一种含溴二氟甲基化合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种含溴二氟甲基化合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 含氟化合物的广泛应用极大地促进了将氟原子和含氟基团引入有机物分子的方 法的发展。现阶段，三氟甲基化的方法已经得到了充分地研宄[Yang，X. ;Wu，T. ;Phipps，R. J. ;Toste，F. D. Chem. Rev. 2015, 115, 826.]，而其他的氟烷基化则发展的相对滞后一些， 尽管他们在各研宄领域也慢慢显示出了潜在的重要性。比如含溴二氟甲基的化合物就 是合成很多含氟化合物药物或农药的一类重要中间体，例如[(a)Min，Q.-Q. ;Yin，Z.; Feng, Z. ；Guo, ff.-H. ；Zhang, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1230. (b)Gao,B. ；Zhao, Y.； Hu,M. ；Ni,C. ；Hu, J. Chem.-Eur. J. 2014, 20, 7803. (c)0u, S. ； Jiang, M. ；Liu J.-T. Tetrahedron 2013, 69, 10820. (d) Martinez, H. ；Rebeyrol,A. ；Nelms, T. B. ；Dolbier, Jr. W. R. J. Fluorine Chem. 2012, 135, 167.]中报道的内容。已报道的制备这种化合物的方法 主要分为两类：间接法和直接法。间接法包括将偕二氟烯烃或含偕二氟亚甲基的前体溴化， 以及含溴二氟甲基的化合物的转化。最近几个专注于直接法的小组报道了一种新的合成策 略。文献[Zhang, C. -P. ;Cao, Η. -P. ;Wang，Z. -L. ;Zhang，C. -T. ;Chen，Q. -Y. ;Xiao, J. -C. Synlett 2010, 1089.]中发展了亲电溴二氟甲基化试剂，而且把它们利用到了亲电溴二氟 甲基化反应中。因为溴二氟甲基负离子不稳定，亲核的溴二氟甲基化反应挑战比较大。文 献[Zhao，Y. ;Gao，B. ;Hu，J.J.Am.Chem.Soc.2012，134,5790·]中发展了一种新颖的羰基 被溴二氟甲基亲核进攻的方法。最近，文献了8711±^1，4.￥. ;1(〇8〇13〇1?)￥，]\10.;1^￥；[11，￥.￥.; Struchkova, M. I. ;Dilman, A. D. J. Org. Chem. 2014, 79, 7831]中也报道了酸和亚胺离子在 过量的溴负离子和二氟卡宾的存在下被溴二氟甲基亲核进攻的反应。
[0003] 除了以上方法，二氟二溴甲烷对烯烃的加成反应也是合成一系列溴二氟甲基化合 物的重要方法。如下面反应式所示，来自CF 2Br2的溴二氟甲基自由基CF2Br ·与烯烃加成 生成自由基中间体A。中间体A可经过不同的路径得到化合物2~5。这些竞争反应的化 学选择性取决于底物的结构和反应条件。如文献[Ignatowska，J. ;Dmowski，W.J. Fluorine Chem. 2007, 128, 997.]中报道中间体A二聚得到化合物2 ;文献[Wallentin, C. -J.; Nguyen，J.D. ;Finkbeiner，P. ;Stephenson，C.R.J.J.Am.Chem.Soc.2012，134,8875]中 报道中间体A从取一个Br原子得到化合物3 ;文献[mi，S. -H. ;Liu，W. -Z.; Jiang, X. -K. J. Org. Chem. 1994, 59, 854]中报道中间体A从氢源中得到一个H原子则生成化 合物 4;文献[Asai, H. ;Uneyama，K. Chem. Lett. 1995, 24, 1123·]中报道中间体 A 在双苯基 二硒醚存在下可以转化为苯硒基-溴二氟甲基化产物5。
[0004]
[0005] 化合物4是合成其他含氟化合物的重要合成子。对于此类化合物的合成主要依赖 于一些间接合成方法。而烯烃的直接氢化-溴二氟甲基化反应则只有两例报道。1993年， 胡昌明小组报道了在CrCl 3/Fe的作用下，利用CF2BrJi贫电性的烯烃进行氢化-溴二氟甲 基化反应（Hu, C. -M. ;Chen, J. J. Chem. Soc.，Chem. Commun. 1993, 72. )。1994 年，蒋锡夔及其 同事发现在Zn的作用下环己烯反应可以得到含有氢化-溴二氟甲基化产物与其 他副产物的混合物（Wu, S. -H. ;Liu, W. -Z. Jiang, X. -K. J. Org. Chem. 1994, 59, 854.)。这两 种方法的底物局限性都很大。
[0006] 因此，发展一种操作简便、可操作性强、反应条件温和、重复性好、底物适用范围 广、环境友好、产率高、适于工业化应用的含溴二氟甲基化合物的制备方法是本领域亟待解 决的技术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中含溴二氟甲基化合物的制备方 法可操作性差、重复性差、反应条件苛刻、步骤繁琐、底物适用范围窄、环境不友好、产率低、 不适于工业化应用等缺陷，而提供了一种含溴二氟甲基化合物及其制备方法。本发明的含 溴二氟甲基化合物的制备方法操作简便、可操作性强、反应条件温和、重复性好、底物适用 范围广、环境友好、产率高、适于工业化应用。
[0008] 本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
[0009] 本发明提供了一种如式I所示的含溴二氟甲基化合物：
[0010]
[0011] 其中，所述R1和R2各自独立地为氢、取代或未取代的C i~C12烷基、取代或未取代 的C3~C 12环烷基、取代或未取代的C 6~C 12芳基、C 6~C 12芳基取代的C C 3烷基-氧
基-幾基_、C6~C 12芳基-讽基-、羧基、 昕述 的R3为氢；
[0012] 所述取代的Ci~C12烷基、取代的C 3~C12环烷基和取代的C 6~C12芳基中的取代基 各自独立地为C6~C 12芳基、卤素、羟基、醛基、羧基、C C 1(|烷基、取代的C 6~C 12芳基-氧 基取代的C1~C 12烷基-幾基-氧基-、二苯基磷酰基、 且所述取代基的个数各自独立地为1、2、3或4 ;
[0013] 所述的取代的c6~C12芳基-氧基-中的取代基为醛基、C C 6烷基-氧基-羰 基、硝基、氰基、Ci~C 6烷基-羰基-或卤素；
[0014] 所述的取代的羰基-氧基-中的取代基为卤素取代的C6~C 12芳基或取代的C C6烷基；所述的取代的C C6烷基中的取代基为苯基和/或叔丁基氧羰基的取代氨基；
[0015] 或者，所述的R1和R2与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~C 8 杂环烷基，所述的R3为氢；所述取代或未取代的C 4~C 8杂环烷基中的杂原子为氧、N或硫， 杂原子个数为1或2 ;所述的取代的C4~C 8杂环烷基中的取代基为C C 3烷基、对甲苯磺 酰基和叔丁基氧羰基中的一个或多个；
[0016] 或者，所述的R2和R3与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~C 1(| 杂环烷基，所述的R1为氢；所述的取代或未取代的C 4~C 1(|杂环烷基中的杂原子为氧、N或 硫，杂原子个数为1或2 ;所述的取代的C4~C 1(|杂环烷基中的取代基为C C 3烷基；
[0017] 或者，所述的R1和R3与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~C 1(| 杂环烷基，所述的R2为氢；所述的取代或未取代的C 4~C 1(|杂环烷基中的杂原子为氧、N或 硫，杂原子个数为1或2 ;所述的取代的C4~C 1(|杂环烷基中的取代基为C C 3烷基。
[0018] 较佳地，所述C6~C 12芳基取代的C C 3烷基-氧基-羰基-中的C 6~C 12芳基 为C6~C 1(|芳基；更佳地为苯基。
[0019] 较佳地，所述C6~C 12芳基取代的C C 3烷基-氧基-羰基-中的C C 3烷基 为甲基。
[0020] 较佳地，所述取代或未取代的Ci~C 12烷基中的C C 12烷基为C C 1(|烷基；更 佳地为C1-C8烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基。
[0021] 较佳地，所述取代或未取代的C3~C 12环烷基中的C 3~C 12环烷基为C 5~C 8环烷 基；更佳地为环己基。
[0022] 较佳地，所述取代或未取代的C6~C 12芳基中的C 6~C 12芳基为C 6~C 1(|芳基；更 佳地为苯基。
[0023] 较佳地，所述取代的Ci~C 12烷基、取代的C 3~C 12环烷基和取代的C 6~C 12芳基 中的取代基各自独立地为c6~C 12芳基时，所述C 6~C 12芳基为C 6~C 1(|芳基；更佳地为苯 基。
[0024] 较佳地，所述取代的Ci~C 12烷基、取代的C 3~C 12环烷基和取代的C 6~C 12芳基 中的取代基各自独立地为卤素时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘；更佳地为氟、氯或溴。
[0025] 较佳地，所述取代的Ci~C12烷基、取代的C 3~C12环烷基和取代的C6~C12芳基中 的取代基各自独立地为Ci~C 1(|烷基时，所述C C 1(|烷基为C C 8烷基；更佳地为C C7烷基。
[0026] 较佳地，所述取代的C6~C 12芳基-氧基-中的C 6~C 12芳基为C 6~C 8芳基；更 佳地为苯基。
[0027] 较佳地，所述的取代的C6~C 12芳基-氧基-中的取代基为C C 6烷基-氧基-羰 基时，所述的Ci~C 6烷基-氧基-羰基中的C C 6烷基为C C 3烷基；更佳地为乙基。
[0028] 较佳地，所述的取代的C6~C 12芳基-氧基-中的取代基为卤素时，所述的卤素为 氟、氯、溴或碘；更佳地为氯或溴。
[0029] 较佳地，所述的取代的C6~C12芳基-氧基-中的取代基为C广C 6烷基-羰基-时， 所述的Ci~C 6烷基-羰基-中的C C 6烷基为C C 3烷基；更佳地为甲基。
[0030] 较佳地，所述卤素取代的c6~C 12芳基中的C6~C 12芳基为C6~C8芳基；更佳地 为苯基。
[0031] 较佳地，所述卤素取代的C6~C12芳基中的卤素为氟、氯、溴或碘；更佳地为氟。
[0032] 较佳地，所述的R1和R 2与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~ C8杂环烷基中的杂原子为氮，杂原子个数为1。
[0033] 较佳地，所述的R1和R 2与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~ C8杂环烷基中C 4~C 8杂环烷基为C 4~C 6杂环烷基；更佳地为C 5杂环烷基。
[0034] 较佳地，所述的R2和R 3与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~ Cltl杂环烷基中的C 4~C 1(!杂环烷基为C 4~C 6杂环烷基。
[0035] 较佳地，所述的R2和R 3与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~ Cltl杂环烷基中的C 4~C 1(|杂环烷基的杂原子为氧，杂原子个数为2。
[0036] 较佳地，所述的R1和R 3与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~ Cltl杂环烷基中的C 4~C 1(!杂环烷基为C 4~C 6杂环烷基。
[0037] 较佳地，所述的R1和R 3与它们所取代的碳原子一起连接成取代或未取代的C 4~ Cltl杂环烷基中的C 4~C 1(|杂环烷基的杂原子为氧，杂原子个数为2。
[0038] 较佳地，所述如式I所示的含溴二氟甲基化合物
[0039] 本发明还提供了一种如式I所示的含溴二氟甲基化合物的制备方法，其包括如下 步骤：无氧条件及10~35°C下，含有氢原子的极性非质子溶剂中，在如式IV所示的可见光 催化剂作用下，在450nm~480nm可见光照射下，将如式II所示的化合物或者如式III所 示的化合物，以及所述含有氢原子的极性非质子溶剂与二溴二氟甲烷进行如下所示的加成 反应，即可；所述R 1、R2和R3均同前所述；
[0040] ·*· ?
O
[0041] 所述450nm~480nm可见光的条件可由本领域此类反应常规所用的光源方法得 到。较佳地，所述450nm~480nm可见光的条件由蓝色LED灯带的照射产生。较佳地，所述 450nm~480nm可见光为460nm~470nm可见光。
[0042] 所述含有氢原子的极性非质子溶剂可为本领域此类加成反应常规所用的各种含 有氢原子的极性非质子溶剂。
[0043] 较佳地，所述含有氢原子的极性非质子溶剂为腈类溶剂、醚类溶剂、卤代烷烃类溶 剂和亚砜类溶剂中的一种或多种。较佳地，所述腈类溶剂为乙腈。较佳地，所述醚类溶剂为 1，4-二氧六环、乙醚和四氢呋喃中的一种或多种。较佳地，所述卤代烷烃类溶剂为二氯甲烷 和/或氯仿。较佳地，所述亚砜类溶剂为二甲基亚砜。
[0044] 较佳地，所述含有氢原子的极性非质子溶剂与所述如式II所示的化合物或者如 式III所示的化合物的体积摩尔比为10L/mol~40L/mol ;更佳地为20L/mol~30L/mol。
[0045] 较佳地，所述可见光催化剂与所述如式II所示的化合物或者如式III所示的化合 物的摩尔比为（0. 05~0. 1) :1 ;更佳地为0. 05。
[0046] 较佳地，所述二溴二氟甲烷与所述如式II所示的化合物或者如式III所示的化合 物的摩尔比为（4~6) :1 ;更佳地为6:1。
[0047] 较佳地，所述加成反应的温度为20~25°C。
[0048] 所述无氧条件可以是通过本