照射下反应的方法。该方法可以位置选择性地且在作为现有的难点的150~200℃的范围内,安全地进行氟化。另外,使上述微波或微波附近的电磁波照射的方法还可以用于糖类以外的基质,如果使由HF和碱形成的络合物等在微波照射下与基质反应,则高选择地、在短时间内有效且安全地对作为现有技术难点的特定位置进行氟化。
Description
技术领域
本发明涉及氟化方法。详细地是涉及将作为医药原料、化妆品和保健食品等功能性化学物品使用的糖类选择性地氟化的方法,以及对各种基质(base)和氟化剂照射微波和微波附近的电磁波使其反应,从而有效地氟化该基质的方法。
背景技术
由于含氟化合物可以显现出与氟原子产生的特异性质相关的有用功能,所以被以医药、电子材料领域为代表的各种领域所注目,其应用的例子不胜枚举。因此,对有效地将氟原子引入基质的方法进行各种研究。作为已知的氟化技术可以列举:特开昭53-1827号公报所记载的氟气直接氟化法;如有机合成化学47卷258页(1999年)所记载的卤交换法,该方法使用HF或KF等氟的碱金属盐对具有卤原子的化合物进行卤素-氟交换;使用氟化氢和吡啶以及三乙胺等碱类的方法;使用高价的碘,例如IF5等的方法;使用SF4、DAST或Yarovenko试剂等各种氟代烷基胺等特定的氟化剂的方法;以及电解氟化法等(Chemistry of Organic Fluorine Compounds II,Monograph,American Chem.Society,1995,p.187)。
然而,现有技术的使用氟气或SF4或DAST等的氟化方法在反应的安全性方面有很大的问题,可以简单且安全地引入氟原子的亲核性氟化剂,例如HF-碱类,可以改变与碱配位的HF分子数和进行蒸馏,不会产生腐蚀,可以使用玻璃容器等,所以可以在研究开发的初期阶段使用,对于其应用也有文献详细描述(Journal fur practische ChemieChemiker-Zeitung,338(1996),p.99-113;G.A.Olah,SyntheticFluorine Chemistry chapter 8,1992,John Wiley.)。
作为使用这种亲核性氟化剂的方法包括如下反应:对含有被α位羰基活化的卤素的化合物进行的卤素-氟交换;三氯代嘧啶类的卤素-氟交换;以及糖トリフレ一ト的卤素-氟交换反应引起的氟化,环氧乙烷化合物的开环氟化(氟代醇化(フルオロヒドリン化))形成的氟化乙醇类的合成,不饱和化合物的卤化氟代或者氟化亚磺酰化、脱重氮氟化合成氟代苯,1,3-二四氢噻吩和腙类的gem-二氟化或甲硅烷基醚类的脱保护反应等。
然而,提高HF-碱类的安全性不使其容易地放出HF,但另一方面则兼具难以释放出具有亲核性的氟阴离子,反应性也降低的缺点。因此,为了提高反应效果,需要过于严格的条件,所希望的反应大多难以进行。此外,从工业的观点出发,还有在更低的温度、短时间内完成反应,改善能耗的空间。
现状是其它的氟化剂也相当昂贵,不能简单地使用。其中,使用特定的含氟化合物作为氟化剂的方法可以比较简单地引入氟原子,所以可以在医药或功能材料等的研究开发的初级阶段使用。但是,从高选择性、有效且安全地进行所希望的氟化反应的观点出发,还不能说像上述那样充分。
另外,近年来,为了同时提高反应的选择性和活性,进行了各种尝试。例如,使用微波促进反应也是其中之一。过去,由于微波没有引起化学反应的程度的能量,所以微波对化学反应的应用中几乎没有这种方法。最近,逐渐开始报告照射微波和提高化学反应的活性和选择性的例子,所注目的不仅仅是说明加热促进反应等(Journal ofPhysical Organic Chemistry,2000,(13),579-586)。但是,仅仅是尝试着在氟化中使用微波,例如,几乎没有发现西曼反应以外的应用(特表平12-59384号公报)。
另一方面,糖类作为能源、糖链蛋白不仅对细胞间的交流和免疫机构等生命活动起到重要的作用,而且具有皮肤或骨骼等组织形成功能,所以希望开展更广泛的应用。例如,以葡糖胺结构为重复单元的高阶缩合物的壳聚糖,可以通过将甲壳类或葡萄糖在原料中水解或者发酵而制造,在食品领域,作为添加剂、防腐剂、宠物饲料等使用,在医疗领域作为人工皮肤、缝线、人工透析膜、缓释性薄膜等使用,或者作为抗癌药、免疫激活剂、抑制血糖升高、抑制胆固醇吸收的药物使用;在农业领域作为土壤改良剂、抗病毒剂、杀虫剂使用,在工业领域作为肥皂、毛发剂、化妆品、牙粉等使用,在环境领域作为废液收集剂和重金属·污水处理用途等使用。
也就是,通过使特定单糖类形成高次结合,或者在糖类中引入氨基、乙酰基或氟原子等,作为糖类的用途可以开发出能用于食品领域、医药·医疗领域、农业、各种工业领域和环境领域等具有功能的制品。
其中,已经广泛的开展了将对人体适应性较高的糖类氟化形成氟化糖作为抗癌剂和免疫抑制剂等使用的研究。为了实现该目的,作为所使用的氟化技术可以列举:前述氟气的直接氟化法,卤素-氟交换法,使用氟化氢和吡啶或三乙胺等碱类的方法,使用IF5、SF4、DAST或Yarovenko试剂等各种氟化剂的方法等。
然而,由于糖类具有多个活性羟基等,所以大多难以在特定部位选择性地引入氟。例如,已知如果使用DAST将甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷进行氟化,则只能得到作为重排产物的2,3-O-异亚丙基-5-O-甲基-β-D-呋喃核糖基氟化物(ribofuranosyl fluoride),无法对目标羟基进行氟化。另外,使用作为简单的氟化剂的HF-吡啶或HF-三乙胺等HF-碱类的方法,也无法进行目标反应。另外,为了进行反应,若使用酸度更大的物质,会产生保护基裂解等副反应。
此外,反应性高的氟气无法选择性地引入氟,为了得到目标物,必须使用反应性低的其它卤素卤化后,再进行卤素-氟化等方法。
如此,根据现有技术,不影响保护基的情况下,对糖类的特定部位简单地进行氟化是十分困难的。
本发明的目的是提供解决上述现有技术的问题,高选择性、有效且安全地进行所希望的基质的氟化反应的方法,特别是提供对糖类的特定部位选择性或者不影响保护基,在宽的温度范围内安全且简单地氟化的方法。
发明内容
本发明人为了解决上述课题进行反复认真地研究,结果发现:使用特定的氟化剂,在热的或者微波或微波附近的电磁波的照射下,例如使单糖类、低聚糖、多糖类以及这些糖类和蛋白质、脂肪结合的复合糖类等或者含有多元醇、多元醇的醛、酮、酸和它们的衍生物或缩合物等的糖类反应,可以位置选择性地且在作为现有的难点的150~200℃的范围内,安全地进行氟化反应。
另外,本发明人还发现:使上述微波或微波附近的电磁波照射的方法还可以适用于糖类以外的基质,通过使用其它氟化剂在微波照射下与基质反应,也可以高选择地、在短时间内有效且安全地对在现有技术中为难点的特定位置进行氟化。
也就是,本发明提供以下的氟化方法。
1.一种氟化方法,其特征在于:使用通式(I)所示的氟化剂氟化糖类。
(式中,Y表示氮或磷原子,R0、R1和R2表示氢原子、或有具有取代基的情况的烷基或芳基。R0、R1和R2可以相同,也可以不同。另外,R0、R1和R2中的2个以上也可以连接成环。)
2.根据上述1的氟化方法,其中通式(I)中的Y为氮原子,R0为3-甲基苯基或2-甲氧基苯基,R1和R2是乙基。
3.根据上述1或2的氟化方法,其中是通过热反应将糖类氟化。
4.一种氟化方法,其特征在于:使基质和氟化剂在微波和/或微波附近的电磁波的照射下反应,从而将前述基质氟化。
5.根据前述4所述的氟化方法,其中氟化剂是下述通式(II)所示的化合物。
(式中,X表示氢原子或卤原子,Y表示氮原子或磷原子,R0、R1和R2表示氢原子、或有具有取代基的情况的烷基或芳基。R0、R1和R2可以相同,也可以不同。另外,R0、R1和R2中的2个以上也可以连接成环。)
6.根据前述5所述的氟化方法,其中氟化剂是下述通式(III)所示的化合物。
(式中,R3、R4和R5各自独立地表示有具有取代基的情况的烷基或芳基。X表示氢原子或卤原子。另外,取代基R3、R4和R5中的2个以上也可以连接成环。)
7.根据上述5或6中记载的氟化方法,其中基质是含有选自氧、氮和硫原子中的至少1种的化合物。
8.根据上述4的氟化方法,其中氟化剂是由HF和碱形成的络合物。
9.根据上述8的氟化方法,其中基质是具有由α位、β位或γ位取代基活化的氢原子的化合物、甲硅烷基醚化合物,或者含有不饱和基、羟基、卤素、氨基、重氮基、三氮烯基或异氰基作为官能基的化合物,或具有杂原子的3元环以上的环状化合物。
具体实施方式
作为本发明中使用的糖类除了可以使用多元醇等以外,还可以使用例如葡萄糖、岩藻糖、N-乙酰基葡糖胺、N-乙酰基半乳糖胺、N-乙酰基神经氨酸、赤藓糖、苏糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、阿洛糖、来苏糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、阿洛酮糖、果糖、山梨糖、塔格糖、具有不饱和键的hexaenose等不饱和糖,芹菜糖等支链糖、脱氧糖、氨基糖、硫糖或缩合糖、单糖酐等是各种衍生物的单糖类,或者含有和其它糖单元形成糖苷键的麦芽糖、蔗糖、乳糖等二糖类的将2个到几个单糖键合的低聚糖类,淀粉、糖原、纤维素等多糖类,这些糖类和蛋白质或脂肪等结合的复合糖类,和核酸碱键合的核苷和低聚核苷、核糖核酸或脱氧脱氧核糖核酸等。
上述糖类的氟化中使用的氟化剂是下述通式(I)所示的化合物。
通式(I)的R0、R1和R2表示氢原子、或有具有取代基的情况的烷基、或芳基,它们可以相同,也可以不同,也可以2个以上可以连接成环。
上述烷基优选碳原子数1~32的饱和、不饱和、脂肪族或脂环族烷基,作为具体的例子包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、环己基、环辛基、十氢化萘、降冰片基、二环己基、金刚烷基和它们的异构体,此外,还可以列举羟甲基、羟乙基、羟丙基和羟丁基等。
另外,作为芳基可以列举苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻二甲苯基、间二甲苯基、对二甲苯基、二甲基苯基及其位置异构体、枯基、莱基、三甲基苯基、羟基苯基、甲氧基苯基及其位置异构体,萘基、甲基萘基、二甲基萘基、羟基萘基、联苯基、四氢萘基、三联苯基(terphenyl)、蒽基、苯并噻吩基、色烯基、吲哚基、吡啶基、喹啉基等芳香族芳基,或者含有杂环的基团。
在这些烷基和芳基中还可以含有其它官能团,例如,羟基、卤基、硝基、巯基、氨基、酰胺基、氰基、羰基、羧基、乙酰基、酰基、烷氧基和砜基等官能团。
在通式(I)所示的氟化剂中,优选的是Y为氮原子,R0为3-甲基苯基或2-甲氧基苯基,R1和R2为乙基的物质;在热稳定性较高、150℃以上的高温下也可以稳定方面,特别优选R0为3-甲基苯基或2-甲氧基苯基,R1和R2为乙基的N,N-二乙基-α,α-二氟代-(3-甲基)苄胺。和N,N-二乙基-α,α-二氟代-(2-甲氧基)苄胺。
相对于1摩尔作为对象的基质中的官能团,通式(I)所示的氟化剂的用量优选为1摩尔以上,但是也可以过量或不足化学计量地进行反应。
该氟化反应可以分批式、半分批式或连续式地进行,可以通过普通的加热反应或在微波和/或微波附近的电磁波的照射下进行反应。
反应温度如果在所谓的热逃逸温度(ARC试验的开始发热温度)以下,就可以安全地进行。氟化反应优选在200℃以下进行,特别优选为室温~150℃的温度范围。在热反应氟化时,氟化反应在低于热逃逸温度的范围下进行。
在微波和/或微波附近的电磁波的照射下进行氟化反应时,通常优选1~30GHz的微波,但是也可以使用高于30GHz、300GHz以下的毫米波,或者0.3GHz到低于1GHz的区域内的电磁波。可以在连续地或间断地控制温度进行反应的同时照射该电磁波。例如,对普通的分批式反应器等进行屏蔽以防止微波泄露产生故障,从而只照射微波就可以。基于该目的,合适的是微波炉,可以使用市售的化学合成用微波炉。反应中使用的微波产生用磁控管的输出和照射强度没有特别的限制(除了法定的限制以外),优选使用容易获得的200W~6000W的输出。如果需要更大的输出时,可以将多个组合使用。微波的照射强度通常优选为20W/cm2以上,特别优选为100W/cm2以上。
热反应的反应时间优选为10分钟~360分钟。在微波和/或微波附近的电磁波照射下进行反应的反应时间,与加热反应的情形相比,通常较短即可,照射时间根据基质而异,优选进行0.1分钟~200分钟,更优选进行0.1分钟~60分钟反应。特别优选的照射时间是1分钟~30分钟。但是,对于干燥等的前处理或氟化反应来说,根据需要也可以照射3小时以上的微波。反应温度可以在使基质、氟化剂和反应产物稳定的范围内进行,通常优选为从25℃左右的室温到200℃,也可以在室温以下或者200℃以上进行。
虽然该氟化反应不需要溶剂,但是为了充分地进行搅拌和防止温度上升,也可以使用溶剂。优选的溶剂是相对基质、氟化剂和产物为惰性的脂肪烃、芳烃、卤代烃、芳香族卤代烃、腈、醚类等,也可以它们中适当选择后组合使用。
微波照射结束后,可以进行与普通的热反应相同的后处理、萃取、蒸馏、过滤等,以分离反应产物。
使用以上热稳定性优异的通式(I)所示的氟化剂,可以由加热反应或者在微波和/或微波附近的电磁波的照射下进行反应,在作为现有技术的难点的宽温度范围下,对糖类的特定部位选择性地、不影响保护基且简单地进行氟化。
上述的在微波和/或微波附近的电磁波的照射下反应、进行氟化的方法使用通式(I)所示的氟化剂以外的氟化剂,也可以适用于糖类以外的基质的氟化。
例如,在微波和/或微波附近的电磁波的照射下进行氟化的方法中,可以使用通式(II)所示的氟化剂。
在通式(II)中,X表示氢原子或卤原子,R0、R1、R2和Y与前述通式(I)相同。
进一步的,作为优选的氟化剂可以使用通式(III)所示的氟化剂。
在通式(III)中,R3、R4和R5各自独立地表示有具有取代基的情况的烷基或芳基,另外取代基R3、R4和R5中的2个以上也可以连接成环。该R3、R4和R5的烷基和芳基可以列举前述通式(I)的R0、R1、R2的说明中所例示的基团。
通式(III)中的X表示氢原子或卤原子,也就是氟、氯、溴或碘原子。
通式(III)所示的氟化剂优选如下物质:R3为具有取代基的芳基、X为氟原子、R4和R5是有具有取代基的情况的碳原子数1~32的烷基或芳基。
作为通式(III)所示的化合物有烷基氟代胺和芳基氟化胺,在取代基R4、R5为乙基时,可以列举N,N-二乙基-α,α-二氟代-苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-(2-甲基)苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-(3-甲基)苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-(4-甲基)苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-(2-甲氧基)苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-(4-苯基)苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-环己基甲基胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-吡啶基甲基胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-环己基甲基胺等。
在通式(III)所示的化合物中,在热稳定性优异方面,优选作为芳香族氟代胺的N,N-二乙基-α,α-二氟代-(3-甲基)苄胺,N,N-二异丙基-α,α-二氟代-(3-甲基)苄胺,N,N-二乙基-α,α-二氟代-(2-甲氧基)苄胺,N,N-二异丙基-α,α-二氟代-(2-甲氧基)苄胺和N,N-二正丁基-α,α-二氟代-(2-甲氧基)苄胺等。
可以通过通式(III)所示的氟化剂氟化的基质可以是有机化合物、聚合物、无机化合物等,由于该数量非常大,所以无法全部例示出来,通常是含有氧、氮或硫原子的有机化合物。作为这些有机化合物可以列举具有单独的羟基作为官能团的伯、仲和叔醇类;或者是具有多个羟基化合物邻接的1,2-二醇、或1,3-二醇以及其它多元醇类;或者硫醇类、醛类、酮类、羧酸类、羟基羧酸、羧酸酯、内酯等含有羰基或羧基的化合物、氰醇、磺酸、磺酸酯、硫代羧酸、硫代羧酸酯类和二硝基苯等带有吸电子基而亲核性提高的芳香族化合物类或芳香族重氮鎓盐、杂环化合物、单糖类、糖苷、单糖酐、低聚糖或多糖类等糖类或者富勒烯等笼状烃类等,还可以列举环氧乙烷和环氧氯丙烷等环氧化物。这些基质的具体的例子可以列举乙醇、丙醇、丁醇、庚醇、辛醇、苯甲醇、苯乙醇、硝基苯酚、环己醇、金刚烷醇、胆固醇、表雄甾酮、乙二醇、环己二醇、丙三醇、环氧丙烷、烷基羟基硅烷、苯甲醛、烷基苯甲醛、苯乙酮、苯甲酮、环戊酮、环己酮、茚满酮、苯乙醇腈、γ-丁内酯、甲羟戊内酸(mevanolactone)、苯磺酸、萘磺酸、硫代苯甲酸、硫代苯甲酸甲酯、二硝基氯苯、α-D-吡喃葡萄糖、β-D-呋喃果糖、α-D-木-己吡喃糖-4-醇(ウロ-ス)、β-D-glucobinalranicacid、富勒烯醇等。如果列举附加价值高的特定化合物,包括作为蛋白质分解酶抑制因子有用的2-糖基甲基芳基羧酸酯的原料的2-羟基甲基糖精、作为细胞因子介导疾病治疗用的吡啶基噻吩中间体的2,3-二(4-吡啶基)-4-甲基噻吩-3-甲醛、形成流感或疱疹等病毒感染治疗药的二核苷酸或低聚核苷酸类,作为5α-还原酶抑制剂原料的7β-羧甲基-4-氮杂-5α-胆甾烷酮等。
可以用通式(III)所示的氟化剂氟化的基质当然并不限于这些具体的例子。这些基质中,优选具有羟基的化合物,特别是具有邻接的羟基的二醇、糖类、具有羰基或羧基的化合物、和环氧化物。
可以在微波和/或微波附近的电磁波的照射下使用通式(III)所示的氟化剂进行氟化的操作方法,与在微波和/或微波附近的电磁波的照射下使用通式(I)所示的化合物进行氟化的情形大致相同。反应温度可以是使基质、氟化剂和反应产物稳定的范围,通常优选为25℃左右的室温到200℃,但是也可以在室温以下或200℃以上进行。
在通式(I)所示的氟化剂中的Y为氮原子的情况下,以及使用通式(III)所示的氟化剂的情况下,在氟化反应结束后,氟化剂可以作为相应的酰胺回收,从而可以容易地得到可以循环再利用的氟化工艺。
在微波和/或微波附近的电磁波的照射下、使用通式(III)所示的氟化剂的方法,可以在短时间内有效、安全而且高选择性地氟化上述基质。
另外,上述的在微波和/或微波附近的电磁波的照射下进行氟化的方法还适用于使用由HF和碱形成的络合物作为氟化剂进行氟化。
由HF和碱形成的络合物作为氟化剂时,氟化剂可以列举烷基胺-HF络合物、三聚氰胺-HF络合物、吡啶-HF络合物等。其中,优选三乙胺-nHF络合物(n通常为整数),特别是由于三乙胺-3HF可以蒸馏、没有腐蚀性,可以使用玻璃容器等,操作简单,所以特别优选。
使用由HF和碱形成的络合物作为氟化剂时,基于促进反应的目的,除了氟化剂以外,还可以存在有反应剂。例如,使用NBS(n-溴代琥珀酰亚胺)、DBH(1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲)或氯化硫等,对1,3-二噻烷等进行gem-二氟化;将HF-碱与磺酰化合物同时使用以进行烯烃和炔烃的卤代氟化或者氟化亚磺酰化。
如此,使用由HF和碱形成的络合物作为氟化剂,在微波和/或微波附近的电磁波的照射下进行氟化,作为该方法中的基质的例子可以列举具有通过α位、β位或γ位取代基活化的氢原子的化合物,甲硅烷基醚化合物,或者具有不饱和基团、羟基、卤素基、氨基、重氮基、三氮烯基或异氰基作为取代基的化合物,或者具有杂原子的3元环以上的多元杂环化合物。
这些基质例如是可以产生如下反应的化合物:卤化物类的卤素-氟交换,烯烃或炔烃等不饱和基团的卤代氟化或氟代亚磺酰化、硝基氟化,醇和糖类的羟基的氟化,将以氨基、重氮基、三氮烯基和异氰基的脱重氮氟化等为代表的该官能团转换为氟,环状化合物的开环氟化,1,3-二硫杂环戊烷或腙等的gem-二氟化,原硫代酯类的gem-三氟化,氧化氟化、还原氟化反应和甲硅烷基醚类的脱保护反应等。
作为这些基质具体地可以列举环丙烷、环丁烷、环戊烷、环丁烯、环戊烯、环己烯、环庚烯、环辛烯、环癸烯、环十二烷烯、丁烯、2,3-二甲基丁烯、亚甲基环己烯、5-α-胆甾-2-烯、环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷、氧杂环戊烷、氧化环己烯、氧化环辛烯、氧化环癸烯、氧化环十二烷烯、烷基环氧乙烷、氧化苯乙烯、氧化降冰片烯、氮杂环丙烷、氮杂环丙因(アヅリン)、硫化乙烯、氮杂环丁烷、氮杂环戊烷、噻唑烷、1,3-二噻烷等有具有杂原子的情况的环状化合物类,或者具有吸电子基而亲核性较高的芳香族化合物类和芳香族重氮鎓盐,杂环化合物类,例如二氢茚酮、环戊酮、γ-丁内酯、甲羟戊内酸、溴代丙酮、苯磺酸、萘磺酸、硫代苯甲酸、硫代苯甲酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和三氯代嘧啶等。此外,还包括含有羟基作为官能团的醇或单糖类、糖苷、单糖酐、低聚糖和多糖类等糖类,例如,可以列举烯丙基醇、烯丙基藜芦醚、香茅醛、α-D-吡喃葡萄糖、β-D-呋喃果糖、α-D-木己吡喃糖-4-醇、β-D-glucobinalronic acid等。此外,还包括具有不饱和双键的丙烯、丁烯、二苯乙炔、乙炔或富勒烯等笼状烃类等,此外它们还可以含有多个其它的官能团。
所述的其它的官能团例如可以是伯、仲和叔的单独或多个羟基、硫醇基、甲酰基、羰基、酰氧基、烷基氧基羰基、氰基、磺酰基、烷基磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、硝基、氨基、重氮基等,但是并不限于对有机化合物,对无机化合物或在聚合物的表面引入该官能团的材料或者同样的有机-无机混杂材料也适用。
使用由HF和碱形成的络合物作为氟化剂,在微波和/或微波附近的电磁波照射下进行氟化,该方法中的基质显然不限于这些具体的例子。该方法非常适合用于这些基质中的糖类或者含有环丙烷环、环氧乙烷环、氮杂环丙烷环、氮杂环丙因环或1,3-二噻烷环的环状化合物。
在微波和/或微波附近的电磁波的照射下使用由HF和碱形成的络合物作为氟化剂的情况下,其操作方法与使用通式(I)所示的化合物的情况大致相同。反应温度是使基质、氟化剂和反应产物稳定而可以进行反应的范围内,通常优选25℃左右的室温到300℃的温度,根据需要可以控制在室温以下或者与普通的热反应同样控制在室温到200℃的温度范围内进行反应。
在以上的在微波和/或微波附近的电磁波的照射下使用由HF和碱形成的络合物作为氟化剂的情况下,使用三乙胺-3HF这样的稳定的、在使用时没有腐蚀性的HF-碱络合物,对各种基质或者进行各种氟化反应,例如,具有通过α位、β位或γ位的取代基活化的氢原子的化合物、甲硅烷基醚化合物或者具有不饱和基、羟基、卤素基、氨基或重氮鎓基作为官能团的化合物,或者有具有杂原子的情况的3元以上的多元杂环化合物等各种基质进行开环氟化、不饱和化合物的卤代氟代或者氟代亚磺酰基化、卤素-氟交换、脱重氮氟化、1,3-二硫杂环戊烷和腙类的gem-二氟化或者甲硅烷基醚类的脱保护反应等,与热反应的情形相比,可以在平稳的条件下短时间内有效地进行。
以下,通过实施例和比较例对本发明进行更加具体地说明。但是这些实施例并不是用于限制本发明的。
A.使用通式(I)所示的氟化剂的情形
<氟化剂的合成>
a)氯化N,N-二乙基-α-氯代间甲苯基铵
在氮气氛下,在三口烧瓶(300ml)中加入含有乙二酰氯(25g,0.197摩尔)的四氯化碳(125g)溶液,边将烧瓶在冰水下冷却搅拌,边用20分钟滴加N,N-二乙基间甲苯酰胺(45g,0.236摩尔,以下,简称为DEET)。滴加结束后,在相同温度下保持10分钟,在使内容物温度为50℃后,反应1小时。在反应时确认有气体产生,之后,得到白色析出物。过滤分离所得的析出物,用四氯化碳、正己烷洗涤后,干燥,得到氯化N,N-二乙基-α-氯代间甲苯基铵。将所得的氯化N,N-二乙基-α-氯代间甲苯基铵在毛细管中(密封管)缓慢升温到200℃,没有观察到分解,是热稳定的。
将所得的氯化N,N-二乙基-α-氯代间甲苯基铵通过TG-DAT进行热分析,熔点为54.6℃。
b)N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺
在三口烧瓶(500ml)中加入预先合成的氯化N,N-二乙基-α-氯代间甲苯基铵(25g,0.1摩尔)和氟化钾的喷雾干燥产品(森田化学(株)制造,23.5g,0.4摩尔)、乙腈(250g),在氮气氛和乙腈的回流温度下反应18小时。反应结束后,冷却到室温,过滤,得到含有氯化N,N-二乙基氯代间甲苯基铵的氟交换产物的乙腈溶液。使用理论级数80级的旋转带式精馏塔蒸馏该溶液。得到130g作为温度50℃到60℃的馏分(压力2mmHg:260Pa)的N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(以下,将该化合物简称为DEET-F)。以氯代N,N-二乙基氯代间甲苯基铵为基准,蒸馏的分离收率约为60%。
所得的馏分为无色透明液体,具有以下性状。
(热稳定性和热逃逸温度)
在毛细管中(密封管)缓慢升温到200℃,保持1小时,没有观察到分解等问题,是热稳定的。另外,使用TG/DTA热分析装置以10℃/分钟升温到400℃,进行热分析,观察到在210℃开始发热,重量缓慢减少。发热的峰温度为280℃。另外,根据JIS逃逸反应测定实验(ARC实验)评价绝热状态下物质的热稳定,发现开始发热的温度为180℃。
(含氟量)
计算值:17.8重量%,实测值:17.6重量t%
c)N,N-二乙基-2-甲氧基苯甲酰胺
在三口烧瓶(200ml)中加入含有二乙胺(25.80g,0.352摩尔)的甲苯溶液(56g),将烧瓶在冰水浴中冷却、搅拌的同时,用30分钟缓慢滴加含有2-甲氧基苯甲酰氯(20.00g,0.117摩尔)的甲苯溶液(30g)。滴加结束后,加入水,除去过剩的二乙胺和二乙胺盐酸盐。用MgSO4将所得的甲苯层脱水,蒸馏除去溶剂,得到淡黄色液体(产量22.81g,收率94%)。
d)氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵的合成
在氮气氛下,在三口烧瓶(200ml)中加入含有乙二酰氯(24.50g,0.193摩尔)的四氯化碳(54g)溶液,在常温下,用20分钟滴加N,N-二乙基-2-甲氧基苯甲酰胺(20.05g,0.0965摩尔)。滴加结束后,使内容物温度为50℃后,反应5小时。在反应时确认有气体产生,之后,反应液分离为2层。反应结束后,蒸馏除去溶剂,静置,得到茶色固体。将获得的固体用四氯化碳、正己烷洗净后,干燥,得到氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵(产量21.40g,收率80%)。
将所得的氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵在干燥箱中与苯甲醇反应以确认氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵的氯化能力。在实验管中加入氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵(0.20g,0.465摩尔)、苯甲醇(0.11g,1.017摩尔)和乙腈1.10g,在室温下反应4小时。用GC分析反应液,结果确认生成苄基氯。
e)N,N-二乙基-α,α-二氟-(2-甲氧基)苄胺
在干燥箱中,在三口烧瓶(100ml)中加入预先合成的氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵(20.00g,0.0725摩尔)和氟化钾(森田化学喷雾干燥(株)制造:17.72g,0.3052摩尔)、乙腈(200g)。在氮气氛下,安装冷凝管和电磁搅拌装置,在80℃下反应20小时。反应结束后,冷却到室温,在干燥箱中过滤,得到含有氯化N,N-二乙基-α-氯-(2-甲氧基苯基)铵的氟交换物的乙腈溶液。
使用理论级数80级的旋转带式精馏塔蒸馏该溶液。得到作为在2mmHg(260Pa)的压力下、温度77℃到80℃的馏分的N,N-二乙基-α,α-二氟代-(2-甲氧基)苄胺(9.86g,收率55%)。
所得馏分为无色透明液体,具有以下性状。
(热稳定性和热逃逸温度)
在毛细管中(密封管)缓慢升温到200℃,保持1小时,没有观察到分解等问题,是热稳定的。另外,使用TG/DTA热分析装置以10℃/分钟升温到400℃,进行热分析,观察到在200~210℃开始发热,重量缓慢减少。发热的峰温度为255℃。另外,根据作为绝热状态下进行的物质热稳定性评价实验的JIS逃逸反应测定实验(ARC实验),发现开始发热的温度为159℃。
[实施例1]:甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷的氟化
设置100ml的、带有搅拌装置和冷凝器的用氟树脂涂布的玻璃反应器。加入作为基质的甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷(10毫摩尔),和作为氟化剂的N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(12毫摩尔,2.56g)以及庚烷(20ml),在室温下搅拌,同时将温度升高到100℃,反应60分钟。反应结束后,在反应生成液中加入50ml水,用20ml二氯甲烷萃取2次。萃取液用硫酸镁干燥、过滤后,减压蒸馏得到产物。产物通过IR、NMR、质量分析等鉴定,使用气相色谱或液相色谱定量。作为产物的甲基2,3-O-异亚丙基-5-脱氧-5-氟-β-D-呋喃核糖苷的收率为55%。
[实施例2]:甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷的氟化
在可以通过锥形分配器均匀照射的微波炉(宽、深度55cm,高度70cm,功率1KW,频率2.45GHz)内,设置100ml的带有搅拌装置和冷凝器的用氟树脂涂布的玻璃反应器。加入作为基质的甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷(10毫摩尔,2.04g),和作为氟化剂的N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(12毫摩尔,2.56g),在室温下搅拌,同时用微波照射10分钟。微波照射结束后,与实施例1同样地处理,作为目标产物的甲基2,3-O-异亚丙基-5-脱氧-5-氟-β-D-呋喃核糖苷的收率为65%。另外,作为副产物的氟化2,3-O-异亚丙基-5-O-甲基-β-D-呋喃核糖苷的收率为20%。
[比较例1]:甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷的氟化
将作为基质的甲基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷(10毫摩尔)溶于干燥的二氯甲烷20ml中,在氮气流下,搅拌同时缓慢滴加作为氟化剂的N,N-二乙基氨基三氟化硫(DAST,10毫摩尔)。滴加结束后,反应15分钟。在反应液中注入50ml水,分液后,用硫酸镁干燥有机层,进行色谱分离。得到作为产物的互变异构的氟化2,3-O-异亚丙基-5-脱氧-β-D呋喃核糖苷的产率为55%。但是完全没有得到作为目标的甲基2,3-O-异亚丙基-5-脱氧-5-氟-β-D-呋喃核糖苷。
[实施例3]:乙基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷的氟化
除了使用乙基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷(10毫摩尔)作为基质,使用N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(20毫摩尔)作为氟化剂以外,与实施例2同样地进行。得到作为产物的乙基2,3-O-异亚丙基-5-脱氧-5-氟化-β-D-呋喃核糖苷的收率为55%,氟化2,3-O-异亚丙基-5-O-乙基-β-D-呋喃核糖苷的收率为21%。
[实施例4]:异丙基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷的氟化
除了使用异丙基2,3-O-异亚丙基-β-D-呋喃核糖苷(10毫摩尔)作为基质以外,与实施例3同样地进行。得到作为产物的异丙基2,3-O-异亚丙基-5-脱氧-5-氟-β-D-呋喃核糖苷的收率为62%,氟化2,3-O-异亚丙基-5-O-异丙基-β-D-呋喃核糖苷的收率为22%。
[实施例5]:2’,3’-O-异亚丙基尿苷的氟化
除了使用2’,3’-O-异亚丙基尿苷(10毫摩尔)作为基质以外,与实施例3同样地进行。得到作为产物的2’,3’-O-异亚丙基-5’-脱氧-5’-氟代尿苷的收率为55%。
[实施例6]:1,2,3,4-二-O-异亚丙基-α-D-吡喃半乳糖的氟化
除了使用N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(20毫摩尔)以外,与实施例3同样地进行。得到作为产物的1,2,3,4-二-O-异亚丙基-6-脱氧-6-氟-α-D-吡喃半乳糖的收率为75%。
[实施例7]:α-D-呋喃核糖-1,3,5-三苯甲酸酯的氟化
在安装有光学纤维温度传感器的特氟隆制造的密闭型耐压容器(200ml)中,加入搅拌子、α-D-呋喃核糖-1,3,5-三苯甲酸酯(11毫摩尔,5.1g)、乙腈(50ml),在氮气氛下,缓慢加入N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(23.2毫摩尔,49.5g)。之后,一边搅拌一边以20℃/分钟的速度升温到200℃,反应20分钟。反应结束后,将反应产物注入到200ml冰水中,分离有机层后,再用50ml乙腈萃取水层。将2个有机层合并,用纯水洗涤,用硫酸镁干燥后,过滤。有机溶液用蒸发器浓缩后,通过液相色谱分析。结果是:得到2.8g(收率55%)作为目标的2-脱氧-2-氟-α-D-呋喃核糖-1,3,5-三苯甲酸酯。
[实施例8]:2,3,5,6-二-O-异亚丙基-D-甘露呋喃糖的氟化
除了使用2,3,5,6-二-O-异亚丙基-D-甘露呋喃糖(10毫摩尔)作为基质,以及在室温下反应1小时以外,与实施例1同样地进行。作为保护基的丙酮化合物完全没有分离,得到作为产物的氟化2,3,5,6-二-异亚丙基-D-甘露呋喃糖的收率为94%。
[比较例2]:2,3,5,6-二-O-异亚丙基-D-甘露呋喃糖的氟化
除了使用HF(20毫摩尔)作为氟化剂以外,与实施例8同样地进行。结果是保护基分离,无法产生作为目标的1位氟化,完全没有得到氟化2,3,5,6-二-O-异亚丙基-D-甘露呋喃糖。
[实施例9]:2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖的氟化
除了使用2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖(10毫摩尔)作为基质,以及在二氯甲烷中、在室温下反应1小时以外,与实施例1同样地进行。结果作为保护基的乙酰基完全没有分离,得到作为产物的氟化2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖的收率为84%。
[比较例3]:2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖的氟化
除了使用HF(20毫摩尔)作为氟化剂以外,与实施例9同样地进行。结果是保护基分离,无法产生作为目标的1位氟化,完全没有得到氟化2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖。
[实施例10]:2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖的氟化
除了使用2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖(10毫摩尔)作为基质以外,与实施例2同样地进行。作为保护基的乙酰基完全没有分离,得到作为产物的氟化2,3,4,5-四-O-乙酰基-D-吡喃葡萄糖的收率为84%。
[实施例11]:α-D-呋喃核糖1,3,5-三苯甲酸酯的氟化
除了使用α-D-呋喃核糖1,3,5-三苯甲酸酯(11毫摩尔)作为基质,使用N,N-二乙基-α,α-二氟-(2-甲氧基)苄胺(23.2毫摩尔)作为氟化剂,在120℃下反应30分钟以外,与实施例7同样地进行。得到作为产物的2-脱氧-2-氟-α-D-呋喃核糖-1,3,5-三苯甲酸酯的收率为85%。
[实施例12]:D-吡喃木糖的氟化
除了使用D-吡喃木糖(10毫摩尔)作为基质,以及使用氟化剂(80毫摩尔)以外,与实施例9同样地进行。得到作为产物的氟化2,3,4-三-O-(3’-甲基苯甲酰基)-D-吡喃木糖的收率为57%。
[实施例13]:1,2,3,4-二-O-异亚丙基-α-D-吡喃半乳糖的氟化
除了使用N,N-二乙基-α,α-二氟-(2-甲氧基)苄胺(20毫摩尔)作为氟化剂,不照射微波,在120℃下反应48小时以外,与实施例6同样地进行。得到作为产物的1,2,3,4-二-O-异亚丙基-6-脱氧-6-氟-α-D-吡喃半乳糖的收率为58%。
B.使用通式(III)所示的氟化剂的情形
<伯醇的氟化>
[实施例14]:1-十二烷醇
在可以通过锥形分配器均匀照射的微波炉(宽、深度55cm,高度70cm,功率1KW,频率2.45GHz)内,设置100ml的带有搅拌装置和冷凝器的用氟树脂涂布的玻璃反应器。加入作为基质的1-十二烷醇(10毫摩尔,1.86g),和作为氟化剂的N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(12毫摩尔,2.25g),在室温下边搅拌,边用微波照射10分钟。微波照射结束后,在反应生成液中加入50ml水,用20ml二氯甲烷萃取2次。萃取液用硫酸镁干燥、过滤后,减压蒸馏得到产物。产物通过IR、NMR、质量分析等鉴定,使用气相色谱或液相色谱定量。结果是作为产物的1-氟代十二烷烃的收率为93%。
[比较例4]:1-十二烷醇
除了不照射微波以外,根据与实施例14同样的步骤反应。在反应温度110℃、10分钟的条件下,1-氟代十二烷烃的收率为45%,在室温下反应17小时时,1-氟代十二烷烃的收率为12%。
[实施例15]:10-十一碳烯-1-醇
使用与实施例14同样的装置,在庚烷溶剂中加入作为基质的10-十一碳烯-1-醇(10毫摩尔,1.7g)和作为氟化剂的N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(12毫摩尔,2.56g),在室温下边搅拌,边用微波照射10分钟。得到作为产物的1-氟代-10-十一碳烯的收率为91%。
[实施例16]:乙二醇
除了使用乙二醇(10毫摩尔)作为基质,不使用溶剂正庚烷以外,根据与实施例15相同的方法进行反应。通过微波照射10分钟而只将乙二醇的一个羟基氟化。也就是,得到作为产物的2-((3-甲基)苯甲酰氧基)-1-氟代乙烷的收率为83%。
<仲醇的氟化>
[实施例17]:顺-环己烷-1,2-二醇
除了使用顺-环己烷-1,2-二醇(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的反-1-氟-2-((3-甲基)苯甲酰氧基)环己烷的收率为89%。
[实施例18]:环十二烷醇
除了使用环十二烷醇(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的氟代环十二烷烃和环十二碳烯的收率分别为16%、84%。
<叔羟基的氟化>
[实施例19]:α-羟基异丁酸甲酯
除了使用α-羟基异丁酸甲酯(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的α-氟代异丁酸甲酯的收率为93%。
[比较例5]:α-羟基异丁酸甲酯
设置100ml的带有搅拌装置和冷凝器的用氟树脂涂布的玻璃反应器。加入作为基质的α-羟基异丁酸甲酯(10毫摩尔)、作为氟化剂的N,N-二乙基-α,α-二氟-(3-甲基)苄胺(12毫摩尔,2.56g)和作为溶剂的正庚烷20ml,在20℃下边搅拌边反应5小时。α-氟代异丁酸甲酯的收率为80%。
[实施例20]:1-金刚烷醇
除了使用1-金刚烷醇(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的1-氟代金刚烷的收率为96%。
[比较例6]:1-金刚烷醇
除了使用与比较例4相同的装置,使用1-金刚烷醇(10毫摩尔)作为基质以外,根据与比较例4相同的方法进行反应。在20℃下边搅拌边反应5小时后,作为产物的1-氟代金刚烷醇的收率为68%。
<环氧化合物的氟化>
[实施例21]:2-(正癸基)-环氧乙烷
除了使用2-(正癸基)-环氧乙烷(10毫摩尔)作为基质,使用十二烷烃作为溶剂,微波照射时间为30分钟以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的引入2原子氟的1,2-二氟代十二烷烃的收率为65%。
<羰基化合物的氟化>
[实施例22]:苯甲醛
除了使用苯甲醛(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的二氟代甲基苯的收率为86%。
[实施例23]:环己酮
除了使用环己酮(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的二氟代环己烷(收率32%%)和氟代环己烯(收率58%)。
[实施例24]:苯甲酸
除了使用苯甲酸(10毫摩尔)作为基质以外,根据与实施例16相同的方法进行反应。得到作为产物的苯甲酰氟的收率为99%。
[比较例7]:环己酮
除了使用环己酮(10毫摩尔)作为基质,使用10毫摩尔1,3-二甲基-2,2-二氟代咪唑啉(DFI,三井化学)作为氟化剂,与实施例16同样地照射微波。但是,由于立刻反应有失控的危险,所以中止反应。完全没有得到目标产物。
C.由HF和碱形成的络合物作为氟化剂的情形
[实施例25]
在可以通过锥形分配器连续地均匀照射的微波炉(宽、深度55cm,高度70cm,功率1KW,频率2.46GHz)内,设置5ml的带有回流冷凝器的氟树脂(PFA)制造的反应器,进行氟化反应。
加入作为基质的氧化环己烯(1毫摩尔,0.1g),和作为氟化剂的三乙胺-3HF(0.6毫摩尔,0.1g),不进行搅拌,用微波照射2分钟。微波照射结束后,冷却到室温,在反应生成液中加入15ml水,用15ml乙醚萃取3次。萃取液用碳酸氢钠水溶液中和,加入适量的无水碳酸钾干燥。减压除去溶剂后,用柱层析(Hexane∶Et2O=1∶1)精制。得到作为产物的反-2-氟代环己醇(trans-2-Fluorocyclohexanol)的收率为71%(纯度98%以上)。
[比较例8]
除了不照射微波,在反应温度115℃下反应4小时以外,与实施例25同样地进行。作为产物的反-2-氟代环己醇(trans-2-Fluorocyclohexanol)的收率为61%。
[实施例26]
除了使用与实施例25同样的装置,加入氧化环十二碳烯(1摩尔∶0.17g,异构体比=31∶69)和Et3N-3HF(0.6摩尔,0.1g),微波照射10分钟以外,与实施例25同样地进行。得到作为产物的2-氟代环十二烷醇(2-Fluorocyclododecanol)的收率为76%。
[比较例9]
除了不照射微波,在反应温度155℃、4小时的条件下进行以外,与实施例26同样地进行。得到作为产物的2-氟代环十二烷醇(2-Fluorocyclododecanol)的收率为54%。
[实施例27]
除了使用与实施例25同样的装置,加入氧化环辛烯(1摩尔)和Et3N-3HF(1摩尔),微波照射10分钟以外,与实施例25同样地进行。得到作为产物的反-2-氟代环己醇(反-2-Fluorocyclohexanol)的收率为68%。
[比较例10]
除了不照射微波,在反应温度155℃、4小时的条件下进行以外,与实施例27同样地进行。得到作为产物的反-2-氟代环辛醇(trans-2-Fluorocyclooctanol)的收率为54%。
[实施例28]
除了加入环十二烷基-1,4,8-三烯单氧化物(1摩尔)和Et3N-3HF(1摩尔)作为基质,微波照射2分钟以外,与实施例25同样地进行。得到作为产物的2-氟代环十二烷基-6,10-二烯-1-醇(2-Fluorocyclododecane-6,10-diene-1-ol)的收率为78%。
[比较例11]
除了不照射微波,在反应温度155℃、4小时的条件下进行以外,与实施例28同样地进行。得到作为产物的2-氟代环十二烷基-6,10-二烯-1-醇(2-Fluorocyclododecane-6,10-diene-1-ol)的收率为51%。
[实施例29-36和比较例12-19]
在与实施例25同样的装置中,使用表1所记载的基质和氟化剂,进行微波照射下的氟化反应(实施例)和热反应的比较例。结果如表1所示。
[实施例37]
除了在实施例25中,使用10ml的PFA制造的反应容器,加入3-苯基丙基甲基磺酸酯(1毫摩尔)和Et3N-3HF(1.2毫摩尔),照射2分钟微波以外,与实施例25同样地进行。得到作为产物的1-氟代-3-苯基丙烷(1-Fluoro-3-phenirupropane)的收率为80%。
[实施例20]
在实施例37中,在乙腈溶剂(1ml)中使3-苯基丙基甲基磺酸酯(1毫摩尔)和Et3N-3HF(10毫摩尔)在80℃下反应100小时,研究产物的收率。1-氟代-3-苯基丙烷(1-Fluoro-3-phenirupropane)的收率分别如下所示。
10小时后的收率12% 20小时后的收率20%
38小时后的收率44% 54小时后的收率74%
79小时后的收率80% 100小时后的收率80%
表1
反应:基质→产物例子 氟化剂(反应剂) 温度℃ 时间min 收率% |
(氢化氟化):2,3-二甲基-2-丁烯→2-氟代-2,3-二甲基丁烷实施例29 三乙胺-3HF 室温 5 77比较例12 三乙胺-3HF 100 60 72 |
(卤代氟化):环十二碳烯→1-溴代-2-氟代十二烷烃实施例30 三乙胺-3HF(NBS) 室温 5 98比较例13 三乙胺-3HF(NBS) 室温 60 95 |
(卤素-氟交换):2,4,6-三氯-5-甲基嘧啶→2,4,6-三氟-5-甲基嘧啶实施例31 三乙胺-3HF 室温 5 94比较例14 三乙胺-3HF 60 360 91 |
(脱重氮氟化):苯基重氮鎓四氟硼酸盐→氟代苯实施例32 三乙胺-3HF 室温 10 96比较例15 三乙胺-3HF 40 480 76 |
(甲硅烷基醚类的脱保护反应):1,3-丁二醇的1-叔丁基二苯基甲硅烷基醚→1,3-丁二醇实施例33 三乙胺-3HF 室温 5 89比较例16 三乙胺-3HF 80 480 82 |
(还原性氟化):2-金刚烷酮→2-氟代金刚烷实施例34 吡啶-HF(三乙基硅烷) 室温 5 78比较例17 吡啶-HF(三乙基硅烷) 60 60 68 |
(糖类的氟化):β-D-吡喃葡萄糖基溴化物四乙酸酯→β-D-吡喃葡萄糖基氟化物四乙酸酯实施例35 三乙胺-3HF 室温 5 84比较例18 三乙胺-3HF 60 120 68 |
(糖类的氟化):β-D-吡喃葡萄糖基四乙酸酯→β-D-吡喃葡萄糖基氟化物三乙酸酯实施例36 三乙胺-3HF 室温 10 61比较例19 三乙胺-3HF 室温 180 0 |
根据本发明,作为医药原料、化妆品和健康食品等的功能化学品有用的糖类、具有通过α位、β位或γ位的取代基活化的氢原子的化合物、甲硅烷基醚化合物或者具有不饱和基、羟基、卤素基、氨基、重氮基、三氮烯基或异氰基作为官能团的化合物,或者有具有杂原子的情况的3元环以上的环状化合物等各种基质,可以高选择性、短时间内有效且安全地对作为现有技术的难点的特定位置进行氟化。
Claims (23)
1.一种氟化方法,其特征在于:使用通式(I)所示的氟化剂对糖类进行氟化,
式中,Y表示氮或磷原子,R0、R1和R2表示氢原子或有具有取代基的情况的烷基或芳基,R0、R1和R2可以相同,也可以不同,另外,R0、R1和R2中的2个以上也可以连接成环。
2.根据权利要求1所记载的氟化方法,其中通式(I)中的Y为氮原子,R0为3-甲基苯基或2-甲氧基苯基,R1和R2是乙基。
3.根据权利要求1或2所记载的氟化方法,其中是通过热反应将糖类氟化。
4.一种氟化方法,其特征在于:使基质和氟化剂在微波和/或微波附近的电磁波的照射下反应,从而将前述基质氟化。
5.根据权利要求4所记载的氟化方法,其中使基质和氟化剂在频率1~30GHz的微波的照射下反应,从而将前述基质氟化。
6.根据权利要求4或5所记载的氟化方法,其中氟化剂是通式(II所示的化合物,
式中,Y表示氮原子或磷原子,X表示氢原子或卤原子,R0、R1和R2表示氢原子、或有具有取代基的情况的烷基或芳基,R0、R1和R2可以相同,也可以不同,另外,R0、R1和R2中的2个以上也可以连接成环。
7.根据权利要求6所记载的氟化方法,其中氟化剂是下述通式(III)所示的化合物,
式中,R3、R4和R5各自独立地表示有具有取代基的情况的烷基或芳基,X表示氢原子或卤原子,另外,取代基R3、R4和R5中的2个以上也可以连接成环。
8.根据权利要求7所记载的氟化方法,其中通式(III)中的R3为有具有取代基的情况的芳基,X为氟原子,R4和R5为有具有取代基的情况的碳原子数1~32的烷基或芳基。
9.根据权利要求6,7或8中任一项记载的氟化方法,其中基质是含有从氧、氮和硫原子中选出的至少1种的有机化合物。
10.根据权利要求9中所记载的氟化方法,其中基质是含有羟基的化合物。
11.根据权利要求10中记载的氟化方法,其中基质是具有邻接的羟基的二醇。
12.根据权利要求10所记载的氟化方法,其中基质是糖类。
13.根据权利要求12所记载的氟化方法,其中氟化剂是通式(II)中的X为氟原子的化合物。
14.根据权利要求13所记载的氟化方法,其中氟化剂为通式(II)中的X为氟原子,Y为氮原子,R0为3-甲基苯基或2-甲氧基苯基,R1和R2是乙基。
15.根据权利要求12,13或14中任一项所记载的氟化方法,其中糖类选自单糖类、糖苷、单糖酐、低聚糖和多糖类。
16.根据权利要求9中所记载的氟化方法,其中基质是含有羰基或羧基的化合物。
17.根据权利要求9中所记载的氟化方法,其中基质是环氧化合物。
18.根据权利要求4或5所记载的氟化方法,其中氟化剂是由HF和碱形成的络合物。
19.根据权利要求18所记载的氟化方法,其中氟化剂是烷基胺-HF络合物。
20.根据权利要求19所记载的氟化方法,其中氟化剂是三乙胺-3HF络合物。
21.根据权利要求18~20任一项所记载的氟化方法,其中是在反应剂的共存下进行氟化。
22.根据权利要求18~21任一项所记载的氟化方法,其中基质是具有由α位、β位或γ位取代基活化的氢原子的化合物、甲硅烷基醚化合物,或者含有不饱和基、羟基、卤素、氨基、重氮基、三氮烯基或异氰基作为官能团的化合物,或有具有杂原子的情况的3元环以上的环状化合物。
23.根据权利要求18~21任一项所记载的氟化方法,其中基质是糖类、或含有环丙烷环、环氧乙烷环、氮杂环丙烷环、氮杂环丙因环或1,3-二噻烷环的环状化合物。
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