“一鍋法”綠色合成高價(jià)碘三氟甲基化試劑*
王建娣，付蔚男，舒青青，嚴(yán)國(guó)兵
( 麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000)
摘 要:以鄰碘苯甲酸及三氟甲基三甲基硅烷為原料，采用“一鍋法”合成了高價(jià)碘三氟甲基化試劑。與文獻(xiàn)相比，該反應(yīng)省去了中間產(chǎn)物的繁瑣分離和純化，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，獲得了較高的收率，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:三氟甲基化試劑; 高價(jià)碘; 一鍋法
中圖分類號(hào):O61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001 － 9677( 2012) 04 － 0034 － 02
氟原子電負(fù)性強(qiáng)及原子半徑小，將其引入有機(jī)底物分子中會(huì)引起顯著的物理、化學(xué)以及生物活性的變化。在含氟有機(jī)物中，三氟甲基化合物占有重要比例。三氟甲基化合物表現(xiàn)出良好的化學(xué)及生物活性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、染料以及功能材料等領(lǐng)域［1］。
合成三氟甲基化合物的方法很多。傳統(tǒng)方法是采用 HF、F2、SF4、MoF5等與三氯甲基化合物反應(yīng)。然而，劇毒的無水氟化氫、氟氣或揮發(fā)性強(qiáng)的氟化物作為氟化劑，對(duì)人體及環(huán)境都有不可估量的損害，不符合現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展以及化學(xué)工業(yè)的綠色化和可持續(xù)發(fā)展。因此，發(fā)展有效的三氟甲基等效物，并將其引入有機(jī)化合物分子中，已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外一個(gè)熱點(diǎn)的研究領(lǐng)域。常用的親核性三氟甲基化試劑主要有 Ruppert 試劑( CF3SiMe3) 、三氟甲基苯硫醚( PhSCF3) 、三氟甲基苯砜( PhSO2CF3) 、三氟甲基苯亞砜( PhSOCF3) 、三氟乙酸鈉( CF3CO2Na) 等。另外，三氟甲基要作為親電試劑，必須與電負(fù)性更強(qiáng)的原子形成化學(xué)鍵。近年來，Togni 等發(fā)展了一系列高價(jià)碘的三氟甲基化合物［2 －4］。這些親電性的三氟甲基化試劑也被廣泛用來與親核性的有機(jī)化合物反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)三氟甲基的轉(zhuǎn)移［5］。然而，這些高價(jià)碘三氟甲基試劑的合成步驟比較繁瑣，反應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)率不高。因此，我們發(fā)展了一種綠色的“一鍋法”合成高價(jià)碘三氟甲基試劑。這種方法省去了中間產(chǎn)物的繁瑣分離和純化，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，獲得了較高的收率，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1． 1 試劑與儀器
試劑: 鄰碘苯甲酸，韶遠(yuǎn)化學(xué)科技( 上海) 有限公司; 三氟甲基三甲基硅烷，阿法埃莎( 天津) 化學(xué)有限公司; 氟化銫，高碘酸鈉，乙酸酐，杭州華聯(lián)金屬化工有限公司。以上試劑均為分析純?cè)噭?，?shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。
儀器: 核磁共振譜儀( Bruke 300 型) ，瑞士布魯克公司; 傅立葉紅外色譜儀，( Magna － IR 750 型) ，美國(guó) Nicolet 公司; 元素分析譜儀( vario EL 型) ，德國(guó) Elementar Analysensysteme GmbH。
1． 2 高價(jià)碘三氟甲基化試劑的合成
在 100 mL 的圓底燒瓶中加入鄰碘苯甲酸 1a( 4． 94 g，20 mmol) ，高碘酸鈉 ( 4． 50 g，21 mmol) ，再加入乙酸酐和水( 20 mL，5∶1) ，裝上回流冷凝管，加熱至 130 ℃，回流反應(yīng) 2 h后，減壓旋干溶劑。
然后，在上述 100 mL 的圓底燒瓶中依次加入乙睛( 20 mL) ，三氟甲基三甲基硅烷 ( 3． 98 g，28 mmol) ，氟化銫 ( 76 mg，0． 5 mmol) ，室溫下反應(yīng) 8 h 后，當(dāng)有大量白色固體物質(zhì)產(chǎn)生，停止反應(yīng)。具體反應(yīng)路線如圖 1 所示。
反應(yīng)的后處理: 首先用布氏漏斗過濾，得到大量的白色固體。將白色固體溶解在 50 mL 的氯仿中，再用布氏漏斗過濾除去不溶化合物，濾液用 100 mL 水及飽和的碳酸鈉溶液分 3 次萃取產(chǎn)品，分液后得到有機(jī)相，有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥，抽濾除去干燥劑，減壓旋干溶劑得 5． 18 g 白色固體 2a，產(chǎn)率為 82%。
2 產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征
產(chǎn)物2a: 1 － 三氟甲基 －1，2 － 苯碘酰 －3 － ( 1H) － 酮，白色固體，熔點(diǎn)為 122． 6 ℃。
核磁共振譜:1H NMR ( 300 MHz，CDCl3) δ = 7． 28 ～ 7． 89( m，3H) ，8． 46 ～ 8． 52 ( m，1H) ;13C NMR ( 75 MHz，CDCl3)δ = 107． 4 ( q，JC，F(xiàn)= 380． 2 Hz; CF3) ，114． 9 ( q，JC，F(xiàn)= 1． 3 Hz;CI) ，127． 5 ( q，JC，F(xiàn)= 3． 1 Hz，CH ortho to CI) ，132． 0 ( s; CHand CCO2) ，133． 9，135． 8 ( CH) ，165． 9 ( CO) 。從核磁共振氫譜來看，苯環(huán)上有四個(gè)氫原子，靠近羰基一側(cè)苯環(huán)上的一個(gè)氫由于受到羰基的影響，化學(xué)位移出現(xiàn)在較低場(chǎng)，且受到苯環(huán)鄰位上氫的偶合裂分，裂分為多重峰。另外苯環(huán)上的三個(gè)氫離羰基相對(duì)較遠(yuǎn)，受羰基的影響較小，化學(xué)位移出現(xiàn)在 7． 28 ～7． 89 之間，且相互偶合裂分為多重峰。從核磁共振碳譜來看，在低場(chǎng)區(qū)域羰基碳的化學(xué)位移為 165． 9，另外，由于受到氟原子的影響，CF3的碳原子會(huì)裂分 4 重峰，靠近 CF3的苯環(huán)上碳原子也會(huì)受到氟原子的影響發(fā)生裂分。
紅外光譜: IR 3621，3018，1660，1563，1444，1316，1220，1213，1158，1077 cm－ 1。從紅外光譜來看，很明顯羰基伸縮振動(dòng)峰為 1660 cm－ 1，碳 － 氟鍵的伸縮振動(dòng)在 1250 ～1050 cm－ 1。
元 素 分 析: C8H4F3IO2( 316． 02 ) : C 30． 41， H 1． 28，O 10． 13，I 40． 16; found: C 30． 49，H 1． 35，O 10． 38，I 40． 30。從元素分析的結(jié)果來看，與目標(biāo)化合物各原子所占的比例基本吻合。
3 結(jié) 論
采用“一鍋法”合成了親電性的高價(jià)碘三氟甲基化試劑，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了熔點(diǎn)測(cè)定和及結(jié)構(gòu)表征。該反應(yīng)省去了中間產(chǎn)物的繁瑣分離，具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)物易分離、條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，且產(chǎn)率有所提高。
參考文獻(xiàn)
［1］ Ma，J． ，Cahard，D． Asymmetric Fluorination，Trifluoromethylation，and Perfluoroalkylation Reactions ［J］． Chem． Rev． ，2004，104:6119 － 6146．
［2］ Eisenberger，P． ，Gischig，S． Togni，A． Novel 10 － I －3 HypervalentIodine － Based Compounds for Electrophilic Trifluoromethylation ［J］．Chem． Eur． J． ，2006，12: 2579 － 2586．
［3］ Kieltsch，I． ，Eisenberger，P． ，Togni，A． Mild Electrophilic Triflu-oromethylation of Carbon － and Sulfur － Centered Nucleophiles by aHypervalent Iodine ( III ) － CF3Reagent ［J］． Angew． Chem． Int．Ed． ，2007，119: 768 － 771．
［4］ Stanek，K． ，Koller，R． ，Togni，A． Reactivity of a 10 － I － 3 Hyper-valent Iodine Trifluoromethylation Reagent with Phenols ［J］． J． Org．Chem． ，2008，73: 7678 － 7685．
［5］ Liu，T． ，Shen，Q． Copper － Catalyzed Trifluoromethylation of Aryl andVinyl Boronic Acids with An Electrophilic Trifluoromethylating Reagent［J］． Org． Lett． ，2011，13: 2342 －2345．
來源：中國(guó)化學(xué)試劑網(wǎng)
