本发明属于三氟甲基化合物的合成技术领域，具体的说是涉及一种芳基三氟甲基化合物的制备方法和应用。
背景技术：
芳香三氟甲基化合物是一类重要的含氟有机物，可广泛应用于农药、医药、功能材料和染料中。传统构建CF3的方法包括采用过渡金属铜或者钯复合物进行催化，使用特定的官能团作为活化基团。尽管近几年取得了很大的进展，但是仍然存在如下缺陷：铜或者钯在药物合成中有残留；需要使用配体和过量的且昂贵的三氟甲基试剂；需要自备官能团化的前体化合物(如卤代芳烃、芳基硼酸等)。
因此，我们迫切需要一种新的芳基三氟甲基化合物的方法来克服现有技术中特别是以上所述的缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种芳基三氟甲基化合物的制备方法，以解决现有芳基三氟甲基化合物制备条件苛刻、过程复杂并且产物有催化剂残留等技术问题。
进一步地，本发明还提供该芳基三氟甲基化合物的应用。
为了实现上述发明目的，芳基三氟甲基化合物的制备方法，至少包括以下步骤：
在光照条件和碱性条件下，使化合物A和三氟甲基试剂在含有催化剂的有机溶剂体系中发生反应，获得芳基三氟甲基化合物；
其中所述化合物A的结构式如下所示：
所述化合物A结构式中的所述R为烷基、卤素、硝基、烷氧基、羟基、羧基中的一种或两种以上。
作为本发明的又一方面，本发明提供了上述本发明芳基三氟甲基化合物的制备方法制备的芳基三氟甲基化合物在医药、农药和功能材料的制备中的应用。
与现有技术相比，本发明芳基三氟甲基化合物的制备方法，反应条件简单，反应原料仅需光照、碱性条件以及催化剂的作用，即可获得芳基三氟甲基化合物，制备过程无需配体、无需前体化合物，产物无催化剂残留。
正是由于本发明芳基三氟甲基化合物的制备方法具有上述进步性，因此，其可广泛用于医药、农药和功能材料的制备，且能有效降低医药、农药和功能材料的制备经济成本，并提供了其对环境的友好性。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中所涉及的化合物及其衍生物均是按照IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)或CAS(化学文摘服务社，位于俄亥俄州哥伦布市)命名系统命名的。因此，本发明实施例中具体涉及到的化合物基团做如下阐述与说明：
关于“碳氢基团”，碳氢基团中碳原子含量的最小值和最大值通过前缀表示，例如，前缀(Ca-Cb)烷基表示任何含“a”至“b”个碳原子的烷基。因此，例如，(C1-C6)烷基是指包含一至六个碳原子的烷基。
“烷氧基”是指与一氧原子键合的直链或带有支链的、单价的、饱和脂肪链，包括但不限于如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基以及其它类似基团。(Ca-Cb)烷氧基指任何含“a”至“b”个碳原子的烷基与一氧原子键合的直链或带有支链的、单价的、饱和脂肪链。
“烷基”是指直链或带有支链的、单价的、饱和脂肪链，包括但不限于如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基以及其它类似基团。
“杂烷基”是指直链或带有支链的、单价的、与至少一个杂原子连接的饱和脂肪链，例如但不限于甲基氨基乙基或其它类似基团。
“烯基”是指带有一个或多个双键的直链或支链烃，包括但不限于如乙烯基、丙烯基以及其它类似基团。
“杂烯基”是指带有一个或多个双键的与至少一个杂原子连接的直链或支链烃，包括但不限于如乙烯基氨基乙基或其它类似基团。
“炔基”是指带有一个或多个三键的直链或支链烃，包括但不限于如乙炔基、丙炔基以及其它类似基团。
“杂炔基”是指带有一个或多个三键的与至少一个杂原子连接的直链或支链烃，包括但不限于如乙炔基、丙炔基以及其它类似基团。
“芳基”是指一种环状的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基以及其它类似基团。
“杂芳基”是指单环或多环或稠环芳香烃，其中的一个或多个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取代。如果杂芳基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂芳基包括但不限于如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、呋喃基、咪唑基、吲唑基、吲嗪基、吲哚基、异苯并呋喃基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异恶唑基、萘啶基、噁二唑基、噁嗪基、噁唑基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶[3,4-b]吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹嗪基、喹啉基、喹喔啉基、噻二唑基、噻三唑基、噻唑基、噻吩基、三嗪基、三唑基、呫吨基以及其它类似基团。
“环烷基”是指饱和的单环或多环烷基，可能与芳烃基团稠合。环烷基包括但不限于如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、茚满基、四氢化萘基以及其它类似基团。
“杂环烷基”是指饱和的单环或多环烷基，可能与一芳烃基团稠合，其中至少有一个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取替。如果杂环烷基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂环烷基包括但不限于如氮杂二环庚烷基、氮杂环丁烷基、二氢吲哚基、吗啉基、派嗪基、哌啶基、吡咯烷基、四氢呋喃基、四氢喹啉基、四氢吲唑基、四氢吲哚基、四氢异喹啉基、四氢吡喃基、四氢喹喔啉基、四氢噻喃基、噻唑烷基、硫代吗啉基、噻吨基、噻恶烷基以及其它类似基团。
“环烯基”指不饱和的，带有一个或多个双键的单环或多环烯基，可能与芳烃基团稠合，包括但不限于环乙烯基、环丙烯基或其它类似基团。
“杂环烯基”指不饱和的，带有一个或多个双键的单环或多环烯基，可能与芳烃基团稠合，其中至少有一个碳原子被如氮、氧或硫等杂原子取替。如果杂环烷基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。
“环炔基”指不饱和的，带有一个或多个三键的单环或多环炔基，可能与芳烃基团稠合，包括但不限于环乙炔基、环丙炔基或其它类似基团。
“杂环炔基”指不饱和的，带有一个或多个三键的单环或多环炔基，可能与芳烃基团稠合，其中至少有一个碳原子被如氮、氧或硫等杂原子取替。如果杂环烷基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。
本发明实施例提供一种芳基三氟甲基化合物的制备方法，至少包括以下步骤：
在光照条件和碱性条件下，使化合物A和三氟甲基试剂在含有催化剂的有机溶剂体系中发生反应，获得芳基三氟甲基化合物；
其中所述化合物A的结构式如下所示：
所述化合物A结构式中的所述R为烷基、卤素、硝基、烷氧基、羟基、羧基中的一种或两种以上。
下面对本发明芳基三氟甲基化合物的制备方法做进一步详细的解释说明。
本发明的光照条件中，优选的光波波长为430nm-550nm，在该波长的光波照射下，可以无需过渡金属铜或者钯复合物的催化，也不需要使用特定官能团作为活化基团。
本发明需要采用碱试剂形成碱性条件。优选地，所述碱试剂为有机碱或者无机碱。有机碱或者无机碱均能形成有效的碱性环境，为合成芳基三氟甲基化合物提供碱性氛围。
更为优选地，所述有机碱为胺类有机碱。
更进一步优选地，所述胺类有机碱为三乙胺、二异丙基乙基胺、四甲基乙二胺中的至少一种。
优选地，所述无机碱为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、焦磷酸钾甲醇钠、乙醇钠、乙基硫醇钠中的至少一种。无机碱为弱碱，弱碱条件下有利于反应的进行。
优选地，所述化合物A结构式中的烷基为C1-C20烷基。所述卤素为氟、氯、溴、碘中的任一种。
优选地，所述三氟甲基试剂为结构式如下所述中的任一种：
CF3SO2Cl、
优选地，所述催化剂为吖啶盐中的任一种，或者为钌催化剂中的任一种。采用吖啶盐或者钌催化剂作为催化剂，反应结束时，催化剂在反应目标产物中无残留。
优选地，所述吖啶盐为结构式如下所述中的任一种：
优选地，所述钌催化剂为结构式如下所述中的任一种：
优选地，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、甲醇、乙醇、1,4-二氧六环、四氢呋喃、二甲基亚砜(DMSO)中的任一种。对于本领域普通技术人员而言，根据本申请所述反应和公开的内容可以很容易的选择其它可以替代的溶剂。在一实施例中，所加入的有机溶剂的量，以能够完全溶解反应原料即可。
优选地，所述反应体系中，所述化合物A、三氟甲基试剂、催化剂的摩尔比为1000：(1000-4000)：(1-50)。
在上述反应原料配比及光照条件作用下，使得上述反应体系所适用的反应温度范围为0-80℃。
为了进一步提高反应效率，在一实施例中，上述反应体系的反应温度为20～25℃。
在另一实施例中，上述反应体系的反应温度为22～25℃。在各优选反应的温度的环境中反应的时间应当使得上述反应物充分反应，如反应时间可以是6-48小时，或更长反应时间。
本发明芳基三氟甲基化合物的制备方法，反应条件简单，反应原料仅需光照、碱性条件以及催化剂的作用，即可获得芳基三氟甲基化合物，制备过程无需配体、无需前体化合物，产物无催化剂残留。
另一方面，基于上文所述的芳基三氟甲基化合物及其制备方法，由于其具有独特的化学性质及生物活性，将其引入有机化合物中时可以显著地改变化合物的偶极矩、极性，亲脂性以及化学和代谢稳定性，因此，该芳基三氟甲基化合物可以广泛应用于医药、农药、功能材料的制备中。具体如，用于治疗抑郁症药物的氟西汀、用于治疗艾滋病药物的依非韦伦、用于治疗关节炎药物的塞来昔布以及用于抗肿瘤药物的索拉菲尼药物中。
现结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种4-三氟甲基苯酚的制备方法。该4-三氟甲基苯酚的结构式如下分子结构式I1所示：
其制备步骤如下：
向干燥、洁净的反应容器中，加入1mmol苯酚、2mmol CF3SO2Cl、2mL的MeCN、2mmol K2HPO4，同时加入0.05mmol的吖啶盐在白光照射下，搅拌24h。
反应结束后，反应也倾入水中，乙酸乙酯萃取，反复萃取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩有机相，得粗产物，柱层析分离，得到纯化物，产物为无色液体，产率87％。
相关表征分析，其结果为：13C NMR(CDCl3,200MHz,ppm)delta 157.8,127.3,123.9(q,1J＝360.0Hz),123.0(q,1J＝48.0Hz),115.4；19FNMR(376MHz,CDCl 3)δ(ppm):-62.7(3F,s)；MS(ESI-):161。
该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I1。
实施例2
本实施例提供一种1,4-二甲氧基-2-三氟甲基-苯的制备方法。该1,4-二甲氧基-2-三氟甲基-苯的结构式如下分子结构式I2所示：
其制备过程如下：
向干燥、洁净的反应容器中，加入1mmol 1,4-二甲氧基苯、4mmol CF3SO2Cl、2mL的MeCN、2mmol K2HPO4，同时加入0.05mmol的钌催化剂在白光照射下，搅拌36h。
反应结束后，反应液倒入水中，乙酸乙酯萃取，萃取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩有机相，得粗产物，对所述粗产物进行柱层析分离，得到纯化物，产物为白色固体，产率为79％。
将制备的产物I2进行表征数据分析，其结果为：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):7.12(s,1H),7.02(d，1H),6.94(d,1H),3.86(s,3H),3.80(s,3H).19FNMR(376MHz,CDCl3)δ(ppm):-62.9(3F,s)；MS(ESI+):207。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I2。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。