CN117736096A

CN117736096A - 一种多取代三氟甲基烯烃化合物的制备方法

Info

Publication number: CN117736096A
Application number: CN202310989907.4A
Authority: CN
Inventors: 冯超; 李志强; 王成强
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2023-08-07
Publication date: 2024-03-22

Abstract

本发明公开了一种多取代三氟甲基烯烃化合物的制备方法。本发明通过在氮气(N₂)氛围下，将芳基重氮盐(Ar‑N₂BF₄)、三苯基膦金(I)双(三氟甲磺酰基)亚胺盐(Ph₃PAuNTf₂)、占吨酮(Xanthone)、乙腈、偕二氟联烯、三乙胺三氢氟酸盐(Et₃N‑3HF)试剂依次加入到10ml Schlenk管中得到混合物，将所述混合物在室温(rt)下和15W蓝色LED灯照射下搅拌至反应结束，反应所得粗产物经硅胶柱层析分离可得到多取代三氟甲基烯烃类化合物。本发明的制备方法在温和条件下即可发生，操作简便，所采用的原材料大多数为简单易得或已经商品化的试剂，反应原料易得，目标产物收率高，产物官能团兼容性好，底物适用范围也比较广，所得多取代三氟甲基烯烃类化合物含有三氟甲基、烯烃等多种官能团，预计该方法在药物研发、天然产物合成和生命科学等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种多取代三氟甲基烯烃化合物的制备方法

技术领域

本发明属于有机化学合成技术领域，尤其涉及一种通过三价金与联烯配位生成三价金联烯络合物之后合成三氟甲基烯烃类化合物的方法。

背景技术

有机化合物中选择性引入氟元素能够显著改变其理化性质，导致含氟有机分子在医药材料等化学相关领域具有广泛地应用，合成氟化学也成为了化学研究领域的热点。其中，三氟甲基官能团由于自身特殊的性质，在实际应用方面，三氟甲基修饰的医药和农药分子广泛存在于现实生活中，同时，对于三氟甲基取代烯烃化合物的合成，截止目前，发展的合成方法学也非常成熟，在参考文献部分，我们对合成三氟甲基烯烃的方法做了回顾，可以归类为三氟甲基试剂实现的官能化转化，含三氟甲基分子的偶联反应合成复杂的含三氟有机分子，以及偕二氟烯烃的氟加成官能化反应合成含三氟甲基取代的有机分子。

三氟甲基官能团由于自身特殊的性质使得三氟甲基修饰的医药和农药分子在我们的生活中应用广泛。关于多取代三氟甲基烯烃的制备，截止目前，化学工作者已经发展了非常多的策略，下面将分别举例说明。例如文献1(T.Kobayashi，T.Eda，O.Tamura，H.Ishibashi，J.Org.Chem.2002，67，3156-3159.)所公开的方法中，醛与作为膦叶立德前体的三氟乙基二苯基氧磷(Ph₂P(O)CH₂CF₃)在四丁基氟化铵(TBAF)作为碱的条件下，在四氢呋喃溶剂(THF)中反应，可以实现醛的烯基化反应来合成三氟甲基取代烯烃，以24-98％的高收率得到三氟甲基烯烃产物，具体反应过程如下图所示：

文献2(沈延昌，邱伟明，Acta Chim.Sic.，1993，51，1209-1213.)公开的方法中，利用普通叶立德与三氟乙酸酐发生反应，得到三氟乙酰亚甲基季鏻盐，该季鏻盐能够与锂试剂发生反应，进攻羰基碳紧接着脱除三苯基氧膦，以42-71％的产率得到三氟甲基多取代烯烃产物，具体反应过程如下图所示：

随着三氟甲基化试剂的不断发展，利用三氟甲基试剂合成三氟甲基烯烃的报道也相继涌现，例如卤代烯烃、羧酸取代烯烃、烯基硼类化合物等都可以利用三氟甲基化实现三氟甲基烯烃的制备，例如：文献3(H.Andreas，B.Stef an，Adv.Synth.Catal.2011，353，3044-3048.)公开的方法中，卤代烯烃、(三氟甲基)三甲基硅烷、碘化亚铜、氟化钾、N，N-二甲基丙烯基脲(DMPU)在合适条件下经反应能以23-99％的收率得到三氟甲基烯烃的产物，具体反应过程如下：

文献4(J.Ma，W.Yi，G.Lu，C.Cai，Adv.Synth.Catal.2015，357，3447-3452.)公开方法中，利用羧基和硝基取代烯烃在托尼试剂(Togni)、N，N-二甲基甲酰胺，回流条件下分别以71-91％和61-84％收率得到三氟甲基烯烃产物，具体反应过程如下：

文献5(S.R.Dubbaka，M.Salla，R.Bolisetti，S.Nizalapur，RSC Adv.，2014，4，6496-6499.)公开的方法中，利用烯基硼化物、三氟甲基亚磺酸钠、过氧叔丁醇和氯化亚铜在二氯甲烷/水/甲醇作为混合溶剂的条件下进行反应，可以以60-98％的产率得到三氟甲基烯烃产物，具体反应过程如下：

文献6(S.Zhang，F.Weniger，F.Ye，J.Rabeah，S.Ellinger，F.Zaragoza，C.M.Beller，etc.Chem.Commun.，2020，56，15157)公开的方法中，烯烃、氯(2-甲基苯基)双(三苯基膦)镍(II)、叔丁醇钠、全氟苯以及全氟烷基卤代物的反应体系能够

以23-99％的产率得到全氟烷基取代的烯烃产物。具体反应过程如下：

文献7(T.Kitazume，N.Ishikawa，J.Am.Chem.Soc.，1985，107，5187)公开的方法中，炔烃、三氟碘甲烷、氮化钙正离子在乙醇和甲醇做溶剂的条件下反应能够得到三氟甲基烯烃产物，具体反应过程如下：

然而这些策略都有一些不足之处，例如对反应温度要求较高、反应时间较长、溶剂体系较为复杂、氟源比较昂贵等。因此，开发简洁便利且实用的三氟甲基烯烃类化合物制备新策略仍具有重要意义。该类研究预期会在有机合成和药物研发中发挥重大作用。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种新型三氟甲基烯烃类化合物的制备方法，旨在解决三氟甲基烯烃化合物现有合成方法中所存在的对温度要求较高、反应时间较长、溶剂体系较为复杂、氟源比较昂贵的问题。

本发明的再一目的在于提供上述三氟甲基烯烃类化合物及通过金催化剂与偕二氟联烯配位的烯丙基金中间体的其它有关应用，如和其他亲核试剂构建含偕二氟亚甲基类化合物。

本发明是这样实现的，一种三氟甲基烯烃类化合物，该化合物的化学结构式如下式(I)所示：

式(I)中，R^L为苄基、卤素取代苄基、苯乙基、卤素取代烷基、烯烃取代基、酯基取代烷基、杂环取代烷基、金刚烷基、环状取代基、DL-α生育酚衍生物取代基等其他烷基或者官能化的烷基，其中卤素取代苄基包括4-氟苄基、4-氯苄基、4-三氟甲基，杂环取代烷基包括1-呋喃乙基；

R^S为氢、甲基、乙基、丙基、苄基、戊基、取代的环状烃基等及其他烷基或者官能化的烷基。

本发明进一步公开了上述三氟甲基烯烃类化合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)在氮气(N₂)氛围下，将芳基重氮盐(Ar-N₂BF₄)、三苯基膦金(I)双(三氟甲磺酰基)亚胺盐(Ph₃PAuNTf₂)、占吨酮(Xanthone)、乙腈、偕二氟联烯、三乙胺三氢氟酸盐(Et₃N-3HF)试剂依次加入到10ml Schlenk管中得到混合物；将所述混合物在室温(rt)下和15W蓝色LED灯照射下搅拌至反应结束，反应所得粗产物经硅胶柱层析分离可得到多取代三氟甲基烯烃类化合物。

优选地，在步骤(1)中，所述偕二氟联烯的R^L为苄基、卤素取代苄基、苯乙基、卤素取代烷基、烯烃取代基、酯基取代烷基、杂环取代烷基、金刚烷基、环状取代基、DL-α生育酚衍生物取代基等其他烷基或者官能化的烷基，其中卤素取代苄基包括4-氟苄基、4-氯苄基、4-三氟甲基，杂环取代烷基包括1-呋喃乙基；

优选地，在步骤(1)中，所述反应溶剂为乙腈，所述混合物在室温下和15W蓝色LED灯照射下搅拌反应12h。

本发明进一步公开了利用亲核氟试剂、芳基重氮盐与偕二氟联烯合成三氟甲基烯烃类化合物的方法。

本发明克服现有技术的不足，提供一种三氟甲基烯烃类化合物的制备策略。在氮气(N₂)氛围下，将芳基重氮盐(Ar-N₂BF₄)、三苯基膦金(I)双(三氟甲磺酰基)亚胺盐(Ph₃PAuNTf₂)、占吨酮(Xanthone)、乙腈、偕二氟联烯、三乙胺三氢氟酸盐(Et₃N-3HF)试剂依次加入到10ml Schlenk管中得到混合物；将所述混合物在室温(rt)下和15W蓝色LED灯照射下搅拌至反应结束，反应所得粗产物经硅胶柱层析分离可得到多取代三氟甲基烯烃类化合物。

在本发明制备方法中，当金催化剂为三苯基膦金(I)双(三氟甲磺酰基)亚胺盐(Ph₃PAuNTf₂)，光催化剂为占吨酮(Xanthone)、氟源为三乙胺三氢氟酸盐(Et₃N-3HF)时，三氟甲基烯烃类化合物的制备反应方程式如下所示：

因此，在本发明中，商品化的三乙胺三氢氟酸盐(Et₃N-3HF)在溶剂中产生氟负离子，氟负离子选择性进攻到金配位的烯丙基中间体，一锅法就能够制备得到重要的三氟甲基烯烃类化合物。

氟原子或含氟基团是很多具有重要生物活性分子的功能结构片段。本发明中制备得到的三氟甲基烯烃类化合物预计将在药物研发中具有极大的发展空间。此外，该类化合物还可以借助发展成熟的有机合成化学转化为更多的含氟或者无氟代化合物，这些化合物在合成化学或者药物化学中同样可以扮演非常重要的角色。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有如下优点：

(1)本发明制备方法在温和条件下即可发生，通过光照、光促进剂、芳基重氮盐得到金烯丙基中间体，操作简便，所采用的原材料简单易得，成本低，底物适用范围也很广，特别需要指出的是本发明制备方法为一些含有三氟甲基烯烃的药物分子提供合成方法；

(2)本发明制备三氟甲基烯烃类化合物的方法产率高效，产物官能团兼容性较好；

(3)本发明提供的三氟甲基烯烃类化合物的制备方法可以用于药物分子后期的官能化研究，在药物研发和有机合成当中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1中目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-甲酸乙酯基苯基)-5-苯基-2-戊烯(3aa)的氢谱；

图2是本发明实施例1中目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-甲酸乙酯基苯基)-5-苯基-2-戊烯(3aa)的氟谱；

图3是本发明实施例1中目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-甲酸乙酯基苯基)-5-苯基-2-戊烯(3aa)的碳谱；

图4是本发明实施例1中目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-三氟甲基苯基)-3-甲基-5-苯基-2-戊烯(3bb)的氢谱；

图5是本发明实施例1中目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-三氟甲基苯基)-3-甲基-5-苯基-2-戊烯(3bb)的氟谱；

图6是本发明实施例1中目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-三氟甲基苯基)-3-甲基-5-苯基-2-戊烯(3bb)的碳谱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做出进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

反应：(1)在氮气(N₂)氛围下，向10ml Schlenk依次加入：4-(甲酸乙酯基)苯基-1-重氮四氟硼酸盐(4-CO₂Et-Ph-N₂BF₄)(0.2mmol，2.0equiv.)、三苯基膦金(I)双(三氟甲磺酰基)亚胺盐(Ph₃PAuNTf₂)(0.01mmol，0.1equiv.)、9-噻吨酮(Thioxanthen-9-one)(0.005mmol，0.05equiv.)、、乙腈(MeCN)(1ml，0.1M)、1，1-二氟-5-苯基1，2-戊二烯(0.1mmol，1.0equiv.)、三乙胺三氢氟酸盐(Et₃-3HF)(1.0mmol，10.0equiv.)得到混合物，将上述混合物在室温(rt)和15W蓝色LED灯照射下搅拌反应至结束。

(2)将反应(1)中反应结束的混合物经过洗脱剂：乙酸乙酯(EA)和固定相：硅藻土，进行过滤得到粗目标产物，将得到的粗产物浓缩蒸干溶剂通过干法上样(将产物与硅胶、洗脱剂融合，对浓缩蒸干洗脱剂之后的硅胶进行上样)，经过硅胶柱层析法分离可得到预期的三氟甲基烯烃类化合物。柱层析分离条件：固定相：300-400目硅胶粉，流动相为：乙酸乙酯(EA)和石油醚(PE)，流动相变化程序(EA/PE)为0∶1-5∶100，最终得到30.0mg的目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-甲酸乙酯基苯基)-5-苯基-2-戊烯(3aa)，其反应方程式如下所示：

对上述(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-甲酸乙酯基苯基)-5-苯基-2-戊烯(3aa)进行表征，如图1，2，3所示，结果为：

J＝7.1Hz，2H)，6.49(t，J＝7.1Hz，1H)，4.39(q，J＝7.1Hz，2H)，2.71(t，J＝7.5Hz，2H)，2.35-2.24(m，2H)，1.40(t，J＝7.1Hz，3H)ppm；¹⁹F NMR(376MHz，CDCl₃)：δ-65.6(s，3F)ppm；¹³C NMR(101MHz，CDCl₃)：δ166.2，140.2，136.7，136.2(q，J＝5.3Hz)，131.2(q，J＝29.8Hz)，130.5，129.7，129.5，128.5，128.4，126.3，123.1(q，J＝273.1Hz)，61.1，34.8，30.2，14.3ppm；HRMS(ESI，m/z)：calculated for C₂₀H₂₀F₃O₂[M+H]⁺：349.1415，found：349.1420.Rf＝0.4(PE/EA＝20∶1).

根据表征数据可知(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-甲酸乙酯基苯基)-5-苯基-2-戊烯(3aa)(纯度＞99％)；对产物产率进行计算，结果为86％，E/Z＝16∶1。

实施例2

反应：(1)在氮气(N₂)氛围下，向10ml Schlenk依次加入：4-(三氟甲基)苯基-1-重氮四氟硼酸盐(4-CF₃-Ph-N₂BF₄)(0.2mmol，2.0equiv.)、三苯基膦金(I)双(三氟甲磺酰基)亚胺盐(Ph₃PAuNTf₂)(0.01mmol，0.1equiv.)、9-噻吨酮(Thioxanthen-9-one)(0.005mmol，0.05equiv.)、、乙腈(MeCN)(1ml，0.1M)、1，1-二氟-3-甲基-5-苯基-1，2-戊二烯(0.1mmol，1.0equiv.)、三乙胺三氢氟酸盐(Et₃-3HF)(1.0mmol，10.0equiv.)得到混合物，将上述混合物在室温(rt)和15W蓝色LED灯照射下搅拌反应至结束。

(2)将反应(1)中反应结束的混合物经过洗脱剂：乙酸乙酯(EA)和固定相：硅藻土，进行过滤得到粗目标产物，将得到的粗产物浓缩蒸干溶剂通过干法上样(将产物与硅胶、洗脱剂融合，对浓缩蒸干洗脱剂之后的干硅胶进行上样)，经过硅胶柱层析法分离可得到预期的三氟甲基烯烃类化合物。柱层析分离条件：固定相：300-400目硅胶粉，流动相为：乙酸乙酯(EA)和石油醚(PE)，流动相变化程序(EA/PE)为0∶100-5∶100，最终得到27.2mg的目标产物(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-三氟甲基苯基)-3-甲基-5-苯基-2-戊烯(3bb)，其反应方程式如下所示：

对上述(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-三氟甲基苯基)-3-甲基-5-苯基-2-戊烯(3bb)进行表征，如图1，2，3所示，结果为：

-2.16(dq，J＝1.5Hz，J＝8.0Hz 2H)，2.16-2.12(q，J＝2.67Hz，3H)ppm.¹⁹F NMR(376MHz，CDCl₃)：δ-56.10(s，3F)，-62.52(s，3F)ppm.¹³C NMR(101MHz，CDCl₃)δ146.99，146.96，146.96，146.90(q，J＝3.03Hz)，140.51，138.98，130.43，130.37，128.66，128.59，128.47，128.21，127.84，125.51，125.12，122.77，122.39，120.07(q，J＝272.33Hz)，119.67(q，J＝274.29Hz)，126.39，125.51，125.33，125.30，125.26，125.22，122.77，38.74，33.68，18.87ppm.HRMS(ESI，m/z)：calculated for C₁₉H₁₆F₆Na[M+Na]⁺：381.1054，found：381.1053.Rf＝0.5(PE).

根据表征数据可知(反/顺)-1，1，1-三氟甲基-2-(4-三氟甲基苯基)-3-甲基-5-苯基-2-戊烯(3bb)(纯度＞98％)；对产物产率进行计算，结果为76％，E/Z＝7∶1。

实施例3-8与实施例1基本相同，不同之处在于偕二氟联烯不相同，偕二氟联烯具体结构详见下表：

表1实施例3-8

实施例9-与实施例1基本相同，不同之处在于芳基重氮盐不相同，芳基重氮盐具体结构详见下表：

表2实施例9-14

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.借助购买的醛、酮及其他原料合成偕二氟联烯，接着用偕二氟联烯合成三氟甲基烯烃类化合物其特征在于，该类化合物的化学结构式如下式(I)所示：

R^S为氢、甲基、乙基、丙基、苄基、戊基、取代的环状烃基药物分子片段以及其他烷基或者官能化的烷基。

2.权利要求1所述的三氟甲基烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的三氟甲基烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述偕二氟联烯的结构通式中，R^L为苄基、卤素取代苄基、苯乙基、卤素取代烷基、烯烃取代基、酯基取代烷基、杂环取代烷基、金刚烷基、环状取代基、DL-α生育酚衍生物取代基等其他烷基或者官能化的烷基，其中卤素取代苄基包括4-氟苄基、4-氯苄基、4-三氟甲基，杂环取代烷基包括1-呋喃乙基；

4.如权利要求2所述的三氟甲基烯烃类化合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述反应氟源为三乙胺三氢氟酸盐(Et₃N-3HF)，溶剂为乙腈，所述混合物在室温(rt)和15W蓝色LED灯照射下搅拌反应12h。

5.权利要求1所述的利用偕二氟联烯、芳基重氮盐、合适的金催化剂生成的三价金与联烯配位的中间体产生方法及其后续的转化应用，如合成三氟甲基烯烃类化合物。