本發(fā)明涉及氟化試劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二氟胺化試劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

有機(jī)物中引入氟原子后可增加其熱穩(wěn)定性、抗氧化性，改善電效應(yīng)以及有機(jī)物的生物活性，因此有機(jī)氟化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、表面活性劑，氟碳涂料等領(lǐng)域。比如含氟芳香族化合物具有很好的熱穩(wěn)定性及較高的脂溶性，主要用作農(nóng)藥、醫(yī)藥等生理活性化合物的中間體，不少含氟化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥等藥物上具有用量少、毒性低、藥效高、代謝能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)化合物的合成是有機(jī)合成領(lǐng)域的一個(gè)重要分枝。

有機(jī)合成中引入氟原子的方法大致可分為：

1、重氮化/重氮鹽法(balz-schiemann反應(yīng))，主要用于制備氟代芳環(huán)類(lèi)化合物，氟化試劑可選用氟硼酸鈉、氟化氫與有機(jī)堿的絡(luò)合鹽等。

2、親核氟代，主要通過(guò)氟原子取代硝基、氯、溴、含氧基團(tuán)等等，最基本的親核氟化試劑是hf，由于hf比較危險(xiǎn)，操作不便，目前已開(kāi)發(fā)出這一類(lèi)型的可替代hf的氟化試劑，主要包括堿金屬氟化物、多氟化物等。

3、親電氟代，主要是親電性的氟化試劑對(duì)芳環(huán)、羰基化合物、烯醇醚、烯醇酯、烯胺、金屬有機(jī)化合物等發(fā)生親電取代生成氟化合物，目前已開(kāi)發(fā)出多種親電氟化試劑，如氟化高氯氧、二氟化氙、氟氧化合物以及氟氮化合物，這類(lèi)化合物除氟氮化合物以外，原料成本較高，易燃易爆且毒性大，反應(yīng)需極低溫度，在應(yīng)用上受到限制。目前已有很多商品化的含n-f鍵類(lèi)氟化試劑，能夠?qū)罨姆辑h(huán)發(fā)生親電取代。

盡管現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)有眾多的氟化試劑，但是很多氟化試劑本身不穩(wěn)定不易存儲(chǔ)、反應(yīng)活性不高、危險(xiǎn)性高，而且進(jìn)行氟化反應(yīng)時(shí)具有氟化底物受限制、副產(chǎn)物多產(chǎn)率低等等缺陷，在某些特定的位置上引進(jìn)氟原子時(shí)難度依然很大，尋找新型的氟化試劑仍是具有很大的挑戰(zhàn)性，同時(shí)也是很有意義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的二氟胺化試劑，所述二氟胺化試劑可與烯烴類(lèi)化合物、二羰基類(lèi)化合物等進(jìn)行加成反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在特定位置(n上)引入氟原子。

本發(fā)明的二氟胺化試劑的結(jié)構(gòu)式如ⅰ所示，

其中r為-cf3，-cooh，-c(o)ph或-so2r1，優(yōu)選-so2r1；其中r1為連有1～5個(gè)取代基的苯環(huán)，苯環(huán)上的各取代基分別獨(dú)立地為硝基、氟原子或叔丁基。

優(yōu)選的，r為-so2r1，其中r1為連有1個(gè)取代基的苯環(huán)，取代基為硝基、氟原子或叔丁基，取代基為對(duì)位取代基、間位取代基或者鄰位取代基。

本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的二氟胺化試劑的結(jié)構(gòu)式如ⅱ所示：

本發(fā)明的另一目的在于提供結(jié)構(gòu)式如ⅱ所示的二氟胺化試劑的制備方法，其包括以下步驟：

常溫下，將對(duì)硝基苯磺酰胺溶于乙腈中，通入氟氣，反應(yīng)完全后分離得到結(jié)構(gòu)式如ⅱ所示的二氟胺化試劑。

較佳的，通入氟氣的流量為30-50立方厘米/分鐘，通入時(shí)間為3～6小時(shí)。

較佳的，反應(yīng)完全后采用柱色譜分離，柱色譜分離的具體條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高位10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒2～3滴。

其中原料硝基苯磺酰胺可由市場(chǎng)購(gòu)得，也可通過(guò)以下步驟合成：

常溫下，將對(duì)硝基苯磺酰氯、氨水和硅膠加入二氯甲烷中，攪拌反應(yīng)完全后分離得到對(duì)硝基苯磺酰胺；其中，對(duì)硝基苯磺酰氯與硅膠的質(zhì)量比為10:0.5～2，優(yōu)選10:1，對(duì)硝基苯磺酰氯與二氯甲烷的比為1g:3～7ml，優(yōu)選1g:5ml，對(duì)硝基苯磺酰氯與氨水的比為1g:7～13ml，優(yōu)選1g:10ml。

較佳的，對(duì)硝基苯磺酰胺的合成反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為30～60分鐘；反應(yīng)完成后，由乙酸乙酯萃取，再旋干，再由體積比為1：6的石油醚和乙酸乙酯進(jìn)行重結(jié)晶，得到對(duì)硝基苯磺酰胺。

本發(fā)明的再一目的在于公開(kāi)所述的二氟胺化試劑在加成反應(yīng)中的應(yīng)用。

所述應(yīng)用中，所述的二氟胺化試劑可與烯烴化合物以及二羰基類(lèi)化合物等發(fā)生加成反應(yīng)，比如，與烯烴化合物加成時(shí)，所述的二氟胺化試劑的n-s鍵斷開(kāi)，二氟氨基可連接在雙鍵的一端，而對(duì)硝基苯磺?；蛇B接在雙鍵的另一端。再比如與二羰基類(lèi)化合物加成時(shí)，二氟氨基可連接在兩個(gè)羰基之間的活性碳上，而對(duì)硝基苯磺?；蛇B接在羰基氧上形成磺酸酯。上述加成反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了在碳上引入二氟氨基的目的，間接的實(shí)現(xiàn)了在n上引入氟原子的目的，同時(shí)加成后的產(chǎn)物中，對(duì)硝基苯磺?；质禽^佳的離去基團(tuán)，更加便于后續(xù)的結(jié)構(gòu)修飾。

本發(fā)明的具體的應(yīng)用中，公開(kāi)了一種烯烴化合物的二氟胺化方法，包括烯烴化合物與所述的二氟胺化試劑加成引入二氟氨基，反應(yīng)式如下：

其中，r2為c1～6烷基羰基、烯基或芳環(huán)，其中烯基為c1～6烷基取代的或未取代的烯基；芳環(huán)為取代的或未取代的苯環(huán)或雜芳環(huán)，芳環(huán)上的取代基選自c1～6烷基、鹵素、硝基和c1～6烷基羰基。c1～6烷基包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基等，鹵素包括氟、氯、溴和碘，c1～6烷基羰基包括乙?；?、丙?；鹊?。

上述反應(yīng)中，烯烴化合物與二氟胺化試劑在溶劑中，可通過(guò)加熱和鈀催化完成。

本發(fā)明的一些較佳實(shí)施例中，上述加成反應(yīng)的具體條件包括：

溶劑：1,4-二氧六環(huán)或乙酸乙酯；

反應(yīng)底物摩爾比：烯烴化合物：二氟胺化試劑＝1:1.05～1.3優(yōu)選1:1.2；

催化劑：雙苯基膦二氯化鈀；

反應(yīng)溫度：90～110℃。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的二氟胺化試劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且與烯烴類(lèi)化合物、二羰基類(lèi)化合物反應(yīng)有較高的活性，可在特定位置引入氟原子，而且反應(yīng)溫和，產(chǎn)率高，避免了現(xiàn)有的氟化試劑高危險(xiǎn)性，高能不易儲(chǔ)存的缺點(diǎn)。

本發(fā)明制備二氟胺化試劑的方法中，以對(duì)硝基苯磺酰氯為起始原料，在二氧化硅的存在下，與氨水反應(yīng)，以二氯甲烷作為溶劑，室溫下反應(yīng)，再通入氟氣反應(yīng)得到這種含苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的二氟胺化試劑。該方法一方面，以商業(yè)化的產(chǎn)品為原料，成本較低，另一方面各不反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物易分離，產(chǎn)率高。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明實(shí)施例1的二氟胺化試劑的熱穩(wěn)定圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1二氟胺化試劑的制備

二氟胺化試劑的合成路線(xiàn)

對(duì)硝基苯磺酰胺的合成

向250ml三口燒瓶中加入二氯甲烷(50ml)，硅膠(1g)，氨水(100ml)，對(duì)硝基苯磺酰氯(10g)，常溫反應(yīng)45分鐘，經(jīng)乙酸乙酯萃取，由ea:pe＝1:6重結(jié)晶得到淡黃色固體，即對(duì)硝基苯磺酰胺(7.0g，產(chǎn)率95％)

二氟胺化試劑的合成

將上一步制得的對(duì)甲苯磺酰胺(7.0g)溶于乙腈(10ml)中，通入氟氣(通入氟氣的流量為45立方厘米/分鐘，通入時(shí)間為4小時(shí))，反應(yīng)完全后采用柱色譜分離。柱色譜分離條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高為10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒1～2滴。洗脫劑為pe:ea＝10:1(體積比)，將分離所得洗提液旋蒸除去溶劑得到黃色固體，及結(jié)構(gòu)式ⅱ所示的二氟胺化試劑(7.4g，產(chǎn)率90％)。

制得的二氟胺化試劑的dsc熱衷分析圖見(jiàn)圖1，解析結(jié)果如下：

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ8.53～8.56(m,2h),8.32～8.28(m,2h).

¹⁹fnmr(cdcl3,376hz):δ41.69(m,2f).

hrms-ei(m/z)calcd.for(c6h4f2n2o4s)237.9860；found(c6h4f2n2o4s-nf2)185.9680.

上述結(jié)果表明核磁表征結(jié)構(gòu)正確，穩(wěn)定性探究熱重分析顯示該試劑具有非常好的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的二氟胺化試劑以對(duì)硝基苯磺酰氯為起始原料，在二氧化硅的存在下，與氨水反應(yīng)，以二氯甲烷作為溶劑，室溫下反應(yīng)，再通入氟氣反應(yīng)得到這種含苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的二氟胺化試劑。在合成過(guò)程中，以商業(yè)化的產(chǎn)品為原料，反應(yīng)條件溫和，副反應(yīng)少，后處理只需萃取和簡(jiǎn)單的柱層析純化，產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，易分離。

實(shí)施例2二氟胺化試劑與苯乙烯的加成反應(yīng)

向15ml反應(yīng)管中加入1,4-二氧六環(huán)(5ml)，苯乙烯(0.0527g)，實(shí)施例1制得的二氟胺化試劑(0.1441g)，雙苯基膦二氯化鈀(0.0350g)，110℃攪拌反應(yīng)4小時(shí)，tlc監(jiān)測(cè)反應(yīng)。tlc檢測(cè)4小時(shí)后反應(yīng)基本完全后，進(jìn)行柱層析分離。柱色譜分離條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高為10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒1～2滴。洗脫劑為pe:ea＝20:1，將分離所得洗提液旋蒸除去溶劑后，得到加成產(chǎn)物(0.0804g，產(chǎn)率50～60％)。

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ8.19-8.13(m,2h),7.82-7.79(m,2h),7.39-7.29(m,1h),7.27-7.25(m,2h),7.25-7.17(m,2h),5.14-4.98(m,1h),7.14-7.08(m,1h),3.96-3.87(m,1h).

¹⁹fnmr(cdcl3,376hz):δ46.22-41.05(m,2f).

實(shí)施例3二氟胺化試劑與4-氟-苯乙烯的加成反應(yīng)

向15ml反應(yīng)管中加入乙酸乙酯(5ml)，4-氟-苯乙烯(0.0508g)，實(shí)施例1制得的二氟胺化試劑(0.1042g)，雙苯基膦氯化鈀(0.0253g)，110℃攪拌反應(yīng)4小時(shí)，tlc監(jiān)測(cè)反應(yīng)。tlc檢測(cè)4小時(shí)后反應(yīng)基本完全后，進(jìn)行柱層析分離。柱色譜分離條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高為10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒1～2滴。洗脫劑為pe:ea＝20:1，將分離所得洗提液旋蒸除去溶劑后，得到加成產(chǎn)物(0.0792g，產(chǎn)率55.7％)。

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ8.12-8.09(m,2h),7.74-7.71(m.2h),7.08-7.04(m,2h),6.85-6.79(m,2h),5.00-4.80(m,1h),3.93-3.86(m,1h),3.70-3.62(m,1h).

¹⁹fnmr(cdcl3,376hz):δ45.17-40.85(m,2f),109.33(s,1f).

實(shí)施例4二氟胺化試劑與4-甲基-苯乙烯的加成反應(yīng)

向15ml反應(yīng)管中加入1，4-二氧六環(huán)(5ml)，4-甲基-苯乙烯(0.0641g)，實(shí)施例1制得的二氟胺化試劑(0.1480g)，雙苯基膦氯化鈀(0.0360g)，110℃攪拌反應(yīng)4小時(shí)，tlc監(jiān)測(cè)反應(yīng)。tlc檢測(cè)4小時(shí)后反應(yīng)基本完全后，進(jìn)行柱層析分離。柱色譜分離條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高為10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒1～2滴。洗脫劑為pe:ea＝20:1，將分離所得洗提液旋蒸除去溶劑后，得到加成產(chǎn)物(0.0402g，產(chǎn)率21.6％)

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ8.19-8.12(m,2h),7.79-7.74(m.2h),7.06-7.03(m,2h),7.03-7.00(m,2h),5.10-4.90(m,1h),4.13-4.04(m,1h),3.95-3.81(m,1h),2.29(s,3h).

¹⁹fnmr(cdcl3,376hz):δ46.14-40.81(m,2f).

實(shí)施例5二氟胺化試劑與3-溴-苯乙烯的加成反應(yīng)

向15ml反應(yīng)管中加入乙酸乙酯(5ml)，3-溴-苯乙烯(0.0508g)，實(shí)施例1制得的二氟胺化試劑(0.1042g)，雙苯基膦氯化鈀(0.0253g)，110℃攪拌反應(yīng)4小時(shí)，tlc監(jiān)測(cè)反應(yīng)。tlc檢測(cè)4小時(shí)后反應(yīng)基本完全后，進(jìn)行柱層析分離。柱色譜分離條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高為10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒1～2滴。洗脫劑為pe:ea＝20:1，將分離所得洗提液旋蒸除去溶劑后，得到加成產(chǎn)物(0.0792g，產(chǎn)率55.7％)。

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ8.27-8.20(m,2h),7.87-7.78(m.2h),7.48-7.43(m,1h),7.27-7.24(m,1h),7.21-7.20(m,1h),7.20-7.19(m,1h),5.13-4.90(m,1h),4.13-4.03(m,1h),3.92-3.82(m,1h).

¹⁹fnmr(cdcl3,376hz):δ45.95-41.65(m,2f).

實(shí)施例6二氟胺化試劑與3-氯-苯乙烯的加成反應(yīng)

向15ml反應(yīng)管中加入1，4-二氧六環(huán)(5ml)，3-氯-苯乙烯(0.0590g)，實(shí)施例1制得的二氟胺化試劑(0.1224g)，雙苯基膦氯化鈀(0.0294g)，110℃攪拌反應(yīng)4小時(shí)，tlc監(jiān)測(cè)反應(yīng)。tlc檢測(cè)4小時(shí)后反應(yīng)基本完全后，進(jìn)行柱層析分離。柱色譜分離條件為：色譜類(lèi)型為吸附柱色譜，色譜柱溫度為常溫，吸附劑為硅膠，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯，梯度洗脫，柱徑高為10：1，干法裝柱，干法加樣，洗提速度為每秒1～2滴。洗脫劑為pe:ea＝20:1，將分離所得洗提液旋蒸除去溶劑后，得到加成產(chǎn)物(0.0517g，產(chǎn)率32％)。

nmr(400mhz,cdcl3):δ8.25-8.22(m,2h),7.86-7.83(m.2h),7.26(m,1h),7.26(m,1h),7.17(m,1h),7.09(m,1h),5.11-4.96(m,1h),4.14-4.03-(m,1h),3.91-3.82(m,1h).

¹⁹fnmr(cdcl3,376hz):δ45.90-41.50(m,2f).

由實(shí)施例2～6可知，本發(fā)明的二氟胺化試劑與烯烴類(lèi)化合物反應(yīng)具有較高的活性，加成反應(yīng)溫和，在烯烴基團(tuán)上引入二氟氨基，間接地實(shí)現(xiàn)特定位置n上引入兩個(gè)氟原子，避免了現(xiàn)有的氟化試劑高危險(xiǎn)性，高能不易儲(chǔ)存的缺點(diǎn)。