CN115745953B - 一种羟基氟代试剂及羟基氟代方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种羟基氟代试剂以及羟基氟代方法，属于有机合成领域。本发明提供的羟基氟代试剂包括：组分A以及组分B；其中，组分A为二乙胺基三氟化硫或双(2‑甲氧基乙基)氨基三氟化硫；组分B为氟化氢吡啶。本发明提供的羟基氟代试剂可以有效地抑制消去反应的发生，从而能够以较高收率制备高纯度的单氟代化合物。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种羟基氟代试剂及羟基氟 代方法。
背景技术
在现有技术中，制备单氟代化合物的方法通常为烷烃直接与氟气 反应或使用氟代试剂与卤代烃或醇进行交换反应。前者由于氟气毒性 较大，且活性较高，不仅需要特殊的反应设备，反应操作繁琐，而且 反应过程中不可避免地会生成多取代化合物，从而导致收率不高；后 者则在反应过程中极易发生消除反应，且如果反应位点的邻位碳原子为叔碳，还易发生重排反应，因此也难以高收率地得到单氟代化合物。
如日本专利特开2002-155074公开了一种环丁砜与氟气反应制备 2-氟环丁砜或3-氟环丁砜的方法，然而根据该文献报道，该反应的收 率仅有30％。
又如，论文Reaction of aminosulfur trifluorides with alcohols:inversion vs.retention(Journal of the Chemical Society Perkin Transactions,1996(5):973-977)公开了部分醇类化合物与氟代试剂的 反应，然而得到的产物中还含有大量的烯烃和重排产物，难以高收率 的目标产物。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可以抑 制烯烃产生的羟基氟代试剂以及利用该羟基氟代试剂对特定的含有 的羟基化合物进行羟基氟代反应来制备氟代化合物的羟基氟代方法。
本发明提供了一种羟基氟代试剂，具有这样的特征，包括：组分 A以及组分B；其中，组分A为二乙胺基三氟化硫或双(2-甲氧基乙 基)氨基三氟化硫；组分B为氟化氢吡啶。
在本发明提供的羟基氟代试剂中，还可以具有这样的特征：其中， 组分A与组分B的摩尔比为1.0：(0.3-3.0)，优选为1.0：(1.5-2.0)。
在本发明提供的羟基氟代试剂中，还可以具有这样的特征：其中， 其用于与含有羟基的化合物进行反应得到氟代化合物。
在本发明提供的羟基氟代试剂中，还可以具有这样的特征：其中， 含有羟基的化合物的结构式如式I或式II所示，
在上式中，R1及R2相互独立地选自于H、烷基、烷氧基、芳基、 硝基或氰基中的任意一种，
A为下述结构式中的任意一种：
在上式中，m，n均为大于等于0的整数，且m+n≥1，
R3为烷基。
优选地，式I或式II所示的化合物为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙 醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、环己基甲醇、环戊基甲醇、苯甲醇、 吡啶甲醇、噻吩甲醇、呋喃甲醇、环戊醇、环己醇、四氢噻吩-2-醇、 四氢噻吩-3-醇、四氢呋喃-2-醇、四氢呋喃-3-醇、1-甲基哌啶-2-醇、1-甲基哌啶-3-醇、1-甲基哌啶-4-醇、1-甲基吡咯烷-2-醇、1-甲基吡咯 烷-3-醇、3-羟基环丁亚砜2-羟基环丁亚砜/>2-羟基环丁砜/>3-羟基环丁砜/>中的任意一种。
本发明还提供了一种羟基氟代方法，具有这样的特征，反应式为：
或
在上式中，式中，羟基氟化试剂包括：组分A以及组分B；其中， 组分A为二乙胺基三氟化硫或双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫；组 分B为氟化氢吡啶，
R1及R2相互独立地选自于H、烷基、烷氧基、芳基、硝基或氰 基中的任意一种，
A为下述结构式中的任意一种：
在上式中，m，n均为大于等于0的整数，且m+n≥1，R3为烷 基。
优选地，式I或式II所示的化合物为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙 醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、环己基甲醇、环戊基甲醇、苯乙醇、 吡啶-2-甲醇、噻吩-2-甲醇、呋喃-2-甲醇、环戊醇、环己醇、四氢噻 吩-2-醇、四氢噻吩-3-醇、四氢呋喃-2-醇、四氢呋喃-3-醇、1-甲基哌啶-2-醇、1-甲基哌啶-3-醇、1-甲基哌啶-4-醇、1-甲基吡咯烷-2-醇、1- 甲基吡咯烷-3-醇、3-羟基环丁亚砜2-羟基环丁亚砜/>2-羟基环丁砜/>3-羟基环丁砜/>中 的任意一种。
在本发明提供的羟基氟代方法中，还可以具有这样的特征：其中， 组分A与组分B的摩尔比为1.0：(0.3-2.0)，优选为(1.1-1.2)：(1.0-2.1)。
在本发明提供的羟基氟代方法中，还可以具有这样的特征：其中， m+n＝2-5。
在本发明提供的羟基氟代方法中，还可以具有这样的特征：包括 如下反应步骤：
将式I或式II所示的化合物溶解在溶剂中，在-78℃～10℃下加入 羟基氟化试剂，将反应体系维持在-78℃～10℃搅拌反应4-12小时， 后处理，即得目标化合物。
在本发明提供的羟基氟代方法中，还可以具有这样的特征：在加 入羟基氟化试剂过程中还包括如下步骤：先加入组分B或组分B的溶 液，在-78℃～10℃下搅拌0.5-3h后再加入组分A或组分A的溶液。
在本发明提供的羟基氟代方法中，还可以具有这样的特征：其中， 溶剂为正庚烷、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃或2-甲基四氢呋 喃中的任意一种。
在本发明提供的羟基氟代方法中，还可以具有这样的特征：其中， 当目标产物为固体时，后处理包括如下步骤：
加入碳酸氢钠水溶液猝灭反应，过滤，取滤液，蒸除溶剂，依次 使用异丙醇以及甲基叔丁基醚打浆，过滤，取固体，干燥，即得，
当目标产物是液体时，后处理包括如下步骤：
加入碳酸氢钠水溶液猝灭反应，过滤，取滤液，萃取，取有机相， 蒸馏，即得。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的羟基氟代试剂以及羟基氟代方法，因为采用 了双组份的羟基氟代试剂，其中组分A为二乙胺基三氟化硫或双(2- 甲氧基乙基)氨基三氟化硫；组分B为氟化氢吡啶，所以出人意料地 发现了这样的组合羟基氟代试剂有利于抑制消去反应的发生，从而能 够以较高收率制备高纯度的单氟代化合物。
附图说明
图1是本发明的实施例2中反应的中控气相谱图；以及
图2是本发明的实施例2中制得的化合物2a气相谱图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于 明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
在下述实施例中，除另有说明外，各试剂均为市售产品。
在下述实施例中，二乙胺基三氟化硫缩写为DAST，双(2-甲氧 基乙基)氨基三氟化硫缩写为BAST。
<实施例1>
化合物1a的制备
本实施例提供了一种化合物1a的制备方法，反应式如下：
反应步骤如下：
将13.5g NaOH(0.338mol，2.0eq)溶于200g水中，将氢氧化钠 水溶液控温在20℃后，加入20g化合物SM(0.169mol，1.0eq)，升 温至60℃搅拌反应3h，加入50wt％硫酸调节反应体系pH值至6-7， 减压蒸馏除去水，得粗品，将粗品加入到50g乙酸乙酯中，搅拌30min，趁热过滤，取滤液，蒸馏除去溶剂，得19.9g化合物1a，收率86.4％。 产品未经进一步提纯直接投入下一步。
<实施例2>
化合物2a的制备
本实施例提供了一种化合物2a的制备方法，反应式如下：
反应步骤如下：
步骤1，将10g化合物1a(73.4mmol，1.0eq)溶解在50g二氯 甲烷中，将体系控温在0℃以下，加入14.5g氟化氢吡啶(146.8mmol， 2.0eq)，控温在不超过0℃的情况下搅拌1h，再加入14.2g DAST (88.1mmol，1.2eq)，控温在0℃下继续反应5h后取样送气相，气相 谱图如图1所示。
如图1所示，原料(rt＝16.0min)反应完全，rt＝2.73min对应的 峰为产物在气相设备中高温分解的产物，rt＝7.50min对应的峰为吡啶， rt＝13.0min对应的峰为化合物2a，rt＝13.9min对应的峰为化合物1a 发生消去反应得到的烯烃。
通过图1中的内容通过计算可得，化合物2a的转化率为92.6％， 烯烃副产物的含量为4.6％。
步骤2，确认反应完全后，开始对反应进行后处理，向反应体系 中加入50g饱和碳酸氢钠水溶液，过滤取滤液，旋蒸蒸除溶剂，加入 20g异丙醇打浆2h，过滤，取固体，再加入20g甲基叔丁基醚打浆 2h，过滤，取固体，干燥，得目标化合物9.15g，收率90.2％，产品 送气相，谱图如图2所示，纯度为99.58％。
<实施例3>
反应条件的筛选
本实施例在实施例2的基础上，对反应条件进行了进一步筛选， 筛选结果如表1所示，除表中列出的条件外，其余反应条件均与实施 例2相同。
表1反应条件的筛选
在上表中，2a的转化率烯烃副产物的收率均通过反应体系的气 相色谱计算得到。
由表1可知，当使用DAST或BAST与氟化氢吡啶共同作为氟 化剂时，烯烃副产物能够被控制在10％左右，尤其在共用DAST和 氟化氢吡啶，且氟化氢吡啶的用量在1.0eq时，能将烯烃副产物控制 在5％左右。而当共用氟化氢三乙胺与BAST或仅使用DAST或BAST 时，难以有效抑制烯烃副产物的产生。如果仅使用氟化氢吡啶作为氟 化剂，则难以得到目标化合物，反应体系更倾向于消除反应，因此主 产物为烯烃，仅有痕量的氟代产物2a生成。
<实施例4>
化合物2b的制备
本实施例提供了一种化合物2b的制备方法，反应式如下：
反应步骤如下：
将1g化合物1b(10.0mmol，1.0eq)溶解在5g二氯甲烷中，将 体系控温在0℃以下，加入2.0g氟化氢吡啶(20.0mmol，2.0eq)，控 温在不超过0℃的情况下搅拌1h，再加入1.9gDAST(12.0mmol， 1.2eq)，控温在0℃下继续反应5h后取样送气相，化合物2b的转化率为90.3％，烯烃副产物的含量为5.0％。
<实施例5>
化合物2c的制备
本实施例提供了一种化合物2c的制备方法，反应式如下：
反应步骤如下：
将1g化合物1c(11.3mmol，1.0eq)溶解在5g二氯甲烷中，将 体系控温在0℃以下，加入2.2g氟化氢吡啶(22.6mmol，2.0eq)，控 温在不超过0℃的情况下搅拌1h，再加入2.2gDAST(13.6mmol， 1.2eq)，控温在0℃下继续反应5h后取样送气相，化合物2b的转化率为85.8％，烯烃副产物的含量为7.1％。
实施例的作用与效果
根据上述实施例所涉及的羟基氟代试剂以及羟基氟代方法，因为 采用了双组份的羟基氟代试剂，其中组分A为二乙胺基三氟化硫或 双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫；组分B为氟化氢吡啶，所以出人 意料地发现了这样的组合羟基氟代试剂有利于抑制消去反应的发生， 从而能够以较高收率制备高纯度的单氟代化合物。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护 范围。
Claims (7)
1.一种羟基氟代试剂，其特征在于，包括：
组分A以及组分B；
其中，所述组分A为二乙胺基三氟化硫；
所述组分B为氟化氢吡啶，
所述组分A与所述组分B的摩尔比为1.0：(1.0-2.0)。
2.根据权利要求1所述的羟基氟代试剂，其特征在于：
其用于与含有羟基的化合物进行反应得到氟代化合物。
3.根据权利要求2所述的羟基氟代试剂，其特征在于：
其中，所述含有羟基的化合物为含有伯羟基和/或仲羟基的化合物。
4.根据权利要求2所述的羟基氟代试剂，其特征在于：
其中，所述含有羟基的化合物的结构式如式I或式II所示，
在上式中，R1及R2相互独立地选自于H、烷基、烷氧基、芳基、硝基或氰基中的任意一种，
A为下述结构式中的任意一种：
在上式中，m，n均为大于等于0的整数，且m+n≥1，R3为烷基。
5.一种羟基氟代方法，其特征在于，反应式为：
在上式中，式中，羟基氟化试剂包括：
组分A以及组分B；
其中，所述组分A为二乙胺基三氟化硫；
所述组分B为氟化氢吡啶，
所述组分A与所述组分B的摩尔比为1.0：(1.0-2.0)，
式I或式II所示的化合物为3-羟基环丁亚砜、2-羟基环丁亚砜、2-羟基环丁砜或3-羟基环丁砜中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的羟基氟代方法，其特征在于，包括如下反应步骤：
将式I或式II所示的化合物溶解在溶剂中，在-78℃～10℃下加入所述羟基氟化试剂，将反应体系维持在-78℃～10℃搅拌反应4-12小时，后处理，即得目标化合物。
7.根据权利要求6所述的羟基氟代方法，其特征在于，在加入所述羟基氟化试剂过程中还包括如下步骤：
先加入组分B或组分B的溶液，在-78℃～10℃下搅拌0.5-3h后再加入组分A或组分A的溶液。
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