以炔烴與2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)制備含氟炔烴的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種銅參與的炔烴與2,2_二氯-1，1，1-三氟乙烷的偶聯(lián)反應(yīng)，具體地 說是一種以炔烴作為親核試劑與CF 3CHCl2發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)來制備含氟炔烴的方法。 技術(shù)背景
[0002] 由于氟原子立體效應(yīng)和電子效應(yīng)的特性，使得含氟有機(jī)化合物廣泛的應(yīng)用于醫(yī) 藥，農(nóng)藥，新材料等領(lǐng)域中。在這些含氟有機(jī)物中，氟氯烷烴小分子化合物作為氟化工中不 可避免產(chǎn)生的副產(chǎn)物，以其獨(dú)特的性質(zhì)常被用作制冷劑，洗滌劑和發(fā)泡劑等。但科學(xué)家們發(fā) 現(xiàn)，氟氯烷烴排放到大氣中，被短波長(zhǎng)的太陽紫外線激發(fā)后產(chǎn)生氯自由基，從而對(duì)臭氧層有 極強(qiáng)的破壞作用。因此，按照《蒙特利爾協(xié)議》，氟氯烷烴將在2030年被全面禁止使用。但 從化學(xué)角度看，這類化合物本身就含有三氟甲基等管能團(tuán)，能否發(fā)展新的廉價(jià)的化學(xué)方法 使其轉(zhuǎn)化為一種含氟砌塊具有重要的意義。
[0003] 基于炔烴和烯烴等不飽和化合物合成高附加值的有機(jī)功能分子一直是現(xiàn)代有機(jī) 合成的熱點(diǎn)。應(yīng)用炔烴的反應(yīng)已經(jīng)應(yīng)用于眾多的天然產(chǎn)物、藥物、農(nóng)藥、發(fā)光材料、阻燃材 料、聚合物、有機(jī)合成中間體等功能分子的合成，在現(xiàn)代有機(jī)合成中發(fā)揮著不可替代的作 用。而含氟炔烴由于氟的特殊性質(zhì)，廣泛應(yīng)用在各個(gè)方面：1)氟樹脂，氟橡膠等含氟聚合物 和功能材料，2)除草劑，殺蟲劑及殺菌劑等含氟農(nóng)用化學(xué)品，3)含氟藥物，包括：麻醉劑， 各種抗癌藥，抗炎鎮(zhèn)痛藥，鎮(zhèn)靜劑，抗病毒藥物等等。有機(jī)氟化合物的特殊性質(zhì)源于以下 四個(gè)方面：1.偽擬效應(yīng)和阻斷效應(yīng)，2.氟原子的高電負(fù)性，3脂溶性，4.氫鍵。
[0004] 近幾年，科學(xué)家們已經(jīng)在含氟有機(jī)小分子的化學(xué)轉(zhuǎn)化方面取得了一系列的成果。 例如，CF 3CH2I,BrCF2P (O) OR，BrCF2CH = CH2,C4F9ICF3I等含氟碘代物和溴代物也已經(jīng)被成功 應(yīng)用與親核試劑的偶聯(lián)反應(yīng)或與不飽和化合物的自由基加成反應(yīng)。含氟氯代物由于其碳 氯鍵遠(yuǎn)比碳碘鍵或碳溴鍵惰性，相關(guān)的化學(xué)轉(zhuǎn)化的報(bào)道極少。本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)室在這方面 取得了一些進(jìn)展，但反應(yīng)物局限于烯烴，酚氧，芳基硫酚。
[0005] 炔基作為活性很高的基團(tuán)能夠進(jìn)行多種轉(zhuǎn)化，Ma(Ma et al. Angew. Chem. Int. Ed 2012, 51，6227.)和 Xu (Xu et al. Org. Lett. 2013, 15, 936.)分別使用具有爆炸危險(xiǎn)的 CF3CHNjP昂貴的CF 3CH2I作為含氟砌塊實(shí)現(xiàn)了與炔烴的偶聯(lián)反應(yīng)，但是，反應(yīng)條件教苛刻， 經(jīng)濟(jì)性較差。本發(fā)明人設(shè)想以炔烴作為親核試劑實(shí)現(xiàn)其與CF 3CHCld^偶聯(lián)反應(yīng)來構(gòu)建含氟 炔烴，但是實(shí)現(xiàn)這一反應(yīng)具有一定的挑戰(zhàn)性：碳氯鍵很惰性，即使斷裂，如果產(chǎn)生的自由基 很容易質(zhì)子化；如果產(chǎn)生了陰離子則很容易發(fā)生e-F消除反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述困難，本發(fā)明提供一種銅參與的炔烴與2,2_二氯-1，1，1-三氟乙烷 的偶聯(lián)反應(yīng)，即以炔烴作為親核試劑與CF 3CHCl2發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)來制備含氟炔烴的方法。
[0007] 本發(fā)明的方法如下：在極性有機(jī)溶劑中和55°C?90°C時(shí)，在二（C2-C 8的烷基）胺 或二（C2-C4的稀基）胺存在下，炔基亞銅或Z取代炔徑，2, 2-二氯-1，1，1-二氟乙燒和銅粉 發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)1?10小時(shí)獲得含氟炔烴，采用更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)沒有影響；所述的炔 基亞銅或Z取代炔烴，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，銅粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4 的烯基）胺的摩爾比依次為：1:0. 5-20:0. 5-5:1-5。
[0008] 本方法中，采用更多的2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷或銅粉也對(duì)反應(yīng)沒有影響，推 薦當(dāng)炔基亞銅，2, 2-二氯-1，1，1-二氟乙燒，銅粉，二（02-(]8的燒基）胺或二（C 2-〇4的稀 基）胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，摩爾比依次為1:1-5 :0-5:1-5 ;Z取代炔烴，2, 2-二氯-1，1，1-三 氟乙燒，銅粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4的烯基）胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，相應(yīng)摩爾比為 1:1-5 :0-5:1-5 ;優(yōu)先摩爾比為 1:1-5 :0.5-5:1-5。當(dāng) Z 取代炔烴，2,2-二氯-1，1，1-三氟 乙烷，銅粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4的烯基）胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，推薦相應(yīng)摩爾比 依次為 1:1-5 :0. 5-5:1-5。
[0009]上述的Z取代基可以是C1-C12的烷基，C2-C12的烯基，芳基，含有給電子取代基或 鹵素取代的芳基，含有雙鍵、羥基、硫醚、醚、烯烷氧基、叔胺基或酯基基團(tuán)的(: 3-(:24的烷基。 所述的芳基可以是苯基或萘基。所述的Z優(yōu)先為C2-C 12的烷基，C2-C12的烯基，C4-(：8的環(huán) 烯基，C1-C 12烷氧基取代的C2-C12烷基，C2-C6烯基取代的C ^C12烷基，苯基，R取代的苯基， C1-C12烷基硫代C 2-C12烷基，芳基硫代C 2-C12烷基，甲氧苯基硫代C ^C6烷基，N-C i-Q烷基， N-C1-C8烴基的叔胺C i-Q的烷基，C i-c;烷基羧酸C 2-c12烷脂基或芳C i-c;烷基羧酸C 2-(：12烷 脂基等。其中R為齒素，C1-C8;)^基，C ^(^燒氧基。
[0010] 所述的二（C2-C8的烷基）胺或二（C2-C 4的烯基）胺可以是二乙胺，二烯丙基胺， N，N'-二甲基乙二胺，四甲基乙二胺等。
[0011] 所述的有機(jī)極性溶劑可以是二氯甲烷，1，2-二氯乙烷，乙腈，2, 2-二氯-1，1，1-三 氟乙烷等溶劑。
[0012] 采用本發(fā)明的方法，上述的產(chǎn)物可以通過下述方法純化：有機(jī)溶劑萃取、過濾、蒸 餾除去多余溶劑或經(jīng)柱層析分離等得到產(chǎn)物。
[0013] 例如，按文獻(xiàn)合成了炔基亞銅（炔基亞銅的合成：Theunissen et al. Synthesis2014, 46, 1157)，在二摩爾的二乙胺的存在下和DCE做溶劑時(shí)，炔基亞銅與 2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，可以以34%的收率得到炔基末端三氟乙基化的 產(chǎn)物。而在反應(yīng)物中加入一摩爾的銅粉，可以將反應(yīng)產(chǎn)率提高到60%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以炔烴作為親核試劑與2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)制備含氟炔 烴的方法，其特征是在極性有機(jī)溶劑中和55°C?90°C時(shí)，在二（C 2-C8的烷基）胺或二（C2-C4 的烯基）胺存在下，炔基亞銅或Z取代炔烴，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和銅粉偶聯(lián)反應(yīng) 1?10小時(shí)；所述的炔基亞銅或Z取代的炔烴，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，銅粉，二（C2-C8 的烷基）胺或二（C2-C4的烯基）胺的摩爾比依次為：1:0.5-20:0.5-5:1-5 ;所述的Z取代 炔烴是C1-C12的烷基，C2-C 12的烯基，芳基，含有給電子取代基或鹵素取代的芳基，含有雙鍵、 羥基、硫醚、醚、烯烷氧基、叔胺基或酯基基團(tuán)的C 3-C24基；所述的芳基是苯基或萘基。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是當(dāng)炔基亞銅，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，銅 粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4的烯基）胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，摩爾比依次為1:1-5: 0-5:1-5 ;當(dāng)Z取代的炔烴，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，銅粉，二（C2-C8的烷基）胺或二 (C 2-C4的烯基）胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，摩爾比依次為1:1-5 :0-5:1-5。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是當(dāng)Z取代的炔烴，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷， 銅粉，二（C2X8的烷基）胺或二（C2-C 4的烯基）胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，摩爾比依次為1:1-5 : 0.5~5:1~5〇
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的二（C2-C8的烷基）胺或二（C2-C 4的烯基） 胺是二乙胺，二烯丙基胺，N，N'-二甲基乙二胺或四甲基乙二胺。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的Z優(yōu)先為C 2-C12的烷基，C 2-(：12的烯基， C4-C8的環(huán)烯基，C ^C12烷氧基取代的C 2-C12烷基，C 2-C6烯基取代的C ^C12烷基，苯基，R取代 的苯基,C1-C12燒基硫RC 2-C12燒基，芳基硫代C2-C12燒基，甲氧苯基硫RC 1-C6烷基，N-C1-C8 烷基，N-a-C8烴基的叔胺C「(：8的烷基，C「C4烷基羧酸C 2-C12燒脂基或芳C「(；烷基羧酸 C2-C1JI脂基；其中R為齒素，C1-C8烷基，C「(： 8烷氧基。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的有機(jī)極性溶劑是二氯甲燒，1，2-二氯乙 燒，乙腈或2, 2-二氯-1，1，1-二氟乙燒。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的產(chǎn)物通過有機(jī)溶劑萃取、過濾、蒸餾除去 多余溶劑或經(jīng)柱層析分離純化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以炔烴與2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)制備含氟炔烴的方法，具體地說在極性有機(jī)溶劑中和加熱時(shí)，在仲胺存在下，炔基亞銅或Z取代炔烴，2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷和銅粉發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)獲得含氟炔烴。所述的Z取代炔烴可以是烷基，烯基，芳基，含有給電子取代基或鹵素取代的芳基，含有雙鍵、羥基、硫醚、醚、烯烷氧基、叔氨基或酯基基團(tuán)的烷基等。本方法用廉價(jià)的銅和二乙胺在有機(jī)極性溶劑中實(shí)現(xiàn)了炔烴與2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷的偶聯(lián)反應(yīng)。反應(yīng)條件比較簡(jiǎn)單，易于操作，是一種解決氟鹵烷烴污染的潛在方法。
【IPC分類】C07C67-287, C07C43-17, C07C319-20, C07C43-225, C07C323-20, C07C211-48, C07C22-08, C07C17-266, C07C33-42, C07C25-24, C07C41-22, C07C21-22, C07C29-62, C07C22-02, C07C69-78, C07C209-68, C07C67-293
【公開號(hào)】CN104557448
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410770656
【發(fā)明人】郭勇, 韓恩健, 陳慶云
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日