一种芳基二氟氯乙基高价碘化合物及其制备和应用的制作方法

本发明属于有机合成化学技术领域，具体涉及一种芳基二氟氯乙基高价碘化合物剂，同时还提供了该化合物的制备方法，另外还阐述了该化合物在有机合成方法学中的应用。

背景技术：

含氟化合物常具有显著增强的物理、化学性质及生物活性，被广泛应用于医药、农药、染料、材料、能源等领域。因此，化合物合成领域需要发展一种高效引入氟原子或者含氟基团的方法。

目前为止，含氟高价碘亲电型试剂主要集中在全氟烷基(ari(cnf2n-1)x)和三氟乙基(ari(ch2cf3)x)，其中除氟以外的其它卤素官能化的二氟烷基高碘试剂仍然鲜有报道。例如二氟氯乙基高碘试剂(ari(ch2cf2cl)x)，关于其制备仍具有极大的挑战性。本发明提出制备氯二氟乙基高碘试剂，再通过亲电反应合成各种二氟氯乙基取代的小分子。继而可以实现一系列的取代、消除和偶联等衍生化反应，比如再将氯用氟同位素取代，从而可应用于正电子发射计算机断层显像(pet)。

目前为止，亲电型二氟氯乙基化试剂从未被报道过；常见的二氟氯乙基化方法如先通过二氟氯乙酸亲电反应，再对羰基还原；或者通过氯气进行自由基取代等。但以上报道的方法反应条件苛刻，操作复杂，可控性差，适用范围窄。综上所述，本领域尚缺乏一种制备工艺简单，反应条件温和，成本低廉的二氟氯乙基化试剂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构可调变的亲电型二氟氯乙基化试剂，其制备方法简便、直接，并且发展了关于该试剂在二氟氯乙基转移反应中的应用。

一种芳基二氟氯乙基高价碘(ari⁺ch2cclf2x)化合物，其结构通式如下所示：

其中x为阴离子，选自氟、氯、溴、碘、羟基、乙酸基、四氟硼酸基团、磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸基团、苯磺酸基团、对甲苯磺酸基团、六氟磷酸基团、和双三氟甲基磺酰亚胺基团的任意一种；

ar为芳香环化合物或芳香杂环化合物，所述芳香环或芳香杂环上的h部分或全部被卤素原子、饱和烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、酰基、硝基、三氟甲基或烷氧基取代；其特征在于，所述式(1)化合物被用于二氟氯乙基化反应。

例如：ar可以为下述通式(2-1)所示芳香环化合物、通式(2-2)所示芳香杂环化合物结构，但不限制于下述结构：

在上述通式2-1、2-2所示结构中，r¹、r²、r³、r⁴、r⁵相同或不同，均为卤素原子、饱和烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、酰基、硝基、三氟甲基或烷氧基取代。

本发明所述芳基二氟氯乙基高价碘化合物(1)的制备方法，包括以下步骤：

1)加入酸酐a2o和对应的酸ha的两种或者一种，冷却，搅拌条件下加入氧化剂,搅拌一段时间后，加入制备得到的二氟氯碘代烷烃，酸酐a2o和二氟氯碘代烷烃的摩尔比为1.0-9.0或者酸ha和二氟氯碘代烷烃的摩尔比为1.0-20.0，氧化剂和二氟氯碘代烷烃的摩尔比为1.0-5.0，0-40℃下反应12-24小时，反应完成后，得到cf2clch2ia2用作下一步使用(式i)。

所述的酸ha选自hf,hbr,hi,hcl,cf3cooh,ch3cooh,tfoh；所述酸酐a2o选自(cf3co)2o,(ch3co)2o,tf2o。

2)制备得到的cf2clch2ia2，加入卤代溶剂，双酸根配位的二氟氯碘乙烷高价碘摩尔数与卤代溶剂的体积比为0.1-10.0mmol/ml，反应温度为-40-30℃,加入芳烃，芳烃与cf2clch2ia2的摩尔比为1.0-3.0，然后逐滴加入酸hx，酸hx与cf2clch2iy2的摩尔比为1.0-3.0，在0-50℃下反应24-48h(式ii)。

3)反应完成后减压蒸馏悬掉溶剂，加入弱极性溶剂沉淀得到白色固体，必要的话可以用良溶剂重结晶。

一些代表性的化合物二氟氯乙基化试剂结构式如式1a-1f所示：

步骤1)所述的酸ha选自hf，hbr，hi，hcl，cf3cooh，ch3cooh；tfoh，tf2nh.

酸酐选自(cf3co)2o，(ch3co)2o，tf2o.

步骤2)所述的卤代溶剂为二氯甲烷，氯仿，1,1,2-三氟三氯乙烷，四氯化碳或dce等。所述滴加酸hx如hf、hcl、hbr、hi、ch3cooh、三氟乙酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、六氟磷酸等

步骤3)所述的弱极性溶剂为乙醚，正己烷，石油醚，所述良溶剂为乙腈或者丙酮。

该化合物(1)可用于如式(iii)所述的二氟氯乙基化反应，包括以下步骤：

式(1)化合物与式(2)化合物在溶剂中反应，生成式(3)化合物。其中，nu选自下列原子：c、n、o、p、s。

所述溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、二氧六环、苯、甲苯、三氟甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙醚、甲基叔丁基醚、正己烷、环己烷、石油醚中的一种或多种。

本发明的有益效果：公开了一种芳基二氟氯乙基高价碘(ari⁺ch2cclf2x)类化合物，这是一种高效二氟氯乙基化试剂，用以制备各类含有二氟乙基(-ch2cf2-)片段的化合物。同时提供了该试剂的制备方法，首先利用氧化1,1-二氟-1-氯-2-碘乙烷生成cf2clch2ia2，再与芳烃进行阴离子配体交换反应，制备了二氟氯乙基高价碘类化合物，并将其发展成为高效的二氟氯乙基化试剂。该方法可直接简洁、高效、大量地制备高价碘二氟氯乙基化试剂。该试剂易于制备、稳定、反应活性高，可用于多种二氟氯乙基化反应，用以制备各类含有二氟乙基(-ch2cf2-)片段的化合物。填补了现有技术中高价碘类二氟氯乙基化试剂的空白，提供了一类结构多样、制备方法直接、简便的二氟氯乙基化芳基高价碘试剂。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的¹hnmr图谱；

图2为本发明实施例2制备的4-氟苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘¹hnmr图谱；

图3为本发明实施例3制备的2，5-二苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘¹hnmr图谱；

图4为本发明实施例4制备的2，4，6-三甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的¹hnmr图谱；

图5为本发明试验例1制备的2-氯-2，2-二氟乙基正十二烷硫醚的¹hnmr图谱；

图6为本发明试验例2制备的2-氯-2，2-二氟乙基4-甲基苯甲酸酯的¹hnmr图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1一种苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的制备，包括以下步骤:

1)在高压釜内加入起始原料氯化碘10mmol和1,1-二氟乙烯14mmol，黑暗条件下40℃过夜反应，反应完毕后用饱和碳酸钾水溶液处理，洗三次后用无水硫酸钠干燥，得到1-氯-1,1二氟-2-碘乙烷，产率75％。

2)在25ml封管中，无水氮气保护环境下加入6.14mmol三氟乙酸酐和0.1mmol三氟乙酸，冷却到0℃,搅拌下再逐滴加入1.6mmolh2o2(小心，反应比较剧烈),搅拌十分钟以后，加入1)制备得到的1mmol二氟氯碘代烷烃，室温下反应24小时，反应完成后，利用冷阱抽掉溶剂得到cf2clch2i(ococf3)2,不做进一步处理直接用作下一步使用。

3)加入2)制备得到的cf2clch2i(ococf3)2，加1.5ml1,1,2-三氟三氯乙烷，冷却到0℃，加入1.5mmol苯，然后逐滴加入1mmol三氟甲磺酸，在0℃下反应24h。

4)反应完成后减压蒸馏悬掉溶剂，加入乙醚沉淀得到白色固体苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘，总产率为74％，必要的话可以用乙腈或者丙酮重结晶进行提纯。

苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的核磁表征：¹hnmr(400mhz,acetonitrile-d3)δ8.14(d,j＝8.1hz,2h),7.78(t,j＝7.5hz,1h),7.58(t,j＝7.8hz,2h),5.07(t,j＝13.7hz,2h)。

实施例2一种4-甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的制备，包括以下步骤:

1)在高压釜内加入起始原料氯化碘10mmol和1,1-二氟乙烯14mmol，黑暗条件下40℃过夜反应，反应完毕后用饱和碳酸钾水溶液处理，洗三次后用无水硫酸钠干燥，得到1-氯-1,1二氟-2-碘乙烷，产率75％。

2)在25ml封管中，无水氮气保护环境下加入6.14mmol三氟乙酸酐和0.1mmol三氟乙酸，冷却到0℃,搅拌下再逐滴加入1.6mmolh2o2(小心，反应比较剧烈),搅拌十分钟以后，加入1)制备得到的1mmol二氟氯碘代烷烃，室温下反应24小时，反应完成后，利用冷阱抽掉溶剂得到cf2clch2i(ococf3)2,不做进一步处理直接用作下一步使用。

3)加入2)制备得到的cf2clch2i(ococf3)2，加1.5ml1,1,2-三氟三氯乙烷，冷却到0℃,加入1.5mmol甲苯，然后逐滴加入1mmol三氟甲磺酸，在0℃下反应24h。

4)反应完成后减压蒸馏悬掉溶剂，加入乙醚沉淀得到白色固体4-甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘，总产率为65％，必要的话可以用乙腈或者丙酮重结晶进行提纯。

实施例3一种4-氟苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的制备，包括以下步骤:

1)在高压釜内加入起始原料氯化碘10mmol和1,1-二氟乙烯14mmol，黑暗条件下40℃过夜反应，反应完毕后用饱和碳酸钾水溶液处理，洗三次后用无水硫酸钠干燥，得到1-氯-1,1二氟-2-碘乙烷，产率75％。

2)在25ml封管中，无水氮气保护环境下加入6.14mmol三氟乙酸酐和0.1mmol三氟乙酸，冷却到0℃，搅拌下再逐滴加入1.6mmolh2o2(小心，反应比较剧烈),搅拌十分钟以后，加入1)制备得到的1mmol二氟氯碘代烷烃，室温下反应24小时，反应完成后，利用冷阱抽掉溶剂得到cf2clch2i(ococf3)2,不做进一步处理直接用作下一步使用。

3)加入2)制备得到的cf2clch2i(ococf3)2，加1.5ml1,1,2-三氟三氯乙烷，冷却到0℃,加入1.5mmol氟苯，然后逐滴加入1mmol三氟甲磺酸，在0℃下反应24h。

4)反应完成后减压蒸馏悬掉溶剂，加入乙醚沉淀得到白色固体4-氟苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘，总产率为72％，必要的话可以用乙腈或者丙酮重结晶进行提纯。

4-氟-苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的核磁表征：¹hnmr(400mhz,acetonitrile-d3)δ8.30–7.93(m,2h),7.47–7.16(m,2h),5.29–4.91(m,2h)。

实施例4一种2，5-二苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的制备，包括以下步骤:

1)在高压釜内加入起始原料氯化碘10mmol和1,1-二氟乙烯14mmol，黑暗条件下40℃过夜反应，反应完毕后用饱和碳酸钾水溶液处理，洗三次后用无水硫酸钠干燥，得到1-氯-1,1二氟-2-碘乙烷，产率75％。

2)在25ml封管中，无水氮气保护环境下加入6.14mmol三氟乙酸酐和0.1mmol三氟乙酸，冷却到0℃，搅拌下再逐滴加入1.6mmolh2o2(小心，反应比较剧烈),搅拌十分钟以后，加入1)制备得到的1mmol二氟氯碘代烷烃，室温下反应24小时，反应完成后，利用冷阱抽掉溶剂得到cf2clch2i(ococf3)2,不做进一步处理直接用作下一步使用。

3)加入2)制备得到的cf2clch2i(ococf3)2，加1.5ml1,1,2-三氟三氯乙烷，冷却到0℃，加入1.5mmol1，4-二甲苯，然后逐滴加入1mmol三氟甲磺酸，在0℃下反应24h。

4)反应完成后减压蒸馏悬掉溶剂，加入乙醚沉淀得到白色固体2，5-二苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘，总产率为56％。必要的话可以用乙腈或者丙酮重结晶进行提纯。

2，5-二甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的核磁表征：¹hnmr(400mhz,acetonitrile-d3)δ8.00(s,1h),7.48(s,2h),5.00(t,j＝13.8hz,2h),2.57(s,3h),2.36(s,3h)。

实施例5一种2，4，6-三甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的制备，包括以下步骤:

1)在高压釜内加入起始原料氯化碘10mmol和1,1-二氟乙烯14mmol，黑暗条件下40℃过夜反应，反应完毕后用饱和碳酸钾水溶液处理，洗三次后用无水硫酸钠干燥，得到1-氯-1,1二氟-2-碘乙烷，产率75％。

2)在25ml封管中，无水氮气保护环境下加入6.14mmol三氟乙酸酐和0.1mmol三氟乙酸，冷却到0℃，搅拌下再逐滴加入1.6mmolh2o2(小心，反应比较剧烈),搅拌十分钟以后，加入1)制备得到的1mmol二氟氯碘代烷烃，室温下反应24小时，反应完成后，利用冷阱抽掉溶剂得到cf2clch2i(ococf3)2,不做进一步处理直接用作下一步使用。

3)加入2)制备得到的cf2clch2i(ococf3)2，加1.5ml1,1,2-三氟三氯乙烷，冷却到0℃,加入1.5mmol1，3，5-三甲基苯，然后逐滴加入1mmol三氟甲磺酸，在0℃下反应24h。

4)反应完成后减压蒸馏悬掉溶剂，加入乙醚沉淀得到白色固体苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘，产率为86％必要的话可以用乙腈或者丙酮重结晶进行提纯。

2，4，6-三甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘的核磁表征：¹hnmr(400mhz,acetonitrile-d3)δ7.21(s,2h),4.89(dd,j＝14.6,13.1hz,2h),2.57(s,6h),2.34(s,3h)。

试验例1：化合物2-氯-2，2-二氟乙基正十二烷硫醚的制备

在25mlschlenk封管中，氮气保护环境下，加入正十二烷硫醇0.24mmol，2，4，6-三甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘0.2mmol，磁力搅拌，加入1ml干燥的二氯甲烷，室温下反应1.0小时，反应混合物经硅胶柱层析(洗脱液：石油醚)分离提纯得到无色透明液体40mg，分离产率67％。化合物2-氯-2，2-二氟乙基正十二烷硫醚的表征：¹hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.97(d,j＝8.1hz,2h),7.40–7.13(m,2h),4.77(t,j＝10.7hz,2h),2.42(s,3h)。

试验例2：化合物2-氯-2，2-二氟乙基4-甲基苯甲酸酯的制备

在25mlschlenk封管中，氮气保护环境下，加入对甲基苯甲酸0.24mmol，2，4，6-三甲基苯基二氟氯乙基三氟甲磺酸碘0.2mmol，磁力搅拌，加入1ml干燥的二氯甲烷，2,4,6-三甲基吡啶0.24mmol，室温下反应1.0小时，反应混合物经硅胶柱层析(洗脱液：石油醚：乙酸乙酯＝50：1)分离提纯得到无色透明液体41mg，分离产率87％。化合物2-氯-2，2-二氟乙基正十化合物2-氯-2，2-二氟乙基4-甲基苯甲酸酯的表征：¹hnmr(400mhz,chloroform-d)δ3.29(t,j＝12.8hz,2h),2.69(t,j＝7.4hz,2h),1.59(t,j＝7.5hz,2h),1.42–1.19(m,18h),0.88(t,j＝6.6hz,3h)。

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。