一种由膦配体控制的去氟氢化合成杂环取代多氟芳烃的方法
【专利摘要】本发明公开了一种由膦配体控制的去氟氢化合成杂环取代多氟芳烃的方法，属于化工技术领域。本办法以廉价的杂环取代的全氟芳烃为原料，使用高氢含量且无毒的乙醇取代传统硅烷作为氢源，通过膦配体控制有选择的获取单氟取代产物或者双氟取代产物。本发明方法不仅为现代工业领域提供了潜在的新型原料，而且发展了该领域前沿的研究策略。
【专利说明】
-种由麟配体控制的去氣氨化合成杂环取代多氣芳轻的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种由麟配体控制的去氣氨化合成杂环取代多氣芳控的方法，属于化 工技术领域。
【背景技术】
[0002] 在过去的数十年里，科学家们展示了氣有机化合物在很多化学与现代生活领域扮 演着越来越重要的地位。然而随着含氣物质需求量越来也大，合成有机氣化物的方法却越 来越难W满足。一些简单的氣代芳控化合物已经可W大规模合成。但是在特殊位置氣取代 的芳控化合物大规模合成的时候，却受到了含氣切块性质的限制，并且及其依赖于寻找到 合适的合成方法。通过C-F键活化的方法，由全氣芳控合成少氣芳控一直是一个很不错的途 径。当前的研究表明在运其中去氣氨化被认为是一种有发展前途的合成少氣芳控的方法。 去氣氨化一般包括两个步骤:第一步:在相应位置通过过渡金属催化选择性C-F键活化。第 二步:通过氨氣转化从而生成C-H键。目前，硅烷(RsSiH)已经作为氨源被广泛地应用到去氣 氨化中。但是，昂贵的价值与苛刻的储存条件一直制约它的发展。
[0003] 杂环(例如化晚，哇嘟，哇喔嘟）取代的含氣芳控作为重要的结构单元已经被广泛 地应用到了发光材料中。在2013年，张新刚团队报道了第一例钮催化的含氮杂环取代的全 氣芳控与S乙基硅烷的邻位选择性C-F键活化。该方法虽然提供了一种有效简易的路径合 成少氣芳控，然而他所展示的方法仅仅局限于单氣去氣氨化产物的合成，运可能源于他们 所选中的金属催化剂的中间体氨化不稳定的缘故。因此，利用邻近金属钮的锭元素可能是 一种有效的途径。尽管氨化锭与锭娃化合物催化的去氣氨化反应已经被报道，但是如何找 到一种廉价而且易于操作的氨源、通过锭配合物催化去氣氨化反应，W获得不仅包括单去 氣氨化的产物、也包括双去氣氨化产物是非常有必要的。
[0004] 乙醇由于其独特的性质一直受到广泛地关注，例如高储氨量和无毒性。在借氨反 应历程中，通过过渡金属催化，乙醇被夺氨之后形成相应的酬，同时形成过渡金属氨化物， 是去氣氨化机理中重要的催化中间体或者前体。然而，本申请发明人W商业途径购买的锭 配合物（[Cp*RhCh]2, [(COD)RhClW作为催化剂摸索去氣氨化的最佳反应条件，具体是：W 2-全氣苯基化晚作为反应模型底物、联棚酸频哪醇醋作为氣原子的捕捉剂添加到反应体系 中，W乙醇或者混合溶液（甲苯/乙醇= 4:1)作为反应溶液，却并没有获得目标产物。
[0005] 因此，如何有选择性地获取单去氣氨化产物或者双去氣氨化产物并取得较高的产 率是目前急需解决的问题。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种杂环(例如化晚，哇嘟，哇喔嘟)取代的含氣 芳控的去氣氨化的简易方法，是通过麟配体进行控制。
[0007] 所述杂环取代的含氣芳控为化合物1或者化合物3:
[0008
[0009] 其中R = C出或者Cl，R' =N(CH3)2、0C出、H或者F，X为CH或者N。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述产物为单氣去氣氨化产物，是由化合物1反应生 成化合物3,用的麟配体为S叔下基麟四氣棚酸盐(tBu3P-HBF4)、S环己基麟(P切3)、2-二环 己基憐-2,4,6-S异丙基联苯(X-Phos)或者2-双环己基麟-2'，6-二甲氧基联苯(S-Phos)。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，所述产物为双去氣氨化产物，是由化合物1反应生成 化合物4或者由化合物3反应生成化合物4,用的麟配体为1,1-双(二苯基麟)二茂铁(DPPF)、 1,2-双（二苯基麟）乙烧(DPPE)U ,3-双（二苯基麟）丙烷(DPPP)U ,2-双（二苯基麟基）苯 (DPPBz)或者4，5-双(二苯基麟)-9，9-二甲氧杂蔥(Xant-phos)。
[0012] 立女货扣的一放]立施古才出航冰从A物I/L的结构式如下.
[0013；
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所述方法，是将底物（杂环取代的含氣芳控）、（1,5- 环辛二締)氯锭（I)二聚物（[(COD)化Cl]2)、麟配体、1,2-双仁苯基麟）乙烧(Bspim)、四氣 棚酸银(AgBF4)、乙酸钟化OAc)混合，抽真空，在氮气的保护下，加入甲苯与乙醇的混合溶 剂，加热反应，停止反应后冷却至室溫，萃取、提纯得到目标产物。
[0015] 所述AgBF4的作用是作为促进反应的添加剂，使催化剂变成离子型催化剂，催化中 心更易与底物结合。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，相对于底物而言，[(COD)化Cl]2含量5mol%、麟配体 10mol%、B2pin2 2当量、AgBF4 10mol%、K0Ac 2当量。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，所述方法是按照每〇.25mol底物中，加入5mol% [(C0D)化Cl]2、10mol%DP阳、2当量的B2pin2、10mol%的A浊F4、2当量的K0Ac，抽真空，换氮 气S次，在氮气保护下，快速加入甲苯与乙醇的混合溶剂2mL，然后封管。将体系加热至90 °C，反应过夜。停止反应，冷却至室溫。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，所述甲苯与乙醇的混合溶剂中，甲苯与乙醇的体积 比为 2:1-8:1。
[0019] 在本发明的一种实施方式中，所述甲苯与乙醇的混合溶剂中，甲苯与乙醇的体积 比为4:1。
[0020] 在本发明的一种实施方式中，所述方法是在Schle址瓶中进行。
[0021] 在本发明的一种实施方式中，所述加热反应是在90°C反应过夜。
[0022] 在本发明的一种实施方式中，所述萃取、提纯是指在反应后的体系中加入水洗涂， 再分=次加入乙酸乙醋萃取，分液，分离，将有机层合并，用饱和食盐水洗涂，无水硫酸儀干 燥，过滤，浓缩，再用硅胶柱层析(乙酸乙醋:石油酸= 1:100)分离提纯目标产物。
[0023] 本发明还要求按照上述方法得到的产物W及所述产物在材料领域的应用。
[0024] 本发明的有益效果：
[0025] 本办法W廉价的杂环取代的全氣芳控为原料，使用高氨含量且无毒的乙醇取代传 统硅烷作为氨源，通过麟配体控制有选择的获取单氣取代产物或者双氣取代产物。运其中 的一些产物通过常规的方法难W合成，另一些产物的合成也需要付出昂贵的代价。不仅为 现代工业领域提供了潜在的新型原料，而且发展了该领域前沿的研究策略。
【附图说明】
[0026] 图1:锭配合物催化选择性去氣氨化的机理图；
[0027] 图2:含氮杂环取代的多氣芳控原料；
[0028] 图3:单去氣氨化的底物拓展反应；
[0029] 图4:单去氣氨化反应产物；
[0030] 图5:双去氣氨化反应；
[0031 ]图6:双去氣氨化反应产物；
[0032] 图7:四种物质的巧光发射谱图。
【具体实施方式】：
[0033] 实施例1:
[0034] 对于锭催化去氣氨化，发明人提出猜想（图1):乙醇作为氨源，通过借氨反应，乙醇 上的氨转移至金属锭，形成金属锭氨化物。锭氨化物再作为去氣氨化的催化中间体，完成去 氣氨化反应。在此期间，通过配体的控制，有选择性的获得单氣去氣氨化产物或者双去氣氨 化产物。
[0035] 因此，选用商业途径购买的锭配合物（[Cp*化Cl2]2，[ (COD)RhClW作为催化剂来 摸索去氣氨化的最佳反应条件。2-全氣苯基化晚作为反应模型底物。联棚酸频哪醇醋作为 氣原子的捕捉剂被添加到反应体系中。乙醇作为反应溶液，反应溫度设置在90°C，反应时间 为12h。（表1，第1和4)，然而反应并没有获得目标产物。接着，发明人将反应溶液改成混合溶 液（甲苯/乙醇= 4:1)之后，仍然没有获得想要的结果。发明人推测加入乙酸钟有可能会增 强锭配合物催化C-F键活化的能力，有助于该反应的进行。反应结果(表1，第2和5)显示，当 [(C0D)RhCl]2作为催化剂时，目标产物分离收率为22%。为了考察联棚酸频哪醇醋在反应 中所起到的作用(表1，第6)，发明人尝试了没有联棚酸频哪醇醋参与的反应(表1，第7)，结 果发现反应结束之后没有获得目标产物，运说明联棚酸频哪醇醋作为氣原子的捕捉剂在反 应中起到了至关重要的地位。
[0036] 为了能达到有选择性的获取单去氣氨化产物或者双去氣氨化产物，发明人对不同 的麟配体进行了筛选。使用单齿麟配体巧U3P-皿F4，PCy3，X-地OS，S-phos时，虽然产率不高， 但是运类麟配体的使用能够有效地获得单氣去氣氨化产物。（表1，第9、10、11、12)使用双齿 麟配体0??。、0??6、0???、0??化^曰11*可11〇3时，同时可^获得高产率的单去氣氨化产物(表 1，第14)，也可W获得高产率的双去氣氨化产物(表1，第17)。运表明大位阻的双齿麟配体有 利于该去氣氨化历程。同时，运也说明可W通过调节麟配体选择性获得去氣氨化产物。 [0037]表1反应条件的优化
[00；
[00；
[004u」 具甲，化应杀 1 午刃：化曾物la(U.25mmoij、化pimU.U当重j、AgBK4(U.U25mmoij、 K0Ac(2.0当量）、solvent(2.0mL)，在化环境中进行；[b]通过色谱柱分离得到的分离产率； k]代表不添加催化剂;通过过柱子分离出产物，称重得到分离产物的质量ml,再通过理论 计算，W百分之一百转化获得的产物质量为m2,产率=ml/m2。
[0041] 实施例2:单去氣氨化
[0042] 在探索了反应条件之后，发明人使用该条件对反应的适用性进行了考察。
[0043] 首先合成了一系列的含氮杂环取代的多氣芳控，如图2所示。
[0044] WDPPE作为配体，对单去氣氨化反应进行了研究（图3)。其中反应条件如下：化合 物 l(0.25mmol)、[(C0D)I?hCl]2(0.0125mmol)、DPW(0.025mmol)、AgW^0.025mmol)j2pin2 (0.5mmol)、K0Ac(0.5mmol)、溶剂（甲苯：乙醇= 4:l)2.0mL。
[0045] 结果发现具有全氣苯取代的底物可W分离获得较高产率的目标产物（图4的3a、 3曰'、36、3(：、3邑、化、3^31)。其中313、3(3，在化晚环邻位有(：-乂((：^)存在的情况下，反应依旧 保持良好的产率。当化晚环邻位取代换成C-Cl键时，C-Cl键同时也被活化转换成C-H键。与 此有别的是，当C-Cl键出现在苯环上却完整的保留下来了。当全氣苯对位被取代基取代之 后的底物（图4的3i)，例如取代基是氨、甲氧基、二甲氨基（图4的3d、3e、3f、3i、3 j、3m、；3n)， 分离获得的产率相比全氣苯取代底物而言普遍下降。
[0046] 实施例3:双去氣氨化
[0047] WXant-Phos作为麟配体，考察了该方法对双去氣氨化反应的适用性（图5)。其中 反应条件如下：化合物l(0.25mmol)、[(C0D)I?hCl]2(0.0125mmol)、Xant-phos(0.025mmol)、 A 浊 F4(0.0 化 mmol)、化 口1112(0.5111111〇1)、1(04。（0.5111111〇1)、溶齐1](甲苯：乙醇=4:1)2.0111^
[0048] 反应情况与单去氣氨化反应类似。值得一提的是，当使用图3中的单氣去氣氨化产 物(化合物3)作为原料获取双去氣氨化产物时，产率比图6所列产率稍高一些。
[0049] 实施例4:合成单去氣氨化产物的方法
[0050] 在一个50mL Schlenk瓶中加入[(C0D)RhCl]2(6.5mg，5mol%)、DPPE(12.5mg， IOmol % )、B2piri2( 127mg，2当量）、AgBF4(5mg，IOmol % )、K0Ac(50mg，2当量）、化合物1 (0.25mol)，抽真空，换氮气S次。在氮气保护下，快速加入甲苯与乙醇的混合溶剂2mL (1.6mL甲苯，0.4mL乙醇），然后封管。将体系加热至90°C反应过夜。停止反应，冷却至室溫。 向体系中加入水洗涂，再分S次加入乙酸乙醋萃取，分液，分离，每次5mL。将有机层合并，用 饱和食盐水洗涂，无水硫酸儀干燥，过滤，浓缩。硅胶柱层析（乙酸乙醋:石油酸= 1:100)分 离提纯目标产物。
[0051 ]实施例5:合成双去氣氨化产物的方法
[0052] 在一个50mL Schlenk瓶中加入[(C0D)RhCl]2(6.5mg，5mol%)、Xant-phos (18 .Omg，IOmol % )、B2pin2(127mg，2当量）、AgBF4(5mg，IOmol % )、K0Ac(50mg，2当量）、化合 物1(0.25mol)，抽真空，换氮气S次。在氮气保护下，快速加入甲苯与乙醇的混合溶剂2mL。 (1.6mL甲苯，0.4血乙醇)然后封管。将体系加热至90°C反应过夜。停止反应，冷却至室溫。向 体系中加入水洗涂，再分=次加入乙酸乙醋萃取，分液，分离，每次5mL。将有机层合并，用饱 和食盐水洗涂，无水硫酸儀干燥，过滤，浓缩。硅胶柱层析（乙酸乙醋:石油酸= 1:100)分离 提纯目标产物。
[0053] 实施例6:本发明的应用
[0054] 为了展示我们运种方法潜在的应用价值，发明人合成了一系列的含氣物质In(四 氣取代），化(S氣取代），4n(双氣取代）。另外，为了更具有对比性，还合成了无氣取代的同 类物质5n(2-(4，-N，N-二甲基苯基)哇喔嘟)作为参比物。
[005引巧光分析条件:25°C下，溶解在二氯甲烧中，浓度为I(TV)VL的哇嘟衍生物的标准 发射光谱图。（激发波长为380nm)
[0化6] 巧光分析表明运四种物质的巧光量子产率排列为4 4n> 4日n> 4 3n> 4 In。同时，在相 同激发波长，溶剂与浓度下，绘制了四种物质的巧光发射谱图（图7)。从图7中，可W清晰的 看出同样条件下二氣取代与=氣取代的产物有较高的巧光发射强度。一旦运些物质有可能 被利用为某方面的巧光探针或者传感器材料，巧光强度的强弱决定了探针或者传感器的灵 敏度。一般情况下，巧光强度越强，探针或者传感器的灵敏度越高。
[0057]总之，本发明成功发展了一类W乙醇作为氨源，通过麟配体控制的锭催化的全氣 芳控的选择性去氣氨化的反应。通过调节麟配体，有目的性的获得单去氣氨化或者双去氣 氨化产物。
[005引虽然本发明已W较佳实施例公开如上，但其并非用W限定本发明，任何熟悉此技 术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范 围应该W权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1. 一种杂环取代的含氟芳烃的去氟氢化的方法，是通过膦配体进行控制； 所述杂环取代的含氟芳烃为化合物1或者化合物3:其中R=CH3或者Cl，R' =N(CH3)2、OCH3、H或者F，X为CH或者N。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产物为单氟去氟氢化产物，是由化合 物1反应生成化合物3,用的膦配体为3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产物为双去氟氢化产物，是由化合物1 反应生成化合物4或者由化合物3反应生成化合物4，用的膦配体为DPPF、DPPE、DPPP、DPPBz 或者 Xant-phos; 所述化合物4的结构式如下：4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，是将底物（杂环取代的含氟芳 烃）、[(0?)诎(：1]2、膦配体、8加11 2^88?4、1((^混合，抽真空，在氮气的保护下，加入甲苯与 乙醇的混合溶剂，加热反应，停止反应后冷却至室温，萃取、提纯得到目标产物。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，相对于底物而言，[(C0D)RhCl]2含量 5mol%、勝配体 10mol%、B2pin2 2当量、AgBF4 10mol%、K0Ac 2当量。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法是按照每0.25mol底物中，加入 5mol%[(C0D)RhCl]2、10mol%DPPE、2当量的B2pin2、10mol%的AgBF4、2当量的K0Ac，抽真 空，换氮气三次，在氮气保护下，快速加入甲苯与乙醇的混合溶剂2mL。（ 1.6mL甲苯，0.4mL乙 醇)然后封管。将体系加热至90°C，反应过夜，停止反应，冷却至室温。7. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法所述甲苯与乙醇的混合溶剂中， 甲苯与乙醇的体积比为2:1-8:1。8. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述萃取、提纯是指在反应后的体系中加 入水洗涤，再分三次加入乙酸乙酯萃取，分液，分离，将有机层合并，用饱和食盐水洗涤，无 水硫酸镁干燥，过滤，浓缩，再用硅胶柱层析（乙酸乙酯：石油醚=1:100)分离提纯目标产 物。9. 根据权利要求1-8任一所述方法得到的产物。10. 权利要求9所述产物在材料领域的应用。
【文档编号】C07D215/14GK105924384SQ201610287108
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】丁玉强, 陈建平, 黄东阳
【申请人】江南大学