硝基化合物和氟化物的合成MA

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1、CONFIDENTIAL 经典化学合成反应讲座经典化学合成反应讲座(11)(11)硝基化合物和氟化物的合成硝基化合物和氟化物的合成化学合成部化学合成部:马汝建马汝建药明康德新药开发有限公司药明康德新药开发有限公司CONFIDENTIAL Part I：硝基化合物的合成硝基化合物的合成We Are Determined To Serve You Better3Confidential1 1前言前言 硝基化合物，特别是芳香族硝基化合物，是具有悠硝基化合物，特别是芳香族硝基化合物，是具有悠久历史的一类化合物。硝基化合物是合成染料，香久历史的一类化合物。硝基化合物是合成染料，香料，药物，和炸药的重要中

2、间体，广泛应用于化学料，药物，和炸药的重要中间体，广泛应用于化学工业，制药和有机合成的各个领域中。因此，硝基工业，制药和有机合成的各个领域中。因此，硝基化合物的制备是研究地最多，应用也最为广泛的一化合物的制备是研究地最多，应用也最为广泛的一类有机反应。类有机反应。同时，由于硝化，特别是芳香类化合物的硝化，需同时，由于硝化，特别是芳香类化合物的硝化，需要过量的硝酸及硫酸等强酸，产生大量的废气和废要过量的硝酸及硫酸等强酸，产生大量的废气和废酸，使之成为污染环境的一大因素。酸，使之成为污染环境的一大因素。We Are Determined To Serve You Better4Confidenti

3、al其中芳烃或脂肪烃的直接硝化是制备硝基化合物最简捷的径。其中芳烃或脂肪烃的直接硝化是制备硝基化合物最简捷的径。R-CHOCH3NO2RNo2R-NO2Ar-NO2R-HAr-HR-CH=NOHR-NH2Ar-NH2R-XX=Br,I,OTsRN3硝基化合物的制备有多种途径，烃类的直接硝化，卤素取代及硝基化合物的制备有多种途径，烃类的直接硝化，卤素取代及胺，肟的氧化等，如下图所示：胺，肟的氧化等，如下图所示：1 1前言前言 We Are Determined To Serve You Better5Confidential常见的硝化试剂归纳如下：常见的硝化试剂归纳如下：硝酸硝酸Nitric N

4、itric acidAloneacidAlone or in combination with H2SO4,H3PO4,HClO4,HF(BF3),or in combination with H2SO4,H3PO4,HClO4,HF(BF3),(CH3CO)2O,(CF3CO)2O,CF3CO2H,MeSO3H,CF3SO3H,FSO3H(SbF5),(CH3CO)2O,(CF3CO)2O,CF3CO2H,MeSO3H,CF3SO3H,FSO3H(SbF5),NafionNafion-H,H,sulfonatedsulfonated resins,clays,molecular resins

5、,clays,molecular sieves,graphitesieves,graphite 硝酸盐硝酸盐 Nitrate saltsNitrate saltsAgNO3/BF3,KNO3/H2SO4,K(Na)NO3/TMSCl/AlCl3,Cu(NO3)2/(CH3CO)2O,AgNO3/BF3,KNO3/H2SO4,K(Na)NO3/TMSCl/AlCl3,Cu(NO3)2/(CH3CO)2O,NH4NO3/(CF3CO)2O,(NH4)2Ce(NO3)NH4NO3/(CF3CO)2O,(NH4)2Ce(NO3)硝酸酯硝酸酯 Nitrate esters Nitrate esters

6、BuONO2/Nafion-H,MeONO2/BF3,Me3SiONO2,acetone BuONO2/Nafion-H,MeONO2/BF3,Me3SiONO2,acetone cyanohydrincyanohydrin nitrate nitrate 硝酰化合物硝酰化合物 NitrylNitryl compounds compoundsNO2BF4,NO2PF6,NO2ClO4,NO2Cl(F),MeCO2NO2,CF3CO2NO2,PhCO2NO2,NO2BF4,NO2PF6,NO2ClO4,NO2Cl(F),MeCO2NO2,CF3CO2NO2,PhCO2NO2,N N-nitrop

7、yridiniumnitropyridinium nitrate nitrate氧化氮氧化氮 Nitrogen oxidesNitrogen oxidesNO2NO2O3,N2O3/BF3,N2O4/H2SO4,N2O4/AlCl3,nBuLi/N2O4,N2O5,O3,N2O3/BF3,N2O4/H2SO4,N2O4/AlCl3,nBuLi/N2O4,N2O5,N2O5/HNO3N2O5/HNO3，N2O5/SO2N2O5/SO2 硝烷硝烷 NitroalkanesNitroalkanesC(NO2)4,CH(NO2)3,(O2N)3CC(NO2)C(NO2)4,CH(NO2)3,(O2N)

8、3CC(NO2)1 1前言前言 We Are Determined To Serve You Better6Confidential 在有机合成中，通过硝基化合物可以实现多种转换，在有机合成中，通过硝基化合物可以实现多种转换，如下图所示：如下图所示：1 1前言前言 R-NO2orAr-NO2Michael additionR-NH2Ar-NH2R-HR-Nu,alkenesRCHORCO2HRCNONitro-aldolreactionCyclo additionWe Are Determined To Serve You Better7Confidential2 2芳香族硝基化合物的合成芳香

9、族硝基化合物的合成 芳烃的直接硝化是合成芳香族硝基化合物最重要的方法。可使芳烃芳烃的直接硝化是合成芳香族硝基化合物最重要的方法。可使芳烃硝化的试剂很多，最常用的硝酸及其盐、以及硝酸酯、硝酸鎓盐、氧化硝化的试剂很多，最常用的硝酸及其盐、以及硝酸酯、硝酸鎓盐、氧化氮类等。通常，硝化试剂的选择取决于硝化试剂及芳香族化合物的反应氮类等。通常，硝化试剂的选择取决于硝化试剂及芳香族化合物的反应活性、硝化的区域选择性和一元硝化及多硝化的控制等因素。另外，重活性、硝化的区域选择性和一元硝化及多硝化的控制等因素。另外，重氮盐、硼酸被硝基取代，苯胺氧化，也能合成芳香族硝基化合物。氮盐、硼酸被硝基取代，苯胺氧化，也

10、能合成芳香族硝基化合物。硝酸是最常用的硝化试剂之一，它能使许多芳香族化合物发生硝硝酸是最常用的硝化试剂之一，它能使许多芳香族化合物发生硝化，普通硝酸和发烟硝酸都能用于硝化。化，普通硝酸和发烟硝酸都能用于硝化。2.1 HNO2.1 HNO3 3 作为硝化试剂反应示例作为硝化试剂反应示例MeOMeOCHOMeOMeOCHONO2HNO3We Are Determined To Serve You Better8Confidential 硝酸与硫酸组成的混酸是比硝酸更强的硝化剂，根据硝酸与硫酸组成的混酸是比硝酸更强的硝化剂，根据底物活性的高低可以使用普通的硝酸或发烟硝酸，这个方底物活性的高低可以使用

11、普通的硝酸或发烟硝酸，这个方法可以顺利地得到多硝基取代产物。法可以顺利地得到多硝基取代产物。2.2 HNO2.2 HNO3 3/H/H2 2SOSO4 4作为硝化试剂反应示例作为硝化试剂反应示例OONO2NO2NO2O2Nfuming HNO3H2SO42 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 We Are Determined To Serve You Better9Confidential 硝酸盐硝酸盐 /H2SO4/H2SO4是硝化常用的试剂，通常使用的硝酸盐是硝酸钾是硝化常用的试剂，通常使用的硝酸盐是硝酸钾，反应条件温和，操作方便，反应迅速，通常在，反应条件温和，操作方便，反

12、应迅速，通常在0oC0oC进行，缺点是选进行，缺点是选择性不好。择性不好。OBrOBrO2NKNO3/H2SO4OOOO2.3 2.3 硝酸盐硝酸盐/H/H2 2SOSO4 4作为硝化试剂反应示例作为硝化试剂反应示例CHOHNO3Ac2OCHONO22.4 HNO2.4 HNO3 3/Ac/Ac2 2O O 作为硝化试剂反应示例作为硝化试剂反应示例 硝酸和醋酐混和，生成醋酸和硝酸的混酐（硝酸和醋酐混和，生成醋酸和硝酸的混酐（CH3COONO2CH3COONO2），是一个），是一个良好的硝化试剂，反应条件比较温和。良好的硝化试剂，反应条件比较温和。2 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合

13、成 We Are Determined To Serve You Better10Confidential硝酸和三氟乙酸酐也是一个类似的硝化试剂，硝酸也可用硝酸铵代替。硝酸和三氟乙酸酐也是一个类似的硝化试剂，硝酸也可用硝酸铵代替。OCHOHNO3(CF3CO)2OOCHOO2N2.5 2.5 硝酸或硝酸铵硝酸或硝酸铵/三氟乙酸酐作为硝化试剂反应示三氟乙酸酐作为硝化试剂反应示 一般情况下，在芳环上有游离的氨基存在时，由于许多硝化试剂具一般情况下，在芳环上有游离的氨基存在时，由于许多硝化试剂具有较强的氧化性使得在硝化的同时，氨基也会被氧化成一系列复杂的副有较强的氧化性使得在硝化的同时，氨基也会被氧

14、化成一系列复杂的副产物，有文献报道产物，有文献报道2,3,5,6-2,3,5,6-四溴四溴-4-4-甲基甲基-4-4-硝基硝基-环己环己-2,5-2,5-二烯酮是一二烯酮是一种基本上没有氧化性的温和的硝化试剂，可用于带有游离氨基的芳香化种基本上没有氧化性的温和的硝化试剂，可用于带有游离氨基的芳香化合物的硝化。其制备和使用方法如下：合物的硝化。其制备和使用方法如下：2.6 2.6 2,3,5,6-2,3,5,6-四溴四溴-4-4-甲基甲基-4-4-硝基硝基-环己环己-2,5-2,5-二烯酮为硝化试剂反应示例二烯酮为硝化试剂反应示例OHBrBrBrBrAcOH/HNO3OBrBrBrBrNO2NH

15、2BrFNH2BrFNO2OBrBrBrBrNO2THF,rt,2 h2 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 We Are Determined To Serve You Better11Confidential NO2BF4NO2BF4，NO2PF6NO2PF6是一类很强的硝化试剂，但是其制备不方便，如是一类很强的硝化试剂，但是其制备不方便，如 NO2BF4 NO2BF4 是由硝酸，氢氟酸和三氟化硼反应制得。当苯环被吸电子基团钝是由硝酸，氢氟酸和三氟化硼反应制得。当苯环被吸电子基团钝化，用一般的方法难以硝化，而此类试剂则能顺利实现硝化，这种方法对化，用一般的方法难以硝化，而此类试

16、剂则能顺利实现硝化，这种方法对合成多硝基取代的化合物比较有效。合成多硝基取代的化合物比较有效。NO2BF4HNO3+HF2 BF3+2.7 NO2.7 NO2 2BFBF4 4，NONO2 2PFPF6 6 作为硝化试剂反应示例作为硝化试剂反应示例CNCNO2NNO2 NO2ClNO2Cl（硝酰氯）以前是由发烟硝酸和氯磺酸制得，由于这个方（硝酰氯）以前是由发烟硝酸和氯磺酸制得，由于这个方法不方便以及危险性大，另一个替代方法是法不方便以及危险性大，另一个替代方法是 NaNO3/TMSCl/AlCl3 NaNO3/TMSCl/AlCl3 体体系系8 8。NaNO3 NaNO3 和和TMSClTMS

17、Cl 反应生成硝酰氯，然后再反应生成硝酰氯，然后再AlCl3 AlCl3 的作用下经过的作用下经过类似类似F-CF-C反应的亲电取代过程得到硝化物反应的亲电取代过程得到硝化物,NaNO3,NaNO3也可用也可用KNO3KNO3代替。这代替。这个硝化反应条件很温和，选择性很好，如果用其他硝化方法得到的选个硝化反应条件很温和，选择性很好，如果用其他硝化方法得到的选择性差，不妨试试这个硝化条件，其缺点是有时转化率不高。择性差，不妨试试这个硝化条件，其缺点是有时转化率不高。2.8 NO2.8 NO2 2Cl Cl（硝酰氯）作为硝化试剂反应示例（硝酰氯）作为硝化试剂反应示例OOOOOOO2NTMSCl,

18、AlCl3KNO3,CHCl32 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 We Are Determined To Serve You Better12Confidential 硝酸酯，包括硝酸酯，包括BuONO2/Nafion-H,MeONO2/BF3,Me3SiONO2BuONO2/Nafion-H,MeONO2/BF3,Me3SiONO2等，作为硝化等，作为硝化试剂，能使活化的苯环发生硝化。试剂，能使活化的苯环发生硝化。NO2BF3CH3ONO22.9 2.9 硝酸酯作为硝化试剂反应示例硝酸酯作为硝化试剂反应示例硝基吡啶鎓盐类化合物作为硝化试剂，也能使活化的苯环硝化。其中硝基吡啶

19、鎓盐类化合物作为硝化试剂，也能使活化的苯环硝化。其中2 2甲基甲基N N硝基吡啶鎓盐在乙腈中有较好的溶解度，所以使用得也比较硝基吡啶鎓盐在乙腈中有较好的溶解度，所以使用得也比较多。多。NNO2NO2NO2+65:352.10 2.10 硝基吡啶鎓盐作为硝化试剂反应示例硝基吡啶鎓盐作为硝化试剂反应示例2 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 We Are Determined To Serve You Better13Confidential 近年来由于对环境保护越来越重视，一类新的硝化方法发展了起近年来由于对环境保护越来越重视，一类新的硝化方法发展了起来。这种方法来。这种方法 用镧系

20、金属用镧系金属 lanthanide(IIIlanthanide(III)或或 IV IV 族金属的三氟族金属的三氟磺酸磺酸Ln(OTf)3,Ln(OTf)3,LnLn=La-Lu;=La-Lu;M(OTfM(OTf)4,M=)4,M=Hf,ZrHf,Zr 以及以及tris(trifluoromethanesulphonyl)methides(“triflides”)M(CTf3tris(trifluoromethanesulphonyl)methides(“triflides”)M(CTf3)3;M=)3;M=YbYb,Sc,Sc 作催化剂作催化剂 1111，催化等当量的硝酸（，催化等当量的

21、硝酸（6969）硝化苯环，）硝化苯环，这种方法对一般的苯环及一些钝化的苯环都能得到高产率。由于只用这种方法对一般的苯环及一些钝化的苯环都能得到高产率。由于只用等当量的硝酸，所以副产物仅仅是水，没有废酸产生，而且催化剂可等当量的硝酸，所以副产物仅仅是水，没有废酸产生，而且催化剂可以回收，并经过简单处理后反复使用。以回收，并经过简单处理后反复使用。因此这种方是较为环保的一种因此这种方是较为环保的一种方法。方法。10 mol%Yb(oTf)31 eq 69%HNO3NO2o:m:p 52:7:412.11 2.11 金属催化的计量硝化反应示例金属催化的计量硝化反应示例2 2芳香族硝基化合物的合成芳香

22、族硝基化合物的合成 We Are Determined To Serve You Better14Confidential 氧化氮类化合物，也能使苯环硝化，如氧化氮类化合物，也能使苯环硝化，如NO2NO2O3,N2O3/BF3,O3,N2O3/BF3,N2O4/H2SO4,N2O4/AlCl3,nBuLi/N2O4,N2O5,N2O5/HNO3N2O4/H2SO4,N2O4/AlCl3,nBuLi/N2O4,N2O5,N2O5/HNO3，N2O5/SO2 N2O5/SO2 等多种体系。这类方法产率高，对高度钝化的苯环也能得到比较好的结等多种体系。这类方法产率高，对高度钝化的苯环也能得到比较好的

23、结果，对多种杂环也有效。特别是果，对多种杂环也有效。特别是NO2NO2O3O3体系，由于不使用酸，所以对体系，由于不使用酸，所以对一些在强酸条件下不稳定的化合物比较适用。反应在温和条件下进行；一些在强酸条件下不稳定的化合物比较适用。反应在温和条件下进行；缺点是操作不方便，缺点是操作不方便，一般情况下还是优先考虑其他硝化方法。一般情况下还是优先考虑其他硝化方法。2.12 2.12 氧化氮类作为硝化试剂反应示氧化氮类作为硝化试剂反应示例例2 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 NO2-O3ClClClClClClClClNO2We Are Determined To Serve You

24、 Better15Confidential在中性或碱性溶液中，芳香族重氮盐用亚硝酸钠处理，即以较好在中性或碱性溶液中，芳香族重氮盐用亚硝酸钠处理，即以较好产率生成芳香族硝基化合物。本法适用于合成特殊取代位置的芳香族产率生成芳香族硝基化合物。本法适用于合成特殊取代位置的芳香族硝基化合物。例如邻二硝基苯、对二硝基苯均不能由直接硝化法制硝基化合物。例如邻二硝基苯、对二硝基苯均不能由直接硝化法制得，但它们可由邻硝基苯胺、对硝基苯胺形成的重氮盐与亚硝酸钠反得，但它们可由邻硝基苯胺、对硝基苯胺形成的重氮盐与亚硝酸钠反应制得。通常，铜盐或铜及其氧化物是反应有效的催化剂。为避免重应制得。通常，铜盐或铜及其氧化

25、物是反应有效的催化剂。为避免重氮盐中的阴离子，如氮离子，引起的竞争性副反应，一般用氮盐中的阴离子，如氮离子，引起的竞争性副反应，一般用BF4BF4作作为阴离子。为阴离子。2.13 2.13 重氮盐被硝基取代生成硝基化合物反应示例重氮盐被硝基取代生成硝基化合物反应示例2 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 NH2O2NNaNO2HBF4N2BF4O2NNaNO2CuNO2O2NWe Are Determined To Serve You Better16Confidential 芳基硼酸用芳基硼酸用 NH4NO3/(CF3CO)2ONH4NO3/(CF3CO)2O，NH4NO3/NH

26、4NO3/TMSClTMSCl 或或 MNO3/TMSCl MNO3/TMSCl（M MAgAg，NaNa，K K）处理，发生硼被硝基取代的反应，生成硝基化合物。前）处理，发生硼被硝基取代的反应，生成硝基化合物。前一个条件比较强，后两个条件相对温和，反应在室温下进行，收率高，这一个条件比较强，后两个条件相对温和，反应在室温下进行，收率高，这是最近报导的一种方法，应用面还不太广。是最近报导的一种方法，应用面还不太广。B(OH)2NO2AgNO3TMSClClCl2.15 2.15 苯胺氧化生成硝基化合物反应示例苯胺氧化生成硝基化合物反应示例2.14 2.14 硼酸被硝基取代生成硝基化合物反应示例

27、硼酸被硝基取代生成硝基化合物反应示例将苯胺用如过酸、臭氧、将苯胺用如过酸、臭氧、OxoneOxone 等氧化剂处理，则生成相应的硝基化合等氧化剂处理，则生成相应的硝基化合物，这也是合成芳香族硝基化合物的一种方法。物，这也是合成芳香族硝基化合物的一种方法。ClClNH2CF3CO3HClClNO22 2芳香族硝基化合物的合成芳香族硝基化合物的合成 We Are Determined To Serve You Better17Confidential3 3脂肪族硝基化合物的合成脂肪族硝基化合物的合成 合成脂肪族硝基化合物最便捷的方法是卤素，磺酸酯等的硝基取代。合成脂肪族硝基化合物最便捷的方法是卤素

28、，磺酸酯等的硝基取代。活泼亚甲基的硝化，烯烃的硝化，和胺、肟的氧化，也能合成脂肪族硝活泼亚甲基的硝化，烯烃的硝化，和胺、肟的氧化，也能合成脂肪族硝基化合物。基化合物。卤代烃与亚硝酸盐（卤代烃与亚硝酸盐（NaNO2NaNO2，KNO2KNO2，AgNO2AgNO2等）在极性非质子等）在极性非质子溶剂溶剂DMFDMF或或DMS0DMS0中或在相转移催化条件下反应，可以得到较好产中或在相转移催化条件下反应，可以得到较好产率的硝基化合物。通常反应伴有副产物亚硝酸酯的生成。磺酸酯率的硝基化合物。通常反应伴有副产物亚硝酸酯的生成。磺酸酯类化合物，如类化合物，如TosylateTosylate也可以发生类似

29、反应。这是合成脂肪族硝也可以发生类似反应。这是合成脂肪族硝基化合物的最常用的方法。三甲硅基基化合物的最常用的方法。三甲硅基1818以及三甲锡基以及三甲锡基1919也能被硝也能被硝基取代，得到相应的硝化物。基取代，得到相应的硝化物。3.1 3.1 硝基取代反应示例硝基取代反应示例COOEtBrNaNO2DMFCOOEtNO2We Are Determined To Serve You Better18Confidential 含活泼亚甲基（如苄甲基，含含活泼亚甲基（如苄甲基，含氢的酯等）的化合物，在强碱（氢的酯等）的化合物，在强碱（K/NH3,K/NH3,Na/NH3Na/NH3）的作用下，与硝

30、酸酯反应，得到硝基化合物。）的作用下，与硝酸酯反应，得到硝基化合物。NNNO2Na/NH3CH3CH2CH2ONO23.2 3.2 含活泼亚甲基化合物的硝基取代反应示例含活泼亚甲基化合物的硝基取代反应示例 胺的氧化，特别是肟的氧化，是合成脂肪族硝基化合物的一个重要手段。胺的氧化，特别是肟的氧化，是合成脂肪族硝基化合物的一个重要手段。因为肟可以方便地由醛酮和羟胺制得。这是由醛酮合成硝基化合物的有效的因为肟可以方便地由醛酮和羟胺制得。这是由醛酮合成硝基化合物的有效的方法，常用的氧化剂有过酸、臭氧、方法，常用的氧化剂有过酸、臭氧、OxoneOxone，高锰酸钾，高硼酸钠，次氯酸。，高锰酸钾，高硼酸钠

31、，次氯酸。NHOPhPhNO2CF3CO3H3.3 3.3 胺和肟的氧化反应示例胺和肟的氧化反应示例3 3脂肪族硝基化合物的合成脂肪族硝基化合物的合成We Are Determined To Serve You Better19Confidential 烯烃直接硝化生成共轭硝基取代烯烃，是一个合成脂肪族硝基化合烯烃直接硝化生成共轭硝基取代烯烃，是一个合成脂肪族硝基化合物的有效的方法。常用的有物的有效的方法。常用的有 NONO，N2O4N2O4，NaNO2/CAN,NaNO2/HgCl2 NaNO2/CAN,NaNO2/HgCl2 等多种等多种体系。体系。N2O4NO2O23.4 3.4 烯烃硝

32、化反应示例烯烃硝化反应示例NaNO2/HgCl2NO2HgClNaOHNO2123NaNO2CANNO23 3脂肪族硝基化合物的合成脂肪族硝基化合物的合成CONFIDENTIAL Part II：有机氟化物的合成有机氟化物的合成We Are Determined To Serve You Better21Confidential氟原子半径小，是电负性最强的元素，这种极强烈的电负氟原子半径小，是电负性最强的元素，这种极强烈的电负性增加了氟与碳的亲和力。因此它们所形成的性增加了氟与碳的亲和力。因此它们所形成的C-FC-F键要比键要比C-HC-H键键能大得多，明显地增强了含氟有机化合物的稳定性。能大

33、得多，明显地增强了含氟有机化合物的稳定性。1.1.前言前言 在医药方面，含氟芳香族化合物为活性基团的一类药物有着举足轻在医药方面，含氟芳香族化合物为活性基团的一类药物有着举足轻重的作用。当氟原子或含氟基团（尤其是重的作用。当氟原子或含氟基团（尤其是CF3CF3基团）引入化合物中，其电基团）引入化合物中，其电效应和模拟效应改变了分子内部电子密度的分布，影响了化合物内部结效应和模拟效应改变了分子内部电子密度的分布，影响了化合物内部结构的酸碱性，进而改变了其活性，而且还能提高化合物的脂溶性。氟原构的酸碱性，进而改变了其活性，而且还能提高化合物的脂溶性。氟原子取代了化合物中的氢原子，其类酯化合物在生物

34、膜上的溶解性得到了子取代了化合物中的氢原子，其类酯化合物在生物膜上的溶解性得到了增强，促进其在生物体内吸收的传递速度，使生理作用发生变化。所以增强，促进其在生物体内吸收的传递速度，使生理作用发生变化。所以不少含氟化合物比不含氟化合物在医药、农药等药物性能上具有用量少、不少含氟化合物比不含氟化合物在医药、农药等药物性能上具有用量少、毒性低、药效高、代谢能力强的优点。毒性低、药效高、代谢能力强的优点。因此，有机氟化合物的合成是有机合成领域的一个重要的分枝。因此，有机氟化合物的合成是有机合成领域的一个重要的分枝。We Are Determined To Serve You Better22Confi

35、dential2.2.通过不饱和通过不饱和C-CC-C键的加成合成氟化合物键的加成合成氟化合物 对烯烃或炔烃的加成，是合成氟代烃最直接的方法。由于对烯烃或炔烃的加成，是合成氟代烃最直接的方法。由于F F2 2和和HFHF的的使用不便以及反应放热严重，难以控制，限制了其在有机合成中的应使用不便以及反应放热严重，难以控制，限制了其在有机合成中的应用，但在工业上应用较多。多种氟代试剂都能对烯烃加成，生成邻二用，但在工业上应用较多。多种氟代试剂都能对烯烃加成，生成邻二氟代烷烃。氟代烷烃。PhPhPhPhFF refF2/N2 60%a XeF2 90%bCF3OF 41%cCsSO4F/HF 49%d

36、 而单氟代烷烃则是通过而单氟代烷烃则是通过HFHF对烯烃的加成制备，反应遵循对烯烃的加成制备，反应遵循MarkovnikovMarkovnikov规则。由于操作和控制不方便，一个替代方法是使用规则。由于操作和控制不方便，一个替代方法是使用OlahOlah试剂试剂（HF/PyridineHF/Pyridine）。）。R3R4R3R4HFR1R2R1R2C5H5N(HF)xTHF,0-20oCWe Are Determined To Serve You Better23Confidential同样，同样，OlahOlah试剂对炔烃的加成则生成二氟代烷烃。试剂对炔烃的加成则生成二氟代烷烃。R1R2F

37、C5H5N(HF)xR1R2FTHF,0-20oCR1=H,R2=C4H9 70%R1=R2=C2H5 75%AcOFAcOF，CFCF3 3OFOF，FOClOFOClO3 3，和，和CsSOCsSO4 4F F等试剂对烯烃的加成会引入另一个等试剂对烯烃的加成会引入另一个官能团，得到邻位取代的氟化物官能团，得到邻位取代的氟化物3 3。OOXFAcOOAcAcOAcOOAcAcOAcOFXOAcCF3OFOCF378%26%RefYieldab2.2.通过不饱和通过不饱和C-CC-C键的加成合成氟化合物键的加成合成氟化合物 We Are Determined To Serve You Bett

38、er24ConfidentialNO2FNO2BF444%FXNONO2 2BFBF4 4对烯烃加成得到邻硝基氟化物，引入一个含氮官能团。对烯烃加成得到邻硝基氟化物，引入一个含氮官能团。邻卤氟化物可以通过不同试剂对烯烃的加成制得，如环己烯，在邻卤氟化物可以通过不同试剂对烯烃的加成制得，如环己烯，在不同的条件下生成邻氯，邻溴和邻碘的氟代环己烷。不同的条件下生成邻氯，邻溴和邻碘的氟代环己烷。2.2.通过不饱和通过不饱和C-CC-C键的加成合成氟化合物键的加成合成氟化合物 We Are Determined To Serve You Better25Confidential3 3通过重氮盐合成氟化合

39、物通过重氮盐合成氟化合物 3.1 3.1 Balz-SchiemannBalz-Schiemann 反应反应 芳香胺类化合物通过重氮盐热解而得到相应的氟化物，芳香胺类化合物通过重氮盐热解而得到相应的氟化物，是合成氟化合物的一个重要方法，我们称为是合成氟化合物的一个重要方法，我们称为BalzBalzSchiemannSchiemann反应。一般情况下将重氮盐转变为不溶于水的硼反应。一般情况下将重氮盐转变为不溶于水的硼氟酸盐氟酸盐ArNArN2 2BFBF4 4，或直接在硼氟酸存在下重氮化，再加热分解，或直接在硼氟酸存在下重氮化，再加热分解重氮盐，便得到氟化物。重氮盐，便得到氟化物。NH2NHAc

40、HBF4NaNO2N2BF4NHAcCuFNHAcWe Are Determined To Serve You Better26Confidential 对一些热稳定性差的化合物，也可以通过光解或超声波对一些热稳定性差的化合物，也可以通过光解或超声波分解得到相应的氟分解得到相应的氟化化物。用六氟磷酸代替氟硼酸，得到的重物。用六氟磷酸代替氟硼酸，得到的重氮盐氮盐ArNArN2 2PFPF6 6溶解性更小，因此提高了反应产溶解性更小，因此提高了反应产率率。NH2NaNO2N2RFBrBrBro-Brp-Bro-Brp-BrBF4PF6BF4PF650%97%64%100%81%77%75%79%4

41、0.5%74.7%48%79%Overall yield3 3通过重氮盐合成氟化合物通过重氮盐合成氟化合物 NaNO2HPF6BrNH2N2PF6BrBrFWe Are Determined To Serve You Better27Confidential这个反应的另一个改进方法就是直接用这个反应的另一个改进方法就是直接用HF/NaNOHF/NaNO2 2进行重氮进行重氮化，或在一些碱如吡啶，化，或在一些碱如吡啶，2 2羟基吡啶，哌啶等存在下重氮化，羟基吡啶，哌啶等存在下重氮化，然后热解生成相应的氟化合物，苯胺类化合物和氨基取代的杂然后热解生成相应的氟化合物，苯胺类化合物和氨基取代的杂环化合

42、物，如吡啶，嘧啶等都能发生这种反应。环化合物，如吡啶，嘧啶等都能发生这种反应。NH2NaNO2N2FFMe86%85%91%55%yieldRRRRHClNO2HF3 3通过重氮盐合成氟化合物通过重氮盐合成氟化合物 We Are Determined To Serve You Better28Confidential 在在OlahOlah试剂（试剂（HF/pyridineHF/pyridine）存在下，）存在下，-氨基酸的氨氨基酸的氨基在重氮化后被氟取代，生成基在重氮化后被氟取代，生成-氟代羧酸。高氟代羧酸。高HF/pyridineHF/pyridine比例比例(70/30)(70/30)可能

43、导致重排生成可能导致重排生成-氟代羧酸，氟代羧酸，通常情况下使用的通常情况下使用的HF/pyridineHF/pyridine比例为比例为48/5248/52。-氨基酸氨基酸酯也能发生同样的反应。酯也能发生同样的反应。3.2 3.2 从从-氨基酸合成氨基酸合成-氟代羧酸氟代羧酸COOHRNH2NaNO2HF/PyCOOHRN2+F-COOHRF28-88%反应示例反应示例:COOHNH2NaNO2HF/PyCOOHF3 3通过重氮盐合成氟化合物通过重氮盐合成氟化合物 We Are Determined To Serve You Better29Confidential 亲核性的氟代试剂如亲核性

44、的氟代试剂如HFHF，包括，包括HFHF的盐的盐(HF/Pyridine(HF/Pyridine，Bu4NH2F3Bu4NH2F3，Et3N.3HF,Me3N.2HF)Et3N.3HF,Me3N.2HF)，SbF3,SbF5SbF3,SbF5，MF(MMF(M为碱金为碱金属属)，SiF4SiF4，SF4SF4，和，和DASTDAST及其衍生物及其衍生物DeoxoDeoxo-Fluor-Fluor等，能对含氧等，能对含氧和含硫底物（如环氧，醇，醛，酮，酸，酯，硫醇，硫羰基化和含硫底物（如环氧，醇，醛，酮，酸，酯，硫醇，硫羰基化合物，磺酸酯）发生亲核取代，生成相应的氟化合物。合物，磺酸酯）发生亲核

45、取代，生成相应的氟化合物。4.亲核氟代亲核氟代 环氧化合物在环氧化合物在HF/PyridineHF/Pyridine，Bu4NH2F3Bu4NH2F3，Et3N.3HFEt3N.3HF，Me3N.2HFMe3N.2HF，SiF4SiF4，DASTDAST等亲核试剂作用下开环，生成邻等亲核试剂作用下开环，生成邻位氟代的醇。位氟代的醇。HF/PyridineHF/Pyridine在温和的条件下高产率的使环在温和的条件下高产率的使环氧开环，有些底物的区域选择性和立体选择性也不错。氧开环，有些底物的区域选择性和立体选择性也不错。4.14.1环氧开环合成氟化合物环氧开环合成氟化合物We Are Dete

46、rmined To Serve You Better30ConfidentialOR1R2R3Y70%HF/Py,CH2Cl225oC,1-4hR1R2FR3YOHR1R2R3Ycis/trans%Yield%threo/erythro%PhH-(CH2)5-(CH2)4-PhPhPhPhPhPhHHHHHCH3HHHHHHCH3HCH3HCOOEtCOOMeCOOMeCOOEtCONH2CNCNCNCN22/7841/590/1000/10059/4156/4449/5195959590949196908820/8046/545/958/9257/4355/4550/504.4.亲核氟代亲核

47、氟代We Are Determined To Serve You Better31Confidential SiFSiF4 4是更温和的一个试剂，很多官能团如双键，醚键，是更温和的一个试剂，很多官能团如双键，醚键，C-SiC-Si键在这个条件下也不会断裂。键在这个条件下也不会断裂。OPh(H2C)3Me3SiSiF4iPr2NEt,etherOHPh(H2C)3Me3SiFOHC6H13SiF4iPr2NEt,etherSiMe3C6H13HC6H13SiMe3FC6H13HO反应示例：反应示例：H3CH3COOHH3CMe3N.2HFH3CH3COHFCH3OH4.4.亲核氟代亲核氟代We

48、Are Determined To Serve You Better32Confidential 含氧官能团如羟基，醛，酮，羧酸及其衍生物在亲核氟含氧官能团如羟基，醛，酮，羧酸及其衍生物在亲核氟代试剂作用下，氧原子被氟原子取代，生成相应的氟化合物，代试剂作用下，氧原子被氟原子取代，生成相应的氟化合物，是合成氟化合物最常用的方法之一。是合成氟化合物最常用的方法之一。常用试剂包常用试剂包HF/PyridineHF/Pyridine，Bu4NH2F3Bu4NH2F3，Et3N.3HFEt3N.3HF，SbF3,SbF5SbF3,SbF5，FBr3FBr3，MoF6MoF6，SF4SF4等，最常用的有

49、三种：等，最常用的有三种：Ishikawa reagentIshikawa reagent，SF4SF4和和DASTDAST及其衍生物如及其衍生物如DeoxoDeoxo-Fluor-Fluor等，其中等，其中DASTDAST的应用最为广泛。的应用最为广泛。4.24.2氧被氟取代合成氟化合物氧被氟取代合成氟化合物FFFFFNF1,1,2,3,3,3-hexafluoro-propyldiethylamineIshikawa reagentNSFFFDiehtylaminosulfur trifluorideDASTNSFFFBis(2-methoxyethyl)aminosulfurtriflu

50、orideDeoxo-Fluor(BAST)MeOMeOONSFFFMorpholinosulfur trifluorideNSFFFDimehtylaminosulfur trifluorideSiSFNFNNTris(dimethylamino)sulfur(trimethylsilyl)difluorideNSFFFPiperidinosulfur trifluorideNSFFFPyrrolidinosulfur trifluorideWe Are Determined To Serve You Better33Confidential IshikawaIshikawa试剂能将伯醇，仲

51、醇和叔醇转化为相应的氟化合物，对羰试剂能将伯醇，仲醇和叔醇转化为相应的氟化合物，对羰基没有影响。其中伯醇反应性能比较好，仲醇和叔醇会有消除或偶联的基没有影响。其中伯醇反应性能比较好，仲醇和叔醇会有消除或偶联的副产物产生。反应通常在乙醚或二氯甲烷中进行。副产物产生。反应通常在乙醚或二氯甲烷中进行。Ishikawa reagentRYield%p-ClPhCH2m-BrPhCH2p-NO2PhCH2C6H13CH(CH3)(CH3)3C645055874838606278ROHRFsolventetheretheretheretherDCMDCMDCMetherCl(CH2)4CH3CH2CHBr

52、CH2Br(CH2)8CH3(CH2)7CCl4rtRYield%solventIshikawa试剂试剂4.24.2氧被氟取代合成氟化合物氧被氟取代合成氟化合物We Are Determined To Serve You Better34Confidential 用用IshikawaIshikawa试剂氟代条件比较温和，选择性也很好，如下面这试剂氟代条件比较温和，选择性也很好，如下面这个分子的全合成中，环氧，双键和保护基都没被破坏。个分子的全合成中，环氧，双键和保护基都没被破坏。SNCH3CH3OHOOTHPCH3Ishikawa reagentether,rtSNCH3CH3OFOTHPCH

53、3OTBSOTBSOOOHOHONSOF26-Fluoroepothilone B反应示例：反应示例：CH2OHIshikawa reagentCH2FO2NO2N4.4.亲核氟代亲核氟代We Are Determined To Serve You Better35ConfidentialNBrBrNOHNBocDASTDCM,0oCNBrBrNFNBocNBrBrNONBocDASTDCM,0oCNBrBrNFNBocF DASTDAST是液体，在干燥情况下室温或冰箱能长期保存，是液体，在干燥情况下室温或冰箱能长期保存，DASTDAST在在90oC90oC会分解，处理不当会有爆炸的危险。但由

54、于操作简单和通用性强，会分解，处理不当会有爆炸的危险。但由于操作简单和通用性强，DASTDAST是使用得最广泛的氟代试剂之一。这个试剂能将羟基化合物转化是使用得最广泛的氟代试剂之一。这个试剂能将羟基化合物转化为单氟代化合物，醛和酮转化为二氟代化合物为单氟代化合物，醛和酮转化为二氟代化合物2626，而对羧酸及其衍生，而对羧酸及其衍生物的羰基则没有影响。物的羰基则没有影响。DASTWe Are Determined To Serve You Better36Confidential 所以在羧酸及其衍生物如酯，内酯，酰胺，内酰胺等存在下，所以在羧酸及其衍生物如酯，内酯，酰胺，内酰胺等存在下，能选择性

55、的取代羟基，醛和酮。能选择性的取代羟基，醛和酮。NOOOHF3CCF3DASTDCMNOOHF3CCF3FFNHFFCOOH 脂肪族和芳香族的伯，仲，叔醇都能高产率的转化为相脂肪族和芳香族的伯，仲，叔醇都能高产率的转化为相应的氟化合物。反应通常用二氯甲烷，一氟三氯甲烷等作溶应的氟化合物。反应通常用二氯甲烷，一氟三氯甲烷等作溶剂，取代羟基通常在较低温度下反应（剂，取代羟基通常在较低温度下反应（78oC78oC），取代羰基），取代羰基一般在一般在0oC0oC40oC40oC反应。反应。DASTWe Are Determined To Serve You Better37ConfidentialRY

56、ield%Referencep-NO2PhCH2i-C4H9Ph3CC2H5C(CH3)2695361954940858828292928313128ROHRFsolventdiglymeDCMDCMDCMDCMDCMDCMDCMCl(CH2)2Br(CH2)630-78oC to RTDASTBr(CH2)8Ph2CHDASTWe Are Determined To Serve You Better38ConfidentialOHDAST-78oC-0oCF+Fisooctane36%64%diglyme28%72%DAST-78oC-0oCF+Fisooctane9%91%diglyme2

57、2%78%OH 仲醇在取代时可能会发生碳正离子重排，所以异丁醇氟代后得到氟仲醇在取代时可能会发生碳正离子重排，所以异丁醇氟代后得到氟代异丁烷和氟代叔丁烷的混合物。烯丙醇类化合物同样会发生重排：代异丁烷和氟代叔丁烷的混合物。烯丙醇类化合物同样会发生重排：仲醇在取代的过程中会发生构型翻转，为手性合成提供了一个方仲醇在取代的过程中会发生构型翻转，为手性合成提供了一个方法，如法，如 (S)-2-(S)-2-辛醇在反应中构型完全翻转，得到辛醇在反应中构型完全翻转，得到 (R)-2-(R)-2-氟辛氟辛 烷，烷，eeee为为97.6%97.6%。这个方法在糖类和甾体的合成中应用较多。这个方法在糖类和甾体的

58、合成中应用较多。4.4.亲核氟代亲核氟代We Are Determined To Serve You Better39ConfidentialOHDASTFee%97.6%DASTDAST对羰基的亲核氟代反应，醛作为底物活性比酮的活性高，所以在对羰基的亲核氟代反应，醛作为底物活性比酮的活性高，所以在酮存在下可以选择性的取代醛基酮存在下可以选择性的取代醛基3535。除了。除了DASTDAST以外，其他一些类似物如以外，其他一些类似物如DimehtylaminosulfurDimehtylaminosulfur trifluoridetrifluorideDiisopropylaminosulfu

59、rDiisopropylaminosulfur trifluoridetrifluoride，Bis(2-methoxyethyl)aminosulfur Bis(2-methoxyethyl)aminosulfur trifluoridetrifluoride(DeoxoDeoxo-Fluor)Fluor)，MorpholinosulfurMorpholinosulfur trifluoridetrifluoride，Tris(dimethylamino)sulfurTris(dimethylamino)sulfur(trimethylsilyltrimethylsilyl)difluori

60、dedifluoride，PiperidinosulfurPiperidinosulfur trifluoridetrifluoride，PyrrolidinosulfurPyrrolidinosulfur trifluoridetrifluoride也能进行亲核氟代。特别是也能进行亲核氟代。特别是MorpholinosulfurMorpholinosulfur trifluoridetrifluoride和和DeoxoDeoxo-Fluor-Fluor，其稳定性更好，所以反，其稳定性更好，所以反应能在较高的温度进行。应能在较高的温度进行。反应示例：反应示例：O2NCH2OHDASTO2NCH

61、2F4.4.亲核氟代亲核氟代We Are Determined To Serve You Better40ConfidentialROHRFRRORRFFRCOOHRCF3SF4SF4是氟代能力很强的一种试剂，通常和是氟代能力很强的一种试剂，通常和HFHF一起使用。除了能一起使用。除了能把羟基化合物转化为单氟代化合物，醛和酮转化为二氟代化合物把羟基化合物转化为单氟代化合物，醛和酮转化为二氟代化合物之外，还能把羧基转化为三氟甲基，是合成三氟甲基化合物的一之外，还能把羧基转化为三氟甲基，是合成三氟甲基化合物的一个重要方法，特别是芳香类三氟甲基化合物。个重要方法，特别是芳香类三氟甲基化合物。SF4S

62、F4最重要的应用就是从羧酸合成三氟甲基化合物。脂肪族羧酸为底物反最重要的应用就是从羧酸合成三氟甲基化合物。脂肪族羧酸为底物反应收率不高，生成的副产物是醚。应收率不高，生成的副产物是醚。SF4We Are Determined To Serve You Better41ConfidentialRCOOHSF4RCF3+RCF2OCF2RRCH3CH2FCH2ClCH2BrCH3CH2CH3CHClCH3(CH2)4c-C6H11hYield%Yield%483333620378071115124672496045214820560740CH2ClCH2204.4.亲核氟代亲核氟代We Are D

63、etermined To Serve You Better42Confidential芳香族羧酸底物的产率还可以，不过反应需要加入芳香族羧酸底物的产率还可以，不过反应需要加入20203030当量的当量的HFHF，反应操作，反应操作 不方便。不方便。COOHCF3SF4HF,BenzeneRRROMeMeHClFCF3NO2OHYield%5560937092802561反应示例：反应示例：CH3(CH2)5COOHCH3(CH2)5CF3SF44.4.亲核氟代亲核氟代We Are Determined To Serve You Better43Confidential和氧一样，含硫化合物如硫醇

64、，硫缩酮，硫缩醛以及硫羰基化合物和氧一样，含硫化合物如硫醇，硫缩酮，硫缩醛以及硫羰基化合物在氟代试剂的作用下，碳硫键断裂，硫原子被氟取代，生成相应的氟化在氟代试剂的作用下，碳硫键断裂，硫原子被氟取代，生成相应的氟化物。这个方法于物。这个方法于19761976年由年由KollonitschKollonitsch和和MarburgMarburg首次报导。和氧相比，首次报导。和氧相比，硫更容易被取代。常用的试剂包括硫更容易被取代。常用的试剂包括HF/CFHF/CF3 3OFOF，HF/FHF/F2 2，HF/PyridineHF/Pyridine，BuBu4 4NHNH2 2F F3 3，Tol-I

65、FTol-IF2 2，SFSF4 4，FBrFBr3 3，MoFMoF6 6和和DASTDAST等。硫醇被氟取代生成相应等。硫醇被氟取代生成相应的一氟代化合物。的一氟代化合物。COOHSHNH2HF/CF3OF-78oCCOOHFNH294%4.3 4.3 被氟取代合成氟化合物被氟取代合成氟化合物 而硫缩酮和硫缩醛则生成二氟代化合物，如果底物含有对酸敏感而硫缩酮和硫缩醛则生成二氟代化合物，如果底物含有对酸敏感的基团，的基团，Bu4NH2F3Bu4NH2F3是很好的替代方法。是很好的替代方法。4.4.亲核氟代亲核氟代We Are Determined To Serve You Better44C

66、onfidentialSSR2R1FFR2R1R1R2C5H11PhHC11H23C5H11PhCondition111Yield%205296DBH=1,3-dibromo-5,5-dimethylhydantoinRef414141Condition:1 HF/Pyridine,X+,CH2Cl22 BrF3255-75H42PhTol-IFTol-IF2 2也能在温和地的条件下高产率的取代硫缩酮。也能在温和地的条件下高产率的取代硫缩酮。SSTol-IF2XXFFXXCH2Cl265-90%nn=1-2,X=H,F,Cl,MeTol-IF2IFF4.4.亲核氟代亲核氟代We Are Determined To Serve You Better45ConfidentialOCClSRMoF6OCF3R40-95%R=H,2-Me,3-Me,4-Me,4-Br,4-Cl,3-F,4-F,3-CF3R1COR2SDASTCH2Cl2R1CF2OR2R1=C7H15,c-C6H11,adamantyl,Ph,PhCH=CHR2=Me,Et,Me3SiCH2OMeSOMeFFDAST硫羰基化