一种新型烷基自由基及其制备方法与流程

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种新型烷基自由基及其制备方法。

背景技术：

自由基化学的应用潜力近些年来被化学家们所发掘，因为它独特的化学性质在有机合成化学中起到了非常重要的作用。目前，如何制备出活性更高、兼容性更前的自由基成为人们挑战的难题之一。

常规的通过氧化反应，如以有机镁试剂、有机锂试剂等有机金属试剂得到自由基的方法，存在反应条件过于苛刻、官能团容忍性弱等弊端。本发明通过氧化其他种类有机金属试剂及其衍生物得到相应自由基。以有机三氟硼酸钾盐这样一种在空气中能能够稳定存在，且在有机化学反应中反应活性较高的试剂为原料，通过对有机三氟硼酸钾盐进行氧化反应，得到相应自由基。

本专利中烷基三氟硼酸盐、氧化银和水在室温下即可高效快速地产生自由基，并被自由基捕捉剂捕获，这为自由基的形成提供了一种新型的路径。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于，提供一种新型烷基自由基及其制备方法，以烷基三氟硼酸盐、氧化银和水作为引发体系，通过自由基捕捉剂2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物捕获反应产生的自由基，从而产生一种稳定的自由基。本发明原料中的烷基三氟硼酸钾简便易得，稳定性高且无毒。本发明中自由基引发剂的制备方法，在室温下反应数分钟即可完成，快捷简便，且产率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种新型烷基自由基引发剂，其结构通式如公式(ⅰ)所示：

r-o-tmp(ⅰ)

式中，r基为

(n＝1,2,3)、中的一种，tmp基的结构为

一种新型烷基自由基的制备方法，以r-bf3k为原料，在氮气气氛下，以甲苯为溶剂，以氧化银和水引发氧化还原体系，后经tempo捕捉，产生r-o-tmp，其合成路线如公式(ⅱ)所示：

本发明的具体合成步骤如下：

1)在干净的反应器中依次加入经过计量的r-bf3k、氧化银和tempo，抽换氮气3次，在氮气流环境下向反应管中注入10ml/mmol的甲苯-水混合溶剂，密封反应器；

2)在室温下剧烈搅拌10～30分钟，停止搅拌，得到反应液；

3)用硅藻土过滤掉上述反应液中的金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤3～5次，合并滤液，旋干溶剂，通过柱层析色谱分离，即得到目标产物。

所述的r-bf3k为烷基三氟硼酸钾盐，其结构通式如公式(ⅲ)所示：

r-bf3k(ⅲ)

式中，r基为

(n＝1,2,3)、中的一种。

所述的tempo为2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物。1

所述的r-bf3k、氧化银和tempo以摩尔比1:1:1进行计量。

所述步骤1)中的甲苯-水混合溶剂，由体积比50:1的甲苯与水配成。

附图说明

图1为十三种烷基三氟硼酸盐结构式的示意图；

图2为被自由基捕捉剂tempo捕捉到的十三中烷基自由基；

图3为化合物(10)的核磁氢谱；

图4为化合物(10)的核磁碳谱；

图5为化合物(12)的核磁氢谱；

图6为化合物(12)的核磁碳谱；

图7为化合物(13)的核磁氢谱；

图8为化合物(13)的核磁碳谱；

图9为烷基三氟硼酸钾形成自由基，被自由基捕获剂tempo捕获方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明不局限于以下实施例。

实施例1：

干燥的10ml反应管中依次加入苄基三氟硼酸钾盐(19.8mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体23.5毫克，产率为95％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.33(m,5h),4.82(s,2h),1.50(m,4h),1.33(m,2h),1.25(s,6h),1.15(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ128.3,127.6,127.4,60.1,39.9,33.2,20.4,17.2,17.2；

实施例2：

干燥的10ml反应管中依次加入苯乙基三氟硼酸钾盐(21.2mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体25.3毫克，产率为97％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.18(m,5h),3.87(t,j＝6.8hz,2h),2.75(t,j＝6.8hz,2h),1.34(m,4h),1.24(m,2h),0.99(s,12h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ138.6,128.1,127.1,124.9,58.7,38.6,34.4,32.0,19.1,16.1；

实施例3：

干燥的10ml反应管中依次加入苯丙基三氟硼酸钾盐(22.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体26.1毫克，产率为95％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.20(t,j＝7.1hz,2h),7.14-7.08(m,3h),3.70(t,j＝6.3hz,2h),2.63(t,j＝7.8hz,2h),1.82-1.75(m,2h),1.47(m,1h),1.37-1.35(m,4h),1.25-1.19(m,1h),1.06(s,6h),1.04(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ142.4,128.4,128.3,125.7,59.7,39.7,33.1,32.8,30.5,20.1,17.2；

hrms(esi+):calculatedforc18h29no[m+h]276.2327,found276.2322.

实施例4：

干燥的10ml反应管中依次加入噻吩乙基三氟硼酸钾盐(21.8mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体25.4毫克，产率为95％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.13(d,j＝5.0hz,1h),6.93(d,j＝4.9hz,1h),6.84(d,j＝2.8hz,1h),3.96(t,j＝6.8hz,2h),3.05(t,j＝6.8hz,2h),1.42(m,4h),1.32(m,2h),1.11(s,12h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ141.9,126.5,125.1,123.4,59.8,53.4,39.7,33.0,29.4,20.2,17.1；

实施例5：

干燥的10ml反应管中依次加入异丁基三氟硼酸钾盐(16.4mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体20.2毫克，产率为95％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ3.56(d,j＝6.4hz,2h),1.88(m,1h),1.45(m,4h),1.33(m,2h),1.18(s,6h),1.14(s,6h),0.97(s,3h),0.95(s,3h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ83.0,59.8,39.7,33.1,28.2,20.2,19.7,19.1,17.2；

实施例6：

干燥的10ml反应管中依次加入螺[4,5]癸烷基-6-甲基三氟硼酸钾盐(25.8mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体28.2毫克，产率为92％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ3.81(q,j＝5.5,8.4hz,1h),3.59(t,j＝8.5hz,1h),1.90-1.82(m,1h),1.69-1.27(m,20h),1.21-1.12(m,8h),1.10(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ78.8,59.7,59.6,49.2,44.0,39.7,38.3,35.8,33.2,33.1,33.0,28.7,26.7,24.1,22.9,20.2,20.2,17.2；

实施例7：

干燥的10ml反应管中依次加入4-丁酸苄酯基三氟硼酸钾盐(28.4mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体32.6毫克，产率为98％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.28(m,5h),5.05(s,2h),3.69(t,j＝6.0hz,2h),2.52(t,j＝7.6hz,2h),1.91(m,2h),1.35(m,4h),1.22(m,2h),1.05(s,6h),1.00(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ172.4,135.1,128.0,127.5,127.2,74.3,65.2,58.8,38.6,32.1,30.4,23.2,19.1,16.1；

实施例8：

干燥的10ml反应管中依次加入3-戊酮基三氟硼酸钾盐(19.2mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体23.4毫克，产率为97％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ3.99(t,j＝6.0hz,2h),2.59(t,j＝6.0hz,2h),2.52(t,j＝7.2,14.4hz,2h),1.42(m,4h),1.12(m,2h),1.07(s,6h),1.05(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ209.3,71.0,58.7,40.4,38.6,36.0,31.9,19.1,16.1,6.6；

实施例:9：

干燥的10ml反应管中依次加入丙酸甲酯基三氟硼酸钾盐(24.4mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体23.1毫克，产率为95％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ4.00(t,j＝6.4hz,2h),3.70(s,3h),2.52(t,j＝6.4hz,2h),1.43(m,4h),1.26(m,2h),1.16(s,6h),1.06(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ172.3,71.6,59.8,51.6,39.7,34.0,33.0,20.0,17.2；

实施例10：

干燥的10ml反应管中依次加入2-甲基-丙酸甲酯基三氟硼酸钾盐(25.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体24.0毫克，产率为93％。(核磁氢谱如附图3，核磁碳谱如图4)

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ4.04(t,j＝7.6hz,2h),3.96(t,j＝5.6hz,2h),3.83(s,3h),2.83(q,j＝6.0,12.0hz,1h),1.56(m,4h),1.43(m,2h),1.33(s,3h),1.27(s,6h),1.20(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ175.4,77.8,60.1,51.8,39.9,39.6,33.0,20.2,17.3,14.2；

实施例11：

干燥的10ml反应管中依次加入环己基三氟硼酸钾盐(19.0mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体23.4毫克，产率为98％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ3.60(m,1h),2.05(m,2h),1.75(m,2h),1.57(d,j＝14.6hz,2h),1.46(m,4h),1.24(m,6h),1.14(s,12h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ81.7,59.6,40.3,34.5,32.9,26.0,25.1,20.3,17.4；

实施例12：

干燥的10ml反应管中依次加入环戊基三氟硼酸钾盐(17.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体21.6毫克，产率为96％。(核磁氢谱如附图5，核磁碳谱如图6)

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ4.31(q,j＝6.7,13.3hz,1h),2.00(d,j＝7.7hz,2h),1.69(m,4h),1.50(m,6h),1.34(m,2h),1.20(s,6h),1.13(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ87.2,58.5,39.2,31.7,22.4,16.3；

实施例13：

干燥的10ml反应管中依次加入叔丁基三氟硼酸钾盐(16.4mg,0.1mmol,1.0eq.)，氧化银(25.4mg,0.1mmol,1.0eq.)和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(15.6mg,0.1mmol,1.0eq.)，抽换氮气三次，在氮气流环境下向反应管中注入1.0ml甲苯和20.0μl蒸馏水，旋紧反应管盖，在室温下剧烈搅拌10分钟，反应管壁上可以清晰的看到银镜的形成。反应液首先用硅藻土过滤掉金属残渣，滤饼用乙酸乙酯洗涤三次，合并滤液，旋干溶剂后通过柱层析色谱分离得到无色油状液体20.9毫克，产率为98％。(核磁氢谱如附图7，核磁碳谱如图8)

¹hnmr(400mhz,cdcl3)1.39(m,4h),1.21(m,11h),1.05(s,6h),1.00(s,6h)；

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ59.2,41.0,35.0,29.6,20.6,17.3。