一種二氟甲磺酸金屬試劑、合成方法及其用途的製作方法
2023-08-05 10:34:16
專利名稱：一種二氟甲磺酸金屬試劑、合成方法及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新的二氟甲磺酸金屬試劑、合成方法及其用途。
三氟甲磺酸金屬試劑是一種路易斯酸，常用於與手性配體配位催化不對稱化學反應。然而三氟甲磺酸金屬試劑價格昂貴，限制了其在工業生產上的應用。同時，用價格便宜的四氟乙烯磺內酯為原料，經重排，脫羧，水解反應可合成二氟甲磺酸(Chen,Qingyun；WuShengwen,J.Fluorine Chem.1990,47(3),509-514 Eng.)。其合成用反應式描述如下 本發明的目的之一是提供一種新的二氟甲磺酸金屬試劑。
本發明的目的之二是提供上述二氟甲磺酸金屬試劑的合成方法。
本發明的目的之三是提供上述二氟甲磺酸金屬試劑的用途。
本發明提供的二氟甲磺酸金屬試劑的分子通式為M(OSO2CF2H)n，其中金屬M為鋅、鎘、汞、銅、銀、銦、錫、鉛、銻、鉍、金、鉈或鐿等，n=1-3。例如二氟甲磺酸鋅、二氟甲磺酸鎘、二氟甲磺酸汞、二氟甲磺酸銅、二氟甲磺酸銀、二氟甲磺酸銦、二氟甲磺酸錫、二氟甲磺酸鉛、二氟甲磺酸銻、二氟甲磺酸鉍、二氟甲磺酸金、二氟甲磺酸鉈或二氟甲磺酸鐿等本發明的合成方法是在或不在溶劑中，-10℃～100℃時，以二氟甲磺酸與金屬氧化物或金屬氫氧化物反應得到二氟甲磺酸金屬試劑，反應式例如其中M、n如前所述。二氟甲磺酸∶金屬氧化物或氫氧化物摩爾比=1∶0.1-5，推薦的摩爾比例為1∶0.1-1，更優化的摩爾比例為1∶0.16-0.5，反應幾分鐘-60小時，反應中還可延長反應時間、提高反應溫度或者增加反應物的用量。所述的溶劑是H2O。
本發明的二氟甲磺酸金屬試劑可用作有機合成反應的催化劑。例如可替代三氟甲磺酸鋅試劑作為催化劑，用於催化末端炔與醛反應合成二級丙炔醇類化合物等。
本發明操作簡單，得率在97％以上，得到的二氟甲磺酸金屬試劑與三氟甲磺酸金屬試劑化學性質相似，但比三氟甲磺酸金屬試劑價格便宜，可代替三氟甲磺酸金屬試劑用於不對稱化學反應，且易於工業化生產。
以下實施例有助於理解本發明，但不限制本發明的內容。
實施例1
FSO2CF2COOH的製備2000ml三口反應瓶中加入石油醚670ml，四氟乙烯磺內酯800g(約500ml,4.44mol),低溫下，滴液漏鬥滴入H2O 80克(4.44mol)，滴加完畢後，室溫攪拌過夜。分出下層，減壓蒸餾，收集沸點80-83℃/40mmHg的餾份，產率69％。
實施例2HCF2SO2F的製備將Na2SO4(28.4g,0.2mol),500mL乙腈及500-1000mL蒸餾水加入裝有電磁攪拌，滴液漏鬥和回流冷凝管的1000mL三口瓶中。25℃下慢慢滴加FSO2CF2COOH 356g(2.0mol)，室溫攪拌過夜。分液漏鬥分開有機層和水層。有機層用飽和食鹽水洗二次100 ml×2，得HCF2SO2F粗品125.0g，可直接用於下一步反應。
實施例3HCF2SO2OH的製備。
將HCF2SO2F粗品250g，四氫呋喃(THF)200mL，蒸餾水200mL置於2000mL單口反應瓶中。80℃攪拌過夜。19F NMR跟蹤反應進程，反應結束後，先蒸餾回收未反應的少量原料及THF，加入甲苯帶水，減壓除去甲苯。減壓蒸餾，收集110℃-112℃/10mmHg的餾份240g。該化合物經1H NMR，19F NMR確認。以含氟原料計，由四氟乙烯磺內酯出發，經重排，脫羧，水解共三步反應，以總得率31％合成了二氟甲磺酸。
實施例4二氟甲磺酸鋅的製備室溫下向一隻200毫升燒杯中依次加入4.1克(0.05mol)氧化鋅及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸13.2g(0.10mol)至白色粉末基本溶解。攪拌放置使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發除大量水後真空乾燥24小時(110℃)。稱重16.2g.產率98％。二氟甲磺酸鋅1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.1ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)，δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值23.20％，實測值23.31％元素分析(氟)理論值23.20％，實測值23.31％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例5二氟甲磺酸鎘的製備室溫下向一隻200毫升燒杯中依次加入12.8克(0.10mol)氧化鎘及20毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸26.4 g(0.20mol)至固體基本溶解，靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重36.7g.產率98％。二氟甲磺酸鎘1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.1ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)，δ:77.2ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值20.29％，實測值20.27％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例6二氟甲磺酸汞的製備90℃時，向一隻200毫升燒杯中依次加入21.7克(0.10mol)氧化汞及100毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸26.4 g(0.20mol)至固體基本溶解，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重45.4g，產率98％。二氟甲磺酸汞1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.2ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值16.42％，實測值16.50％水分含量＜0.1％(熱失重法)
實施例7二氟甲磺酸銅的製備室溫下向一隻200毫升燒杯中依次加入8.0克(0.10mol)氧化銅及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸26.4 g(0.20mol)至固體基本溶解。靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重31.9g，產率98％。二氟甲磺酸銅1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.0ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.5ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值23.33％，實測值23.31％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例8二氟甲磺酸銀的製備室溫下向一隻200毫升燒杯中依次加入23.2g(0.10mol)氧化銀及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸26.4g(0.20mol)至固體基本溶解，此時PH=1～2。靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重46.8g.產率97％。二氟甲磺酸銀1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.1 ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值15.90％，實測值16.05％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例9二氟甲磺酸銦的製備室溫下向一隻200毫升燒杯中依次加入16.6克(0.10mol)氫氧化銦及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸39.6 g(0.30mol)至固體基本溶解，此時PH=1～2。靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重49.8g，產率98％。二氟甲磺酸銦1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.1ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.2ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值22.49％，實測值22.40％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例10二氟甲磺酸錫的製備0℃下向一隻200毫升燒杯中依次加入13.5克(0.10mol)氧化亞錫及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸26.4g(0.20mol)至固體基本溶解，此時PH=1～2。靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重37.3g.產率98％。二氟甲磺酸錫1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.1ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值19.95％，實測值19.91％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例11二氟甲磺酸鉛的製備0℃向一隻200毫升燒杯中依次加入13.5克或108克(0.10mol或0.8mmol)氧化亞鉛及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸26.4g(0.20mol)至固體基本溶解，此時PH=1～2。靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去過量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重46.0g.產率98％。二氟甲磺酸鉛1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:5.9ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值16.20％，實測值16.34％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例12二氟甲磺酸銻的製備10℃向一隻200毫升燒杯中依次加入14.6克(0.05mol)三氧化二銻及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸39.6g(0.30mol)至固體基本溶解，此時PH=1～2。靜置微熱，使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重50.5g，產率98％。二氟甲磺酸銻1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.1ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值22.14％，實測值22.25％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例13二氟甲磺酸鉍的製備10℃時，向一隻200毫升燒杯中依次加入26.0克(0.10mol)氫氧化鉍及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸39.6g(0.30mol)至固體基本溶解。使其充分反應。將反應液過濾，以除去微量固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重59.0g，產率98％。二氟甲磺酸鉍1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.2ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.2ppm(d,J=52Hz)水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例14二氟甲磺酸鐿的製備10℃時，向一隻200毫升燒杯中依次加入22.4克(0.10mol)氫氧化鐿及50毫升水。緩慢向燒杯中滴加二氟甲磺酸39.6g(0.30mol)至固體基本溶解。使其充分反應。將反應液過濾，以除去固體殘渣。將以上濾液旋轉蒸發，除去大量水。真空乾燥24小時(110℃)。稱重55.5g，產率98％。二氟甲磺酸鐿1H NMR(60 MHz,CD3COCD3),δ:6.0ppm(t,J=52Hz)19F NMR(56.4 MHz,CD3COCD3,CF3COOH為外標，高場為正)δ:77.0ppm(d,J=52Hz)元素分析(氟)理論值20.14％，實測值20.23％水分含量＜0.1％(熱失重法)實施例15二氟甲磺酸金屬試劑的應用在氮氣保護下，二氟甲磺酸鋅(180mg,0.55mmol,1.1eq)和(-)-N,N-二甲基降麻黃鹼(108mg,0.602mmol,1.2eq)的甲苯(2mL)溶液中，加入三乙胺(61mg,0.602mmol,1.2eq)，混合溶液在室溫下攪拌2h，加入苯乙炔(61mg,0.6mmol,1.2eq)，室溫下攪拌0.5h後加入環己醛(58mg)，攪拌12h，加入飽和氯化銨水溶液(3mL)，乙醚萃取(3×10mL)。合併的有機溶劑用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉乾燥。產品用矽膠柱層析分離得到96mg(S)-1-環己基-3-苯基-2-丙炔-1-醇，收率為90％。97％ee值用手性HPLC柱測定。1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.38-7.45(m,2H),7.30-7.24(m,3H),4.40-4.30(d,J=6.0Hz,1H),2.00-1.58(m,1H),1.36-1.05(m,11H)。
實施例16二氟甲磺酸金屬試劑的應用在氮氣保護下，二氟甲磺酸鉍(51mg,0.12mmol,0.2eq)和(1S,2S)-(+)-N,N-二甲基氨基)-1-(4-硝基苯基)-1,3-丙二醇(127mg,0.602mmol,1.2 eq)的丙酮(2mL)溶液中，加入嘧啶(1.8mmol,3.6eq)，混合溶液在室溫下攪拌2h，加入苯丁炔(61mg,0.6mmol,1.2eq)，室溫下攪拌0.5h後加入異丁醛(43mg),85°G下攪拌5h，加入飽和氯化銨水溶液(3mL)，乙醚萃取(3×10mL)。合併的有機溶劑用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉乾燥。產品用矽膠柱層析分離得到103mg (S)-2-甲基-7-苯基-4-庚炔-3-醇，收率為93％。71％ee值用手性HPLC柱測定。1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.4(m,2H),7.25(m.3H),4.38(d,J=6.0 Hz,1H),2.1-2.15(m,4H)2.04(d,J=5.7 Hz,1H),1.97(m,1H),1.05(dd,J=6.7Hz,6H)。
實施例17二氟甲磺酸金屬試劑的應用在氮氣保護下，二氟甲磺酸鎘(224mg,0.55mmol,1.1eq)和(1S,2S)-(+)-N,N-二甲基氨基)-1-(4-硝基苯基)-1,3-丙二醇(127 mg,0.602mmol,1.2eq)的CH3CN(2mL)溶液中，加入三乙胺(61mg,0.602mmol,1.2eq)，混合溶液在室溫下攪拌2h，加入苯乙炔(61mg,0.6mmol,1.2eq或46mg,0.45mmol,0.9eq)，室溫下攪拌0.5h後加入環丙醛(58mg)，85°G下攪拌8h，加入飽和氯化銨水溶液(3mL)，乙醚萃取(3×10mL)。合併的有機溶劑用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉乾燥。產品用矽膠柱層析分離得到96mg(S)-1-環丙基-3-苯基-2-丙炔-1-醇，收率為80％。76％ee值用手性HPLC柱測定。1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.4(m,2H),7.2 5(m.3H),4.38(d,J=6.0 Hz,1H),2.04(d,J=5.7Hz,1H),1.97(m,1H),1.05(d,J=6.7 Hz,4H)。
權利要求
1．一種二氟甲磺酸金屬試劑，其分子通式為M(OSO2CF2H)n，其中M=鋅、鎘、汞、銅、銀、銦、錫、鉛、銻、鉍、金、鉈或鐿，n=1-3。
2．如權利要求1所述的二氟甲磺酸金屬試劑的合成方法，其特徵是-10℃～100℃時，在或不在溶劑中，二氟甲磺酸與金屬M的氧化物或氫氧化物的摩爾比=1∶0.1-5，反應幾分鐘-60小時，得到相應的二氟甲磺酸金屬試劑M(OSO2CF2H)n，M、n如權利要求1所述。
3．如權利要求2所述的二氟甲磺酸金屬試劑的合成方法，其特徵是二氟甲磺酸∶金屬氧化物或氫氧化物的摩爾比=1∶0.1-1。
4．如權利要求2所述的二氟甲磺酸金屬試劑的合成方法，其特徵是所述的溶劑為H2O。
5．如權利要求1所述的二氟甲磺酸金屬試劑的用途，其特徵是可用作有機合成反應的催化劑。
6．如權利要求5所述的二氟甲磺酸金屬試劑的用途，其特徵是用作合成二級丙炔醇類化合物的催化劑。
全文摘要
本發明涉及一種新的二氟甲磺酸金屬試劑、製備方法及其用途,即以二氟甲磺酸與金屬氧化物或金屬氫氧化物反應得到二氟甲磺酸金屬試劑,所述金屬為鋅、鎘、汞、銅、銀、銦、錫、鉛、銻、鉍、金、鉈或鐿等。該方法具有反應條件溫和,收率和純度高,易操作,易於工業化生產等優點。
文檔編號C07C309/00GK1314344SQ01105780
公開日2001年9月26日 申請日期2001年3月23日 優先權日2001年3月23日
發明者姜標, 王全伏, 熊文南, 張明宇 申請人:中國科學院上海有機化學研究所, 中國科學院有機合成工程研究中心