一種由膦配體控制的去氟氫化合成雜環(huán)取代多氟芳烴的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由膦配體控制的去氟氫化合成雜環(huán)取代多氟芳烴的方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。本辦法以廉價(jià)的雜環(huán)取代的全氟芳烴為原料，使用高氫含量且無毒的乙醇取代傳統(tǒng)硅烷作為氫源，通過膦配體控制有選擇的獲取單氟取代產(chǎn)物或者雙氟取代產(chǎn)物。本發(fā)明方法不僅為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域提供了潛在的新型原料，而且發(fā)展了該領(lǐng)域前沿的研究策略。
【專利說明】
-種由麟配體控制的去氣氨化合成雜環(huán)取代多氣芳輕的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種由麟配體控制的去氣氨化合成雜環(huán)取代多氣芳控的方法，屬于化 工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過去的數(shù)十年里，科學(xué)家們展示了氣有機(jī)化合物在很多化學(xué)與現(xiàn)代生活領(lǐng)域扮 演著越來越重要的地位。然而隨著含氣物質(zhì)需求量越來也大，合成有機(jī)氣化物的方法卻越 來越難W滿足。一些簡單的氣代芳控化合物已經(jīng)可W大規(guī)模合成。但是在特殊位置氣取代 的芳控化合物大規(guī)模合成的時(shí)候，卻受到了含氣切塊性質(zhì)的限制，并且及其依賴于尋找到 合適的合成方法。通過C-F鍵活化的方法，由全氣芳控合成少氣芳控一直是一個(gè)很不錯(cuò)的途 徑。當(dāng)前的研究表明在運(yùn)其中去氣氨化被認(rèn)為是一種有發(fā)展前途的合成少氣芳控的方法。 去氣氨化一般包括兩個(gè)步驟:第一步:在相應(yīng)位置通過過渡金屬催化選擇性C-F鍵活化。第 二步:通過氨氣轉(zhuǎn)化從而生成C-H鍵。目前，硅烷(RsSiH)已經(jīng)作為氨源被廣泛地應(yīng)用到去氣 氨化中。但是，昂貴的價(jià)值與苛刻的儲(chǔ)存條件一直制約它的發(fā)展。
[0003] 雜環(huán)(例如化晚，哇嘟，哇喔嘟）取代的含氣芳控作為重要的結(jié)構(gòu)單元已經(jīng)被廣泛 地應(yīng)用到了發(fā)光材料中。在2013年，張新剛團(tuán)隊(duì)報(bào)道了第一例鈕催化的含氮雜環(huán)取代的全 氣芳控與S乙基硅烷的鄰位選擇性C-F鍵活化。該方法雖然提供了一種有效簡易的路徑合 成少氣芳控，然而他所展示的方法僅僅局限于單氣去氣氨化產(chǎn)物的合成，運(yùn)可能源于他們 所選中的金屬催化劑的中間體氨化不穩(wěn)定的緣故。因此，利用鄰近金屬鈕的錠元素可能是 一種有效的途徑。盡管氨化錠與錠娃化合物催化的去氣氨化反應(yīng)已經(jīng)被報(bào)道，但是如何找 到一種廉價(jià)而且易于操作的氨源、通過錠配合物催化去氣氨化反應(yīng)，W獲得不僅包括單去 氣氨化的產(chǎn)物、也包括雙去氣氨化產(chǎn)物是非常有必要的。
[0004] 乙醇由于其獨(dú)特的性質(zhì)一直受到廣泛地關(guān)注，例如高儲(chǔ)氨量和無毒性。在借氨反 應(yīng)歷程中，通過過渡金屬催化，乙醇被奪氨之后形成相應(yīng)的酬，同時(shí)形成過渡金屬氨化物， 是去氣氨化機(jī)理中重要的催化中間體或者前體。然而，本申請(qǐng)發(fā)明人W商業(yè)途徑購買的錠 配合物（[Cp*RhCh]2, [(COD)RhClW作為催化劑摸索去氣氨化的最佳反應(yīng)條件，具體是：W 2-全氣苯基化晚作為反應(yīng)模型底物、聯(lián)棚酸頻哪醇醋作為氣原子的捕捉劑添加到反應(yīng)體系 中，W乙醇或者混合溶液（甲苯/乙醇= 4:1)作為反應(yīng)溶液，卻并沒有獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0005] 因此，如何有選擇性地獲取單去氣氨化產(chǎn)物或者雙去氣氨化產(chǎn)物并取得較高的產(chǎn) 率是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種雜環(huán)(例如化晚，哇嘟，哇喔嘟)取代的含氣 芳控的去氣氨化的簡易方法，是通過麟配體進(jìn)行控制。
[0007] 所述雜環(huán)取代的含氣芳控為化合物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為CH或者N。
[0010] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述產(chǎn)物為單氣去氣氨化產(chǎn)物，是由化合物1反應(yīng)生 成化合物3,用的麟配體為S叔下基麟四氣棚酸鹽(tBu3P-HBF4)、S環(huán)己基麟(P切3)、2-二環(huán) 己基憐-2,4,6-S異丙基聯(lián)苯(X-Phos)或者2-雙環(huán)己基麟-2'，6-二甲氧基聯(lián)苯(S-Phos)。
[0011] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述產(chǎn)物為雙去氣氨化產(chǎn)物，是由化合物1反應(yīng)生成 化合物4或者由化合物3反應(yīng)生成化合物4,用的麟配體為1,1-雙(二苯基麟)二茂鐵(DPPF)、 1,2-雙（二苯基麟）乙燒(DPPE)U ,3-雙（二苯基麟）丙烷(DPPP)U ,2-雙（二苯基麟基）苯 (DPPBz)或者4，5-雙(二苯基麟)-9，9-二甲氧雜蔥(Xant-phos)。
[0012] 立女貨扣的一放]立施古才出航冰從A物I/L的結(jié)構(gòu)式如下.
[0013；
[0014] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法，是將底物（雜環(huán)取代的含氣芳控）、（1,5- 環(huán)辛二締)氯錠（I)二聚物（[(COD)化Cl]2)、麟配體、1,2-雙仁苯基麟）乙燒(Bspim)、四氣 棚酸銀(AgBF4)、乙酸鐘化OAc)混合，抽真空，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入甲苯與乙醇的混合溶 劑，加熱反應(yīng)，停止反應(yīng)后冷卻至室溫，萃取、提純得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0015] 所述AgBF4的作用是作為促進(jìn)反應(yīng)的添加劑，使催化劑變成離子型催化劑，催化中 心更易與底物結(jié)合。
[0016] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，相對(duì)于底物而言，[(COD)化Cl]2含量5mol%、麟配體 10mol%、B2pin2 2當(dāng)量、AgBF4 10mol%、K0Ac 2當(dāng)量。
[0017] 在本發(fā)明的一種實(shí)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陽、2當(dāng)量的B2pin2、10mol%的A濁F4、2當(dāng)量的K0Ac，抽真空，換氮 氣S次，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，快速加入甲苯與乙醇的混合溶劑2mL，然后封管。將體系加熱至90 °C，反應(yīng)過夜。停止反應(yīng)，冷卻至室溫。
[0018] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述甲苯與乙醇的混合溶劑中，甲苯與乙醇的體積 比為 2:1-8:1。
[0019] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述甲苯與乙醇的混合溶劑中，甲苯與乙醇的體積 比為4:1。
[0020] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法是在Schle址瓶中進(jìn)行。
[0021] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述加熱反應(yīng)是在90°C反應(yīng)過夜。
[0022] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述萃取、提純是指在反應(yīng)后的體系中加入水洗涂， 再分=次加入乙酸乙醋萃取，分液，分離，將有機(jī)層合并，用飽和食鹽水洗涂，無水硫酸儀干 燥，過濾，濃縮，再用硅膠柱層析(乙酸乙醋:石油酸= 1:100)分離提純目標(biāo)產(chǎn)物。
[0023] 本發(fā)明還要求按照上述方法得到的產(chǎn)物W及所述產(chǎn)物在材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：
[0025] 本辦法W廉價(jià)的雜環(huán)取代的全氣芳控為原料，使用高氨含量且無毒的乙醇取代傳 統(tǒng)硅烷作為氨源，通過麟配體控制有選擇的獲取單氣取代產(chǎn)物或者雙氣取代產(chǎn)物。運(yùn)其中 的一些產(chǎn)物通過常規(guī)的方法難W合成，另一些產(chǎn)物的合成也需要付出昂貴的代價(jià)。不僅為 現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域提供了潛在的新型原料，而且發(fā)展了該領(lǐng)域前沿的研究策略。
【附圖說明】
[0026] 圖1:錠配合物催化選擇性去氣氨化的機(jī)理圖；
[0027] 圖2:含氮雜環(huán)取代的多氣芳控原料；
[0028] 圖3:單去氣氨化的底物拓展反應(yīng)；
[0029] 圖4:單去氣氨化反應(yīng)產(chǎn)物；
[0030] 圖5:雙去氣氨化反應(yīng)；
[0031 ]圖6:雙去氣氨化反應(yīng)產(chǎn)物；
[0032] 圖7:四種物質(zhì)的巧光發(fā)射譜圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0033] 實(shí)施例1:
[0034] 對(duì)于錠催化去氣氨化，發(fā)明人提出猜想（圖1):乙醇作為氨源，通過借氨反應(yīng)，乙醇 上的氨轉(zhuǎn)移至金屬錠，形成金屬錠氨化物。錠氨化物再作為去氣氨化的催化中間體，完成去 氣氨化反應(yīng)。在此期間，通過配體的控制，有選擇性的獲得單氣去氣氨化產(chǎn)物或者雙去氣氨 化產(chǎn)物。
[0035] 因此，選用商業(yè)途徑購買的錠配合物（[Cp*化Cl2]2，[ (COD)RhClW作為催化劑來 摸索去氣氨化的最佳反應(yīng)條件。2-全氣苯基化晚作為反應(yīng)模型底物。聯(lián)棚酸頻哪醇醋作為 氣原子的捕捉劑被添加到反應(yīng)體系中。乙醇作為反應(yīng)溶液，反應(yīng)溫度設(shè)置在90°C，反應(yīng)時(shí)間 為12h。（表1，第1和4)，然而反應(yīng)并沒有獲得目標(biāo)產(chǎn)物。接著，發(fā)明人將反應(yīng)溶液改成混合溶 液（甲苯/乙醇= 4:1)之后，仍然沒有獲得想要的結(jié)果。發(fā)明人推測加入乙酸鐘有可能會(huì)增 強(qiáng)錠配合物催化C-F鍵活化的能力，有助于該反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)結(jié)果(表1，第2和5)顯示，當(dāng) [(C0D)RhCl]2作為催化劑時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)物分離收率為22%。為了考察聯(lián)棚酸頻哪醇醋在反應(yīng) 中所起到的作用(表1，第6)，發(fā)明人嘗試了沒有聯(lián)棚酸頻哪醇醋參與的反應(yīng)(表1，第7)，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)結(jié)束之后沒有獲得目標(biāo)產(chǎn)物，運(yùn)說明聯(lián)棚酸頻哪醇醋作為氣原子的捕捉劑在反 應(yīng)中起到了至關(guān)重要的地位。
[0036] 為了能達(dá)到有選擇性的獲取單去氣氨化產(chǎn)物或者雙去氣氨化產(chǎn)物，發(fā)明人對(duì)不同 的麟配體進(jìn)行了篩選。使用單齒麟配體巧U3P-皿F4，PCy3，X-地OS，S-phos時(shí)，雖然產(chǎn)率不高， 但是運(yùn)類麟配體的使用能夠有效地獲得單氣去氣氨化產(chǎn)物。（表1，第9、10、11、12)使用雙齒 麟配體0??。、0??6、0???、0??化^曰11*可11〇3時(shí)，同時(shí)可^獲得高產(chǎn)率的單去氣氨化產(chǎn)物(表 1，第14)，也可W獲得高產(chǎn)率的雙去氣氨化產(chǎn)物(表1，第17)。運(yùn)表明大位阻的雙齒麟配體有 利于該去氣氨化歷程。同時(shí)，運(yùn)也說明可W通過調(diào)節(jié)麟配體選擇性獲得去氣氨化產(chǎn)物。 [0037]表1反應(yīng)條件的優(yōu)化
[00；
[00；
[004u」 具甲，化應(yīng)殺 1 午刃：化曾物la(U.25mmoij、化pimU.U當(dāng)重j、AgBK4(U.U25mmoij、 K0Ac(2.0當(dāng)量）、solvent(2.0mL)，在化環(huán)境中進(jìn)行；[b]通過色譜柱分離得到的分離產(chǎn)率； k]代表不添加催化劑;通過過柱子分離出產(chǎn)物，稱重得到分離產(chǎn)物的質(zhì)量ml,再通過理論 計(jì)算，W百分之一百轉(zhuǎn)化獲得的產(chǎn)物質(zhì)量為m2,產(chǎn)率=ml/m2。
[0041] 實(shí)施例2:單去氣氨化
[0042] 在探索了反應(yīng)條件之后，發(fā)明人使用該條件對(duì)反應(yīng)的適用性進(jìn)行了考察。
[0043] 首先合成了一系列的含氮雜環(huán)取代的多氣芳控，如圖2所示。
[0044] WDPPE作為配體，對(duì)單去氣氨化反應(yīng)進(jìn)行了研究（圖3)。其中反應(yīng)條件如下：化合 物 l(0.25mmol)、[(C0D)I?hCl]2(0.0125mmol)、DPW(0.025mmol)、AgW^0.025mmol)j2pin2 (0.5mmol)、K0Ac(0.5mmol)、溶劑（甲苯：乙醇= 4:l)2.0mL。
[0045] 結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有全氣苯取代的底物可W分離獲得較高產(chǎn)率的目標(biāo)產(chǎn)物（圖4的3a、 3曰'、36、3(：、3邑、化、3^31)。其中313、3(3，在化晚環(huán)鄰位有(：-乂((：^)存在的情況下，反應(yīng)依舊 保持良好的產(chǎn)率。當(dāng)化晚環(huán)鄰位取代換成C-Cl鍵時(shí)，C-Cl鍵同時(shí)也被活化轉(zhuǎn)換成C-H鍵。與 此有別的是，當(dāng)C-Cl鍵出現(xiàn)在苯環(huán)上卻完整的保留下來了。當(dāng)全氣苯對(duì)位被取代基取代之 后的底物（圖4的3i)，例如取代基是氨、甲氧基、二甲氨基（圖4的3d、3e、3f、3i、3 j、3m、；3n)， 分離獲得的產(chǎn)率相比全氣苯取代底物而言普遍下降。
[0046] 實(shí)施例3:雙去氣氨化
[0047] WXant-Phos作為麟配體，考察了該方法對(duì)雙去氣氨化反應(yīng)的適用性（圖5)。其中 反應(yīng)條件如下：化合物l(0.25mmol)、[(C0D)I?hCl]2(0.0125mmol)、Xant-phos(0.025mmol)、 A 濁 F4(0.0 化 mmol)、化 口1112(0.5111111〇1)、1(04。（0.5111111〇1)、溶齊1](甲苯：乙醇=4:1)2.0111^
[0048] 反應(yīng)情況與單去氣氨化反應(yīng)類似。值得一提的是，當(dāng)使用圖3中的單氣去氣氨化產(chǎn) 物(化合物3)作為原料獲取雙去氣氨化產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)率比圖6所列產(chǎn)率稍高一些。
[0049] 實(shí)施例4:合成單去氣氨化產(chǎn)物的方法
[0050] 在一個(gè)50mL Schlenk瓶中加入[(C0D)RhCl]2(6.5mg，5mol%)、DPPE(12.5mg， IOmol % )、B2piri2( 127mg，2當(dāng)量）、AgBF4(5mg，IOmol % )、K0Ac(50mg，2當(dāng)量）、化合物1 (0.25mol)，抽真空，換氮?dú)釹次。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，快速加入甲苯與乙醇的混合溶劑2mL (1.6mL甲苯，0.4mL乙醇），然后封管。將體系加熱至90°C反應(yīng)過夜。停止反應(yīng)，冷卻至室溫。 向體系中加入水洗涂，再分S次加入乙酸乙醋萃取，分液，分離，每次5mL。將有機(jī)層合并，用 飽和食鹽水洗涂，無水硫酸儀干燥，過濾，濃縮。硅膠柱層析（乙酸乙醋:石油酸= 1:100)分 離提純目標(biāo)產(chǎn)物。
[0051 ]實(shí)施例5:合成雙去氣氨化產(chǎn)物的方法
[0052] 在一個(gè)50mL Schlenk瓶中加入[(C0D)RhCl]2(6.5mg，5mol%)、Xant-phos (18 .Omg，IOmol % )、B2pin2(127mg，2當(dāng)量）、AgBF4(5mg，IOmol % )、K0Ac(50mg，2當(dāng)量）、化合 物1(0.25mol)，抽真空，換氮?dú)釹次。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，快速加入甲苯與乙醇的混合溶劑2mL。 (1.6mL甲苯，0.4血乙醇)然后封管。將體系加熱至90°C反應(yīng)過夜。停止反應(yīng)，冷卻至室溫。向 體系中加入水洗涂，再分=次加入乙酸乙醋萃取，分液，分離，每次5mL。將有機(jī)層合并，用飽 和食鹽水洗涂，無水硫酸儀干燥，過濾，濃縮。硅膠柱層析（乙酸乙醋:石油酸= 1:100)分離 提純目標(biāo)產(chǎn)物。
[0053] 實(shí)施例6:本發(fā)明的應(yīng)用
[0054] 為了展示我們運(yùn)種方法潛在的應(yīng)用價(jià)值，發(fā)明人合成了一系列的含氣物質(zhì)In(四 氣取代），化(S氣取代），4n(雙氣取代）。另外，為了更具有對(duì)比性，還合成了無氣取代的同 類物質(zhì)5n(2-(4，-N，N-二甲基苯基)哇喔嘟)作為參比物。
[005引巧光分析條件:25°C下，溶解在二氯甲燒中，濃度為I(TV)VL的哇嘟衍生物的標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)射光譜圖。（激發(fā)波長為380nm)
[0化6] 巧光分析表明運(yùn)四種物質(zhì)的巧光量子產(chǎn)率排列為4 4n> 4日n> 4 3n> 4 In。同時(shí)，在相 同激發(fā)波長，溶劑與濃度下，繪制了四種物質(zhì)的巧光發(fā)射譜圖（圖7)。從圖7中，可W清晰的 看出同樣條件下二氣取代與=氣取代的產(chǎn)物有較高的巧光發(fā)射強(qiáng)度。一旦運(yùn)些物質(zhì)有可能 被利用為某方面的巧光探針或者傳感器材料，巧光強(qiáng)度的強(qiáng)弱決定了探針或者傳感器的靈 敏度。一般情況下，巧光強(qiáng)度越強(qiáng)，探針或者傳感器的靈敏度越高。
[0057]總之，本發(fā)明成功發(fā)展了一類W乙醇作為氨源，通過麟配體控制的錠催化的全氣 芳控的選擇性去氣氨化的反應(yīng)。通過調(diào)節(jié)麟配體，有目的性的獲得單去氣氨化或者雙去氣 氨化產(chǎn)物。
[005引雖然本發(fā)明已W較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用W限定本發(fā)明，任何熟悉此技 術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍應(yīng)該W權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雜環(huán)取代的含氟芳烴的去氟氫化的方法，是通過膦配體進(jìn)行控制； 所述雜環(huán)取代的含氟芳烴為化合物1或者化合物3:其中R=CH3或者Cl，R' =N(CH3)2、OCH3、H或者F，X為CH或者N。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)物為單氟去氟氫化產(chǎn)物，是由化合 物1反應(yīng)生成化合物3,用的膦配體為3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)物為雙去氟氫化產(chǎn)物，是由化合物1 反應(yīng)生成化合物4或者由化合物3反應(yīng)生成化合物4，用的膦配體為DPPF、DPPE、DPPP、DPPBz 或者 Xant-phos; 所述化合物4的結(jié)構(gòu)式如下：4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，是將底物（雜環(huán)取代的含氟芳 烴）、[(0?)詘(：1]2、膦配體、8加11 2^88?4、1((^混合，抽真空，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，加入甲苯與 乙醇的混合溶劑，加熱反應(yīng)，停止反應(yīng)后冷卻至室溫，萃取、提純得到目標(biāo)產(chǎn)物。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，相對(duì)于底物而言，[(C0D)RhCl]2含量 5mol%、勝配體 10mol%、B2pin2 2當(dāng)量、AgBF4 10mol%、K0Ac 2當(dāng)量。6. 根據(jù)權(quán)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當(dāng)量的B2pin2、10mol%的AgBF4、2當(dāng)量的K0Ac，抽真 空，換氮?dú)馊?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，快速加入甲苯與乙醇的混合溶劑2mL。（ 1.6mL甲苯，0.4mL乙 醇)然后封管。將體系加熱至90°C，反應(yīng)過夜，停止反應(yīng)，冷卻至室溫。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法所述甲苯與乙醇的混合溶劑中， 甲苯與乙醇的體積比為2:1-8:1。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述萃取、提純是指在反應(yīng)后的體系中加 入水洗滌，再分三次加入乙酸乙酯萃取，分液，分離，將有機(jī)層合并，用飽和食鹽水洗滌，無 水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮，再用硅膠柱層析（乙酸乙酯：石油醚=1:100)分離提純目標(biāo)產(chǎn) 物。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述方法得到的產(chǎn)物。10. 權(quán)利要求9所述產(chǎn)物在材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07D215/14GK105924384SQ201610287108
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】丁玉強(qiáng), 陳建平, 黃東陽
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)