一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物及其合成方法
阅读说明：本技术 一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物及其合成方法 (Fluoroacetaldehyde-oxygen-aryl oxime compound and synthesis method thereof ) 是由 翁志强 林波 黄扬杰 吴伟 陈守雄 郑国才 林棋 于 2021-02-01 设计创作，主要内容包括：本发明属于有机氟的化学合成技术领域,涉及一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物及其合成方法,以芳基羟胺,氟烷基乙醛水(醇)合物为原料,在酸性条件下反应得到氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物。本发明制备的氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物为白色固体或液体,热稳定性好,不易吸潮,无腐蚀性,便于保存,便于运输,便于空气中使用,反应原料易得,可作为氟代乙腈的前驱体使用。该方法实现了数十克数量级的合成,具有进一步工业化应用的潜力。(The invention belongs to the technical field of organic fluorine chemical synthesis, and relates to a fluoroacetal-oxygen-aryl oxime compound and a synthesis method thereof. The prepared fluoroacetal-oxygen-aryl oxime compound is white solid or liquid, has good thermal stability, is not easy to absorb moisture, has no corrosiveness, is convenient to store and transport, is convenient to use in the air, has easily available reaction raw materials, and can be used as a precursor of fluoroacetonitrile. The method realizes synthesis of tens of grams and has potential for further industrial application.)
技术领域
本发明属于有机氟的化学合成技术领域，具体涉及一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物及其合成方法。
背景技术
氟代乙腈是一类合成含氟杂环化合物的合成子，如三氟乙腈，作为一种亲电试剂，用于合成含三氟甲基的杂环化合物，在农药、医药等领域有着重要的应用。然而三氟乙腈是低沸点（-64℃~-65℃）高毒性的气体，不易制备、存储，普通的实验室很难对其进行实验操作。因此，发展一种安全的、易操作的、在原位生成三氟乙腈的试剂显得非常必要。
本发明报道了利用易得、易制备的芳基羟胺与氟烷基乙醛水(醇)合物为原料，在酸性条件下进行反应，合成氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物的方法，可作为氟乙腈的前驱体进行使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物及其制备方法，制备的氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物为白色固体或液体，热稳定性好，不易吸潮，无腐蚀性，便于保存，便于运输，便于空气中使用，反应原料易得，能作为氟代乙腈的前驱体使用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物，其结构为下述式1-式8中的任意一种：
。
一种氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物的合成方法，以芳基羟胺与氟烷基乙醛水(醇)合物为原料，在酸性条件下反应得到所述氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物。
进一步地，其中芳基羟胺和氟烷基乙醛水(醇)合物的摩尔比为(0.5-2):(1-4)。
进一步地，其是以芳基羟胺和氟烷基乙醛水(醇)合物为原料，在酸性条件下，得到氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物，其反应式为：
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进一步地，所述芳基羟胺为下述式1-式4中的任意一种：
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进一步地，所述氟烷基乙醛水(醇)合物为下述式1-式2中的任意一种：
进一步地，所述氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物合成方法的具体步骤如下：在空气气氛中，将芳基羟胺类化合物和氟烷基乙醛水(醇)合物置于装有磁力搅拌子的反应器中，在酸性条件下，加热40-80℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋转蒸发除去溶剂，通过硅胶柱纯化，得到所述氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物。
本发明的有益效果在于：
本发明以简单易得的芳基羟胺和氟烷基乙醛水(醇)合物为原料，在酸性条件下，一步合成氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物。制备的氟代乙醛-氧-芳基肟类化合物为白色固体或液体，热稳定性好，不易吸潮，无腐蚀性，便于保存，便于运输，便于空气中使用，反应原料廉价易得，能作为氟代乙腈的前驱体使用。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,4-二硝基苯基羟胺（式1），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热40℃搅拌反应24h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟（分离产率67%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.87 (d, J = 2.7 Hz, 1H), 8.50(dd, J = 9.3, 2.7 Hz, 1H), 8.11 (q, J = 3.9 Hz, 1H), 7.92 (d, J = 9.3 Hz,1H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 155.18 (s), 145.46 (q, J = 38.9 Hz), 142.69(s), 136.68 (s), 129.39 (s), 122.01 (s), 118.75 (q, J = 272.8 Hz), 117.49(s). 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -66.64 (d, J = 3.9 Hz). 熔点65.1-66.5℃。
实施例2
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,4-二硝基苯基羟胺（式1），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热50℃搅拌反应24h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟（产率50%）。NMR数据见实施例1。
实施例3
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,4-二硝基苯基羟胺（式1），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热60℃搅拌反应24h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟（产率54%）。NMR数据见实施例1。
实施例4
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,4-二硝基苯基羟胺（式1），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热70℃搅拌反应24h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟（产率50%）。NMR数据见实施例1。
实施例5
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,4-二硝基苯基羟胺（式1），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热80℃搅拌反应24h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟（产率35%）。NMR数据见实施例1。
实施例6
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2-硝基苯基羟胺（式3），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热60℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(2-硝基苯基)肟（分离产率67%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.98 (m, 2H), 7.67 (d, J = 8.3 Hz,1H), 7.63 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.25 (t, J = 7.6 Hz, 1H). 13C NMR (101 MHz,CDCl3) δ 151.37 (s), 143.36 (q, J = 38.4 Hz), 134.80 (s), 125.77 (s), 124.06(s), 119.23 (q, J = 272.1 Hz), 117.50 (s). 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -66.59(d, J = 3.8 Hz).
实施例7
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 4-硝基苯基羟胺（式2），0.8 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热60℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(4-硝基苯基)肟（分离产率67%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.27 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 7.90 (q, J= 3.9 Hz, 1H), 7.34 (d, J = 9.2 Hz, 2H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 162.45(s), 143.99 (s), 142.59 (q, J = 38.4 Hz), 125.93 (d, J = 5.7 Hz), 119.27 (q,J = 272.0 Hz), 114.76 (s). 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -66.58 (d, J = 3.9 Hz).
实施例8
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 4-氰基苯基羟胺（式4），0.6 mmol 三氟乙醛水合物，在酸性条件下，加热60℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2,2-三氟乙醛-氧-(4-氰基苯基)肟（产率74%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.87 (q, 3.7 Hz, 1H), 7.67 (d, J = 8.5 Hz,2H), 7.31 (d, J = 8.5 Hz, 2H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 161.04 (s), 142.19(q, J = 38.3 Hz), 134.17 (s), 119.31 (q, 266.7 Hz), 118.58 (s), 115.28 (s),107.61 (s). 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -66.60 (d, J = 3.7 Hz). 熔点 62.1-63.3℃。
实施例9
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,4-二硝基苯基羟胺（式1），0.6 mmol 二氟乙醛缩半乙醇，在酸性条件下，加热50℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2-二氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟（产率54%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.87 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 8.48 (dd,J = 9.3, 2.7 Hz, 1H), 8.05 (dt, J = 6.5, 3.5 Hz, 1H), 7.88 (d, J = 9.3 Hz,1H), 6.36 (td, J = 53.4, 6.0 Hz, 1H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 155.65 (s),150.17 (t, J = 32.7 Hz), 142.43 (s), 136.75 (s), 129.41 (s), 122.16 (s),117.43 (s), 110.25 (t, J = 238.7 Hz). 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -117.89 (dd,J = 53.4, 3.5 Hz). 熔点53.0-54.8℃。
实施例10
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 4-硝基苯基羟胺（式2），0.6 mmol 二氟乙醛缩半乙醇，在酸性条件下，加热50℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2-二氟乙醛-氧-(4-硝基苯基)肟（产率93%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.24 (m, 2H), 7.85 (dt, J = 6.5, 3.4 Hz,1H), 7.29 (m, 2H), 6.33 (td, J = 53.7, 6.2 Hz, 1H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ162.74 (s), 147.34 (t, J = 32.7 Hz), 143.67 (s), 125.92 (s), 114.62 (s, J =12.8 Hz), 110.96 (t, J = 236.9 Hz).19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -117.38 (dd, J =53.7, 3.3 Hz).
实施例11
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2-硝基苯基羟胺（式3），0.6 mmol 二氟乙醛缩半乙醇，在酸性条件下，加热50℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2-二氟乙醛-氧-(2-硝基苯基)肟（产率90%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.94 (m, 2H), 7.61 (m, 2H), 7.21 (ddd, J =8.5, 6.7, 2.0 Hz, 1H), 6.31 (td, J = 53.7, 6.2 Hz, 1H). 13C NMR (101 MHz,CDCl3) δ 151.47 (s), 147.92 (t, J = 32.6 Hz), 134.51 (s), 125.58 (s), 123.47(s), 117.30 (s), 110.74 (t, J = 237.3 Hz). 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -117.51(dd, J = 53.6, 3.4 Hz).
实施例12
在空气气氛中，在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 4-氰基苯基羟胺（式4），0.6 mmol 二氟乙醛缩半乙醇，在酸性条件下，加热50℃搅拌反应24 h后冷却至室温，用乙酸乙酯/水萃取三次后，合并有机相，旋蒸除去有机溶剂；得到的粗产物通过硅胶柱层析，以乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂，得到2,2-二氟乙醛-氧-(4-氰基苯基)肟（产率89%）。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.83 (dt, J = 6.5, 3.3 Hz, 1H), 7.65 (m,2H), 7.28 (m, 2H), 6.31 (td, J = 53.7, 6.3 Hz, 1H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ161.30 (s), 146.96 (t, J = 32.7 Hz), 134.14 (s), 118.73 (s), 115.21 (s),111.03 (t, J = 236.8 Hz), 107.15 (s).19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -117.29 (dd, J= 53.8, 3.4 Hz).
制备三氟乙腈的反应步骤：
在一个5 mL反应管中放入聚四氟乙烯磁石一粒，加入0.2 mmol 2,2,2-三氟乙醛-氧-(2,4-二硝基苯基)肟，加入一定量的碱（如三乙胺，碳酸铯，叔丁醇钾），搅拌后，生成三氟乙腈（核磁产率>99%）。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
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