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氧化脱硫氟化(二)

发布时间:2018-01-18 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1248

从20世纪90年代末开始,脱硫氟化反应已经成为一个具有重要价值的合成工具,特别是在含氟液晶合成领域,这一方法使得我们更容易制备一些脂肪族的三氟甲基醚,近来该策略也被用做a,a-二氟烷基醚以及全氟烷基醚的合成。(图式2.82)。

图式2.82  黄原酸酯的氧化脱硫氟化用于合成含氟液晶(a)以及二噻烷基鎓盐的氧化脱硫烷氧二氟化反应(b)

二噻烷基鎓盐的烷氧脱硫二氟化反应与其他已知的经由硫代羰基酯的脱硫氟化反应相比有如下几个突出优点:①原料本身二噁烷基鎓盐容易制备。它们可由羧酸或酰氯出发生成稳定的结晶固体,分离方便;②许多脂肪族的硫代羰基酯(亦可作为氧化脱硫氟化反应的底物)不太稳定,易消除相应的烷氧基生成更不稳定的硫代烯酮;③典型的液晶中间相的核结构,是以反式1,4-环己烷基为基础的。利用生成脂肪族二噻烷基鎓盐的反应可逆性,通过质子化以及随后在相应的烯酮和二硫缩酮间的平衡可以得到热力学上有利的反式-4-烷基环己基二噁烷基鎓盐产物。通过二硫缩酮的质子化现场生成二噁烷基鎓盐,对于合成简单的难以结晶的2-烷基-1,3-二噁烷基鎓盐也是非常有用的。

就机理方面而言,上述反应与图式2.77所示的反应相比,在化学上仅有的区别就是生成一个含硫中间体—二硫代原酸酯;如果它是来自于极缺电子的全氟烷基二噻烷基鎓盐(图式2.83),则可在室温下分离得到。对于较少氟原子取代的烷基或芳基二噁烷基鎓盐,由它们缩合生成的二硫代原酸酯是易分解的中间体,仪在低温下(不超过-50℃)稳定。随后该中间体氟化脱硫生成相应的α,α-二氟醚。

图式2.83  由二噻烷基鎓盐氧化脱硫烷氧二氟化反应合成具有α,α-二氟醚连接的液晶材料。中间体二硫代原酸酯仅在约-50℃的低温时稳定

利用氧化脱硫氟化反应,二噻烷基鎓盐还是将除酯以外的其他羧酸衍生物转化为偕二氟甲基类似物的有用试剂。如果脱硫氟化反应在其他的氧、氮亲核试剂存在下进行,则以适中到良好的产率得到相应的α,α-二氟烷基化合物(图式2.84)。

图式2.84  在各种不同氧、氮亲核试剂存在下二噻烷基鎓盐的氟化脱硫反应生成各种不同的α,α-二氟烷基化产物(R=n-C3H7或,n-C5H11)

最近O'Hagan和他的同事们发现脱硫氟化反应不仅是合成有机化学家的好工具,它也是自然界中酶催化的将氟离子引入二级代谢产物的(以非氧化的方式)唯一已知途径(图式2.85)。这个酶反应途径的关键步骤是三烷基硫鎓离子[S-腺苷甲硫氨酸(SAM)与无机氟化合物发生亲核取代反应,反应中蛋氨酸成为离去基团。

图式2.85  生物氟化脱硫反应及后续的酶催化转化。SAM=S-腺苷甲硫氨酸,5'-FDA=5'-氟代脱氧腺苷,NAD+=烟酸胺腺嘌呤二核苷酸,PLP=磷酸吡哆醛

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