以炔烃与2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷发生偶联反应制备含氟炔烃的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铜参与的炔烃与2,2_二氯-1，1，1-三氟乙烷的偶联反应，具体地 说是一种以炔烃作为亲核试剂与CF 3CHCl2发生偶联反应来制备含氟炔烃的方法。 技术背景
[0002] 由于氟原子立体效应和电子效应的特性，使得含氟有机化合物广泛的应用于医 药，农药，新材料等领域中。在这些含氟有机物中，氟氯烷烃小分子化合物作为氟化工中不 可避免产生的副产物，以其独特的性质常被用作制冷剂，洗涤剂和发泡剂等。但科学家们发 现，氟氯烷烃排放到大气中，被短波长的太阳紫外线激发后产生氯自由基，从而对臭氧层有 极强的破坏作用。因此，按照《蒙特利尔协议》，氟氯烷烃将在2030年被全面禁止使用。但 从化学角度看，这类化合物本身就含有三氟甲基等管能团，能否发展新的廉价的化学方法 使其转化为一种含氟砌块具有重要的意义。
[0003] 基于炔烃和烯烃等不饱和化合物合成高附加值的有机功能分子一直是现代有机 合成的热点。应用炔烃的反应已经应用于众多的天然产物、药物、农药、发光材料、阻燃材 料、聚合物、有机合成中间体等功能分子的合成，在现代有机合成中发挥着不可替代的作 用。而含氟炔烃由于氟的特殊性质，广泛应用在各个方面：1)氟树脂，氟橡胶等含氟聚合物 和功能材料，2)除草剂，杀虫剂及杀菌剂等含氟农用化学品，3)含氟药物，包括：麻醉剂， 各种抗癌药，抗炎镇痛药，镇静剂，抗病毒药物等等。有机氟化合物的特殊性质源于以下 四个方面：1.伪拟效应和阻断效应，2.氟原子的高电负性，3脂溶性，4.氢键。
[0004] 近几年，科学家们已经在含氟有机小分子的化学转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经被成功 应用与亲核试剂的偶联反应或与不饱和化合物的自由基加成反应。含氟氯代物由于其碳 氯键远比碳碘键或碳溴键惰性，相关的化学转化的报道极少。本发明人的实验室在这方面 取得了一些进展，但反应物局限于烯烃，酚氧，芳基硫酚。
[0005] 炔基作为活性很高的基团能够进行多种转化，Ma(Ma et al. Angew. Chem. Int. Ed 2012, 51，6227.)和 Xu (Xu et al. Org. Lett. 2013, 15, 936.)分别使用具有爆炸危险的 CF3CHNjP昂贵的CF 3CH2I作为含氟砌块实现了与炔烃的偶联反应，但是，反应条件教苛刻， 经济性较差。本发明人设想以炔烃作为亲核试剂实现其与CF 3CHCld^偶联反应来构建含氟 炔烃，但是实现这一反应具有一定的挑战性：碳氯键很惰性，即使断裂，如果产生的自由基 很容易质子化；如果产生了阴离子则很容易发生e-F消除反应。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述困难，本发明提供一种铜参与的炔烃与2,2_二氯-1，1，1-三氟乙烷 的偶联反应，即以炔烃作为亲核试剂与CF 3CHCl2发生偶联反应来制备含氟炔烃的方法。
[0007] 本发明的方法如下：在极性有机溶剂中和55°C?90°C时，在二（C2-C 8的烷基）胺 或二（C2-C4的稀基）胺存在下，炔基亚铜或Z取代炔径，2, 2-二氯-1，1，1-二氟乙烧和铜粉 发生偶联反应1?10小时获得含氟炔烃，采用更长的反应时间对反应没有影响；所述的炔 基亚铜或Z取代炔烃，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，铜粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4 的烯基）胺的摩尔比依次为：1:0. 5-20:0. 5-5:1-5。
[0008] 本方法中，采用更多的2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷或铜粉也对反应没有影响，推 荐当炔基亚铜，2, 2-二氯-1，1，1-二氟乙烧，铜粉，二（02-(]8的烧基）胺或二（C 2-〇4的稀 基）胺发生偶联反应时，摩尔比依次为1:1-5 :0-5:1-5 ;Z取代炔烃，2, 2-二氯-1，1，1-三 氟乙烧，铜粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4的烯基）胺发生偶联反应时，相应摩尔比为 1:1-5 :0-5:1-5 ;优先摩尔比为 1:1-5 :0.5-5:1-5。当 Z 取代炔烃，2,2-二氯-1，1，1-三氟 乙烷，铜粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4的烯基）胺发生偶联反应时，推荐相应摩尔比 依次为 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，含有给电子取代基或 卤素取代的芳基，含有双键、羟基、硫醚、醚、烯烷氧基、叔胺基或酯基基团的(: 3-(:24的烷基。 所述的芳基可以是苯基或萘基。所述的Z优先为C2-C 12的烷基，C2-C12的烯基，C4-(：8的环 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烃基的叔胺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为齒素，C1-C8;)^基，C ^(^烧氧基。
[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] 所述的有机极性溶剂可以是二氯甲烷，1，2-二氯乙烷，乙腈，2, 2-二氯-1，1，1-三 氟乙烷等溶剂。
[0012] 采用本发明的方法，上述的产物可以通过下述方法纯化：有机溶剂萃取、过滤、蒸 馏除去多余溶剂或经柱层析分离等得到产物。
[0013] 例如，按文献合成了炔基亚铜（炔基亚铜的合成：Theunissen et al. Synthesis2014, 46, 1157)，在二摩尔的二乙胺的存在下和DCE做溶剂时，炔基亚铜与 2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷发生偶联反应，可以以34%的收率得到炔基末端三氟乙基化的 产物。而在反应物中加入一摩尔的铜粉，可以将反应产率提高到60%。
【主权项】
1. 一种以炔烃作为亲核试剂与2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷发生偶联反应制备含氟炔 烃的方法，其特征是在极性有机溶剂中和55°C?90°C时，在二（C 2-C8的烷基）胺或二（C2-C4 的烯基）胺存在下，炔基亚铜或Z取代炔烃，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和铜粉偶联反应 1?10小时；所述的炔基亚铜或Z取代的炔烃，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，铜粉，二（C2-C8 的烷基）胺或二（C2-C4的烯基）胺的摩尔比依次为：1:0.5-20:0.5-5:1-5 ;所述的Z取代 炔烃是C1-C12的烷基，C2-C 12的烯基，芳基，含有给电子取代基或卤素取代的芳基，含有双键、 羟基、硫醚、醚、烯烷氧基、叔胺基或酯基基团的C 3-C24基；所述的芳基是苯基或萘基。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征是当炔基亚铜，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，铜 粉，二（C2-C8的烷基）胺或二（C 2-C4的烯基）胺发生偶联反应时，摩尔比依次为1:1-5: 0-5:1-5 ;当Z取代的炔烃，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷，铜粉，二（C2-C8的烷基）胺或二 (C 2-C4的烯基）胺发生偶联反应时，摩尔比依次为1:1-5 :0-5:1-5。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征是当Z取代的炔烃，2, 2-二氯-1，1，1-三氟乙烷， 铜粉，二（C2X8的烷基）胺或二（C2-C 4的烯基）胺发生偶联反应时，摩尔比依次为1:1-5 : 0.5~5:1~5〇
4. 如权利要求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. 如权利要求1所述的方法，其特征是所述的Z优先为C 2-C12的烷基，C 2-(：12的烯基， C4-C8的环烯基，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烧基硫RC 2-C12烧基，芳基硫代C2-C12烧基，甲氧苯基硫RC 1-C6烷基，N-C1-C8 烷基，N-a-C8烃基的叔胺C「(：8的烷基，C「C4烷基羧酸C 2-C12烧脂基或芳C「(；烷基羧酸 C2-C1JI脂基；其中R为齒素，C1-C8烷基，C「(： 8烷氧基。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征是所述的有机极性溶剂是二氯甲烧，1，2-二氯乙 烧，乙腈或2, 2-二氯-1，1，1-二氟乙烧。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征是所述的产物通过有机溶剂萃取、过滤、蒸馏除去 多余溶剂或经柱层析分离纯化。
【专利摘要】本发明涉及一种以炔烃与2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷发生偶联反应制备含氟炔烃的方法，具体地说在极性有机溶剂中和加热时，在仲胺存在下，炔基亚铜或Z取代炔烃，2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷和铜粉发生偶联反应获得含氟炔烃。所述的Z取代炔烃可以是烷基，烯基，芳基，含有给电子取代基或卤素取代的芳基，含有双键、羟基、硫醚、醚、烯烷氧基、叔氨基或酯基基团的烷基等。本方法用廉价的铜和二乙胺在有机极性溶剂中实现了炔烃与2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷的偶联反应。反应条件比较简单，易于操作，是一种解决氟卤烷烃污染的潜在方法。
【IPC分类】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
【公开号】CN104557448
【申请号】CN201410770656
【发明人】郭勇, 韩恩健, 陈庆云
【申请人】中国科学院上海有机化学研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月15日