三氟甲基磺酸酯的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三氟甲基磺酸酯的合成方法，使用三氟甲基磺酸酐和原酸酯作為反應(yīng)試劑，在溫和條件下高產(chǎn)率的合成三氟甲磺酸酯。本發(fā)明涉及的三氟甲磺酸酯的常規(guī)合成方法不僅反應(yīng)溫度高，操作麻煩，而且分離純化困難。使用本發(fā)明的方法可在非常溫和條件下進行反應(yīng)，可用于合成一些常規(guī)方法難以合成的不穩(wěn)定的三氟甲磺酸酯。而且產(chǎn)品中唯一的副產(chǎn)物是低沸點的酯，非常容易除去。
【專利說明】
三氟甲基磺酸酯的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及三氟甲基磺酸酯的合成方法，該方法可在溫和條件下高效合成多種三 氟甲基磺酸酯。
【背景技術(shù)】
[0002] 三氟甲磺酸酯是有機合成中非常有用的一類試劑，常用作烷基化試劑。由于三氟 甲磺?；膹娢娮幽芰?，反應(yīng)活性比常規(guī)的烷基化試劑，如氯代物或烷基磺酸酯高的多。 這類化合物由于非?；顫?，僅有三氟甲磺酸甲酯相對比較穩(wěn)定，其它的三氟甲磺酸酯容易 發(fā)生消除，重排等副反應(yīng)，需要在溫和的條件下合成和后處理。同時這類化合物沸點低，腐 蝕性強，后處理比較危險。因此三氟甲磺酸酯的制備一直是一個難題。
[0003] 三氟甲磺酸酯最常見的合成方法是使用三氟甲磺酸酐和醇在堿的作用下反應(yīng)獲 得，該方法反應(yīng)條件可以非常溫和，但是產(chǎn)生的鹽類副產(chǎn)物需要水洗萃取除去，后處理操作 極為繁瑣，在這個過稈中產(chǎn)物也易分解。
[0004]
[0005] 以三氟甲磺酸銀和碘代烷反應(yīng)可以獲得三氟甲磺酸酯和碘化銀，濾去無機鹽即可 獲得較為純凈的三氟甲磺酸酯，但是此方法原料昂貴（T . Gramstad，R. N. Haszeldine， Journal of the Chemical Society 1956,173-180)。
[0006] CF3S〇2〇Ag+CH3l^CF3S〇2〇CH3+Agl
[0007] Yield：69%
[0008] 1973年，Beard等人以三氟甲磺酸和硫酸二甲酯為原料合成三氟甲磺酸甲酯，該方 法反應(yīng)溫度高且原料有劇毒（C.D.Beard，K. Baum，Grakausk · V，Journal of Organi c Chemistry 1973,38,3673-3677)。
[0009] 2CF3S〇2〇H+(CH3〇)2S〇2^CF3S〇2〇CH3+H2S〇4
[0010] Yield:81%
[0011] 1985年，Aubert等人使用三氟甲磺酸酐和三甲基硅醚來制備三氟甲磺酸酯，該方 法同樣會有一半的三氟甲磺酸酐損失（C. Aubert，J.P. Begue，Synthesis-Stuttgart 1985， 759-760^
[0012]
[0013] Ignatyev等人以三氟甲磺酸酐（或三氟甲磺酸和苯甲酰氯)和碳酸二甲酯為原料 定量的制備了三氟甲磺酸甲酯。該方法產(chǎn)率較高，充分利用了分子中的三氟甲基，但是一個 嚴重的問題是反應(yīng)溫度高、時間長，僅能制備穩(wěn)定的三氟甲磺酸酯（Ignatyev，N. !Schmidt, M.；Heider,U.；Sartori,P.；Kucheryna,,W0 2002/098844,EP1399417B1,2002)
[0014]
[0015] 我們發(fā)現(xiàn)三氟甲磺酸酐可與原酸甲酯反應(yīng)，在溫和條件下定量形成三氟甲磺酸甲 酯，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出一種溫和條件下三氟甲基磺酸酯的通用合成方法。
[0016]
[0017] 該方法使用的原酸酯價格便宜，易于制備，無毒無污染。使用該方法，在非常溫和 的條件下可以高產(chǎn)率的獲得各種結(jié)構(gòu)的三氟甲基磺酸酯，包括不穩(wěn)定的三氟甲磺酸仲醇 酯。同時，產(chǎn)品中唯一的副產(chǎn)物是穩(wěn)定的羧酸酯，無需純化就可以直接用于很多有機反應(yīng) 中，也可以非常容易的通過蒸餾的方法除去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明提供了一種條件溫和、操作方便、通用性好的三氟甲基磺酸酯的新的路線 和方法。
[0019] 本發(fā)明解決了穩(wěn)定性差的三氟甲磺酸的制備問題。三氟甲磺酸酐與原酸酯可在溫 和條件下反應(yīng)，獲得常規(guī)方法難以獲得的不穩(wěn)定的三氟甲基磺酸酯。
[0020] 本發(fā)明涉及一種三氟甲基磺酸酯（I)的合成方法，其特征是以三氟甲基磺酸酐與 原酸酯（II)在有機溶劑中或無溶劑的條件下反應(yīng)獲得三氟甲基磺酸酯（I):
[0021]
[0022]所述的三氟甲基磺酸酯（I)具有如下的結(jié)構(gòu)式：
[0023]
[0024] 所怵的IM酸酯i τη旦有如下的結(jié)構(gòu)式：
[0025]
[0026] 所述的1?1 = !1，]\16 31:，11-?1';1?2=]\^31:，11-?1'，;[-?1'(異丙基），11-1311，;[-1311(異丁基）， 8-1311(叔丁基），11-?6111：(戊基），11-!161(己基），(3-?6111：(環(huán)戊基），(3-!161(環(huán)己基），11-021111411+1;
[0027] 所述 η = 5_11;
[0028] 原酸酯（II)和三氟甲磺酸酐在_40°C~50°C溫度下反應(yīng)0.1~5小時，推薦反應(yīng)0.1 ~0.5小時。得到三氟甲基磺酸酯（I)和羧酸酯的混合物；
[0029]所述的化合物（II)和三氟甲磺酸酐的摩爾比為1:0.95-1.05;
[0030] 所述的反應(yīng)可以在有機溶劑中或者無溶劑中進行，使用的有機溶劑是石油醚、正 己烷、二氯甲烷、氯仿或羧酸酯等；
[0031] 所述的有機溶劑羧酸酯具有如下結(jié)構(gòu)式：
[0032]
[0033] 所述的 R3 = H，Me，E t，n-Pr; R4 = CI-C6 脂肪烷基；
[0034] 推薦所述的化合物（II)與有機溶劑的重量與體積比例為I克：ImL~50mL。
[0035] 本發(fā)明的產(chǎn)物可以直接使用或經(jīng)過蒸餾分離純化。所述的蒸餾反應(yīng)器可以采用普 通批次反應(yīng)器或連續(xù)流反應(yīng)器。
[0036]本發(fā)明明顯優(yōu)于已知常規(guī)方法：
[0037] 1)原料便宜易得，無毒無污染。而且充分利用了三氟甲基。
[0038] 2)反應(yīng)速度快?？梢栽诘偷絖40°C下進行，室溫下加料完畢反應(yīng)即可結(jié)束。解決了 穩(wěn)定性差的三氟甲磺酸酯的合成問題。
[0039] 3)反應(yīng)無固體和氣體產(chǎn)生，可以用于連續(xù)流動反應(yīng)器。
[0040] 4)產(chǎn)物純度高，唯一副產(chǎn)物為穩(wěn)定的羧酸酯，可以直接用于串聯(lián)反應(yīng)或一鍋煮反 應(yīng)。
【具體實施方式】
[0041] 下述實施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0042]實施例1三氟甲磺酸甲酯(Tf OMe)的合成一
[0043] Tf 2〇+HC (OMe) 3^Tf oMe+HC02Me
[0044] 在冰浴下，將原甲酸三甲酯（3.18g，30mmol)緩慢加入到三氟甲磺酸酐（8.47 g， 30mmol)中，轉(zhuǎn)至25°C下反應(yīng)，15分鐘核磁監(jiān)控，反應(yīng)完畢，減壓蒸餾得到三氟甲磺酸甲酯無 色液體9.74g，產(chǎn)率99 %。
[0045] TfOMezb-PjTcCz^SmmHg;1!! NMR(400MHz，CDC13)S4.21(s，3H) ;13C NMR(101MHz， CDCl3)Sll8.7(q，J = 321.2Hz)，61.6;19F NMR(376MHz，CDCl3)δ-74·5(s，3F)·
[0046] 實施例2三氟甲磺酸甲酯(Tf OMe)的合成二
[0047] Tf2OMeC (OMe) 3-TfoMe+MeC〇2Me
[0048] 在冰浴下，將原乙酸三甲酯（3.60g，30mmo 1)緩慢加入到三氟甲磺酸酐（8.47g， 30mmol)中，轉(zhuǎn)至25°C下反應(yīng)，15分鐘核磁監(jiān)控，反應(yīng)完畢，減壓蒸餾得到三氟甲磺酸甲酯無 色液體9.65g，產(chǎn)率98 %。
[0049]實施例3三氟甲磺酸乙酯(TfOEt)的合成 [0050] Tf 2〇+HC (OEt) 3^Tf 0Et+HC02Et
[00511在冰浴下，將原甲酸三乙酯（4.44g，30mmoI)緩慢加入到三氟甲磺酸酐（8.47g， 30mmol)中，轉(zhuǎn)至25°C下反應(yīng)，15分鐘核磁監(jiān)控，反應(yīng)完畢，減壓蒸餾得到三氟甲磺酸乙酯無 色液體10.15g，產(chǎn)率94%。
[0052] TfOElb-PjScCHSmmHgh1H NMR(400MHz，CDCl3)S4.62(q，J = 7.1Hz，2H)，1.51 (t，J = 7.1Hz，3H);13CMffi(101MHz，CDCl3)Sll8.6(q，J = 320.8Hz)，74.0，15.2;19FMMR (376MHz，CDC13)S-75.2(s，3F).
[0053] 實施例4三氟甲磺酸正丁酯的合成
[0054] Tf20+HC (OnBu) 3-Tf0nBu+HC00nBu
[0055] 在冰浴下，將原甲酸三正丁酯(3.70g，15mmol)緩慢加入到三氟甲磺酸酐(2.52ml， 15mmol)中，轉(zhuǎn)至25°C下反應(yīng)，15分鐘核磁監(jiān)控，反應(yīng)完畢，減壓蒸餾得到三氟甲磺酸正丁酯 無色液體5.53g，產(chǎn)率89 %。
[0056] Tf0(n-C4H9):b.p.40°C(4mmHg); 1H NMR(400MHz，CDCl3)δ4·54(t，J = 6·4Hz，2H)， 1.87-1.74(m,2H),1.47(dd ,J=15.0,7.5Hz,2H) ,0.97(t ,J = 7.4Hz ,3H) ； 13C NMR( IOlMHz , CDCl3)Sll8.6(q，J = 320.8Hz) ,77.5,31.1,18.3,13.1;19F NMR(376MHz，CDC13)S-75.3(s, 3F).
[0057] 實施例5三氟甲磺酸異丙酯(TfO(i-Pr))的合成
[0058] Tf 2P+HC (0 i -C3H7) 3^Tf 0 i -C3H7+HCO2 i -C3H7
[0059] 在冰浴下，將原甲酸三異丙酯(5 · 71g，30mmol)緩慢加入到三氟甲磺酸酐（5 · Oml， 30mmol)中，15分鐘核磁監(jiān)控，反應(yīng)完畢，減壓蒸餾得到三氟甲磺酸異丙酯無色液體4.32g， 產(chǎn)率75%。
[0060] TfO(i-Pr) :b.p.25°C(ImmHg) !1H NMR(400MHz，CDC13)S5.25-5·19(ι?，1H)，1.52((1, J = 6.3Hz，7H); 13C NMR(101MHz，CDCl3)Sll8.5(q，J = 320.5Hz) ,86.4,23.0; 19F NMR (376MHz，CDC13)S-75.9(s，3F).
[00611實施例6三氟甲磺酸異戊酯(Tf(Ki-C5Hn))的合成 [0062 ] Tf 2〇+HC (Oi-C5Hn) 3^Tf Oi-C5Hn+HC〇2 i-CsHn
[0063] 在冰浴下，將原甲酸三異戊酯(4 · I Ig，15mmol)緩慢加入到三氟甲磺酸酐(2 · 52ml， 15mmol)中，轉(zhuǎn)至25°C下反應(yīng)，15分鐘核磁監(jiān)控，反應(yīng)完畢，減壓蒸餾得到三氟甲磺酸異戊酯 無色液體5.98g，產(chǎn)率90 %。
[0064] Tf(Ki-C5Hii) :b.p.25°C(0.2mmHg) !1H 匪R(400MHz，CDCl3)S4.57(t，J = 6.5Hz， 2H) ,1.82-1.75(m，lH)，1.72(q，J = 6.5Hz，2H)，0.96(d，J = 6.4Hz，6H) ;13C 匪R(101MHz， CDCl3)Sll8.6(q，J = 321.2Hz) ,76.3,37.7,24.4,22.0;19F NMR(376MHz，CDC13)S-75.0(s， 3F)〇
【主權(quán)項】
1. 一種三氟甲基磺酸酯的合成方法，其特征是以三氟甲基磺酸酐與原酸酯（Π )在有機 溶劑中或無溶劑的條件下得三氟甲基磺酸酯（I):所述的三氟甲基磺酸酯（I)具有加下的結(jié)抝忒·所述的原酸酯（II)具有如下的結(jié)構(gòu)忒，所述的尺1 = ]^，]\16 31:，11-?1';1?1=]\^31:，11-?1'，;[-?1'，11-1311，;[-1311，8-1311，11-?6111:，11-!16叉，環(huán) 戊基，環(huán)己基，n-C2nH4n+l; 所述 η = 5-11; 原酸酯（Π )和三氟甲磺酸酐在-40 °C~50 °C溫度下反應(yīng)O . 1~5小時，得到三氟甲基磺 酸酯（I); 所述的化合物（I I)和三氟甲磺酸酐的摩爾比為1: 〇. 95-1.05。2. 如權(quán)利要求1所述的三氟甲基磺酸酯的合成方法，其特征是反應(yīng)在無溶劑中進行。3. 如權(quán)利要求1所述的三氟甲基磺酸酯的合成方法，其特征是所述的有機溶劑是石油 醚、正己烷、二氯甲烷、氯仿或羧酸酯； 所述的有機溶劑羧酸酯具有如下結(jié)構(gòu)式：所述的 R2 = H，Me，Et，n-Pr; R4=C1-C6脂肪烷基。4. 如權(quán)利要求1所述的三氟甲基磺酸酯的合成方法，其特征是所述的產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾分 離純化。5. 如權(quán)利要求1所述的三氟甲基磺酸酯的合成方法，其特征是所述的反應(yīng)是在普通批 次反應(yīng)器或連續(xù)流反應(yīng)器中進行。 2
【文檔編號】C07C303/26GK106008282SQ201610363161
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】丁凱, 鄭東青
【申請人】中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所