“一锅法”绿色合成高价碘三氟甲基化试剂*
王建娣，付蔚男，舒青青，严国兵
( 丽水学院，浙江 丽水 323000)
摘 要:以邻碘苯甲酸及三氟甲基三甲基硅烷为原料，采用“一锅法”合成了高价碘三氟甲基化试剂。与文献相比，该反应省去了中间产物的繁琐分离和纯化，大大缩短了反应时间，获得了较高的收率，适用于工业化生产。
关键词:三氟甲基化试剂; 高价碘; 一锅法
中图分类号:O61 文献标识码:A 文章编号:1001 － 9677( 2012) 04 － 0034 － 02
氟原子电负性强及原子半径小，将其引入有机底物分子中会引起显著的物理、化学以及生物活性的变化。在含氟有机物中，三氟甲基化合物占有重要比例。三氟甲基化合物表现出良好的化学及生物活性，被广泛应用于医药、化工、染料以及功能材料等领域［1］。
合成三氟甲基化合物的方法很多。传统方法是采用 HF、F2、SF4、MoF5等与三氯甲基化合物反应。然而，剧毒的无水氟化氢、氟气或挥发性强的氟化物作为氟化剂，对人体及环境都有不可估量的损害，不符合现代化学的发展以及化学工业的绿色化和可持续发展。因此，发展有效的三氟甲基等效物，并将其引入有机化合物分子中，已成为当今国内外一个热点的研究领域。常用的亲核性三氟甲基化试剂主要有 Ruppert 试剂( CF3SiMe3) 、三氟甲基苯硫醚( PhSCF3) 、三氟甲基苯砜( PhSO2CF3) 、三氟甲基苯亚砜( PhSOCF3) 、三氟乙酸钠( CF3CO2Na) 等。另外，三氟甲基要作为亲电试剂，必须与电负性更强的原子形成化学键。近年来，Togni 等发展了一系列高价碘的三氟甲基化合物［2 －4］。这些亲电性的三氟甲基化试剂也被广泛用来与亲核性的有机化合物反应，从而实现三氟甲基的转移［5］。然而，这些高价碘三氟甲基试剂的合成步骤比较繁琐，反应的时间较长，产率不高。因此，我们发展了一种绿色的“一锅法”合成高价碘三氟甲基试剂。这种方法省去了中间产物的繁琐分离和纯化，大大缩短了反应时间，获得了较高的收率，适用于工业化生产。
1 实验部分
1． 1 试剂与仪器
试剂: 邻碘苯甲酸，韶远化学科技( 上海) 有限公司; 三氟甲基三甲基硅烷，阿法埃莎( 天津) 化学有限公司; 氟化铯，高碘酸钠，乙酸酐，杭州华联金属化工有限公司。以上试剂均为分析纯试剂，实验用水为二次蒸馏水。
仪器: 核磁共振谱仪( Bruke 300 型) ，瑞士布鲁克公司; 傅立叶红外色谱仪，( Magna － IR 750 型) ，美国 Nicolet 公司; 元素分析谱仪( vario EL 型) ，德国 Elementar Analysensysteme GmbH。
1． 2 高价碘三氟甲基化试剂的合成
在 100 mL 的圆底烧瓶中加入邻碘苯甲酸 1a( 4． 94 g，20 mmol) ，高碘酸钠 ( 4． 50 g，21 mmol) ，再加入乙酸酐和水( 20 mL，5∶1) ，装上回流冷凝管，加热至 130 ℃，回流反应 2 h后，减压旋干溶剂。
然后，在上述 100 mL 的圆底烧瓶中依次加入乙睛( 20 mL) ，三氟甲基三甲基硅烷 ( 3． 98 g，28 mmol) ，氟化铯 ( 76 mg，0． 5 mmol) ，室温下反应 8 h 后，当有大量白色固体物质产生，停止反应。具体反应路线如图 1 所示。
反应的后处理: 首先用布氏漏斗过滤，得到大量的白色固体。将白色固体溶解在 50 mL 的氯仿中，再用布氏漏斗过滤除去不溶化合物，滤液用 100 mL 水及饱和的碳酸钠溶液分 3 次萃取产品，分液后得到有机相，有机相用无水硫酸钠干燥，抽滤除去干燥剂，减压旋干溶剂得 5． 18 g 白色固体 2a，产率为 82%。
2 产物的结构表征
产物2a: 1 － 三氟甲基 －1，2 － 苯碘酰 －3 － ( 1H) － 酮，白色固体，熔点为 122． 6 ℃。
核磁共振谱:1H NMR ( 300 MHz，CDCl3) δ = 7． 28 ～ 7． 89( m，3H) ，8． 46 ～ 8． 52 ( m，1H) ;13C NMR ( 75 MHz，CDCl3)δ = 107． 4 ( q，JC，F= 380． 2 Hz; CF3) ，114． 9 ( q，JC，F= 1． 3 Hz;CI) ，127． 5 ( q，JC，F= 3． 1 Hz，CH ortho to CI) ，132． 0 ( s; CHand CCO2) ，133． 9，135． 8 ( CH) ，165． 9 ( CO) 。从核磁共振氢谱来看，苯环上有四个氢原子，靠近羰基一侧苯环上的一个氢由于受到羰基的影响，化学位移出现在较低场，且受到苯环邻位上氢的偶合裂分，裂分为多重峰。另外苯环上的三个氢离羰基相对较远，受羰基的影响较小，化学位移出现在 7． 28 ～7． 89 之间，且相互偶合裂分为多重峰。从核磁共振碳谱来看，在低场区域羰基碳的化学位移为 165． 9，另外，由于受到氟原子的影响，CF3的碳原子会裂分 4 重峰，靠近 CF3的苯环上碳原子也会受到氟原子的影响发生裂分。
红外光谱: IR 3621，3018，1660，1563，1444，1316，1220，1213，1158，1077 cm－ 1。从红外光谱来看，很明显羰基伸缩振动峰为 1660 cm－ 1，碳 － 氟键的伸缩振动在 1250 ～1050 cm－ 1。
元 素 分 析: C8H4F3IO2( 316． 02 ) : C 30． 41， H 1． 28，O 10． 13，I 40． 16; found: C 30． 49，H 1． 35，O 10． 38，I 40． 30。从元素分析的结果来看，与目标化合物各原子所占的比例基本吻合。
3 结 论
采用“一锅法”合成了亲电性的高价碘三氟甲基化试剂，并对产物进行了熔点测定和及结构表征。该反应省去了中间产物的繁琐分离，具有操作简单、产物易分离、条件温和等优点，且产率有所提高。
参考文献
［1］ Ma，J． ，Cahard，D． Asymmetric Fluorination，Trifluoromethylation，and Perfluoroalkylation Reactions ［J］． Chem． Rev． ，2004，104:6119 － 6146．
［2］ Eisenberger，P． ，Gischig，S． Togni，A． Novel 10 － I －3 HypervalentIodine － Based Compounds for Electrophilic Trifluoromethylation ［J］．Chem． Eur． J． ，2006，12: 2579 － 2586．
［3］ Kieltsch，I． ，Eisenberger，P． ，Togni，A． Mild Electrophilic Triflu-oromethylation of Carbon － and Sulfur － Centered Nucleophiles by aHypervalent Iodine ( III ) － CF3Reagent ［J］． Angew． Chem． Int．Ed． ，2007，119: 768 － 771．
［4］ Stanek，K． ，Koller，R． ，Togni，A． Reactivity of a 10 － I － 3 Hyper-valent Iodine Trifluoromethylation Reagent with Phenols ［J］． J． Org．Chem． ，2008，73: 7678 － 7685．
［5］ Liu，T． ，Shen，Q． Copper － Catalyzed Trifluoromethylation of Aryl andVinyl Boronic Acids with An Electrophilic Trifluoromethylating Reagent［J］． Org． Lett． ，2011，13: 2342 －2345．
来源：中国化学试剂网
