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全氟烷基硅烷(一)

发布时间:2018-01-19 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1898

最近几年,Me3SiCF3及其全氟同系物(Me3SiRF)可能已经是最常用的亲核全氟烷基化试剂。被称为Ruppert-Prakash试剂的Me3SiCF3是由Ruppert及其同事于1984年首次合成的,但它作为亲核三氟甲基化试剂的非凡价值则是后来由Prakash及其同事们所认识并系统地发展起来的。这一类化合物很容易制备,性质稳定,实验容易操作(Me3SiCF3b.p.54~55℃),能进行多种反应。它可用CF31或CF3Br在各种还原剂如P(NMe2)3、TDAE或铝存在下与Me3SiCl反应制得。也有文献报道通过电化学还原的方法使CF3Br与Me3Sicl反应来制备CF3SiMe3(图式3.36)。

图式3.36  三甲基三氟甲基硅烷(Me3SiCF3, Ruppert-Prakash试剂)的制备。(a)Rupper等人的原始方法,该法采用破坏臭氧层的CF3Br作为原料,反应后生成等当量的具有致癌性HMPA。(b)最近的合成方法是以廉价的CHF3作为原料,利用PhSSPh进行循环催化,该法具有工业生产应用前景

在氟离子、叔丁基氧负离子或其他路易斯碱催化下,Me3SiCF3可高产率地转化为“CF3-”并与众多亲电底物反应。这一反应机理是生成一个“类碳负离子”烷氧三甲基三氟甲基硅酯阴离子物种,它随后在一个由少量的氟离子(摩尔分数50%~10%)引发的白催化的链反应过程中将CF3-基团转移至羰基(图式3.37)。某些硅酯中间体物种已被成功分离,并用NMR及X射线晶体衍射进行了分析鉴定。其他许多有机硅试剂明显不同的是,Me3SiCF3的加成反应不能被路易斯酸所催化引发。

图式3.37  Me3SiCF3对羰基化合物亲核三氟甲基化的反应机理

三氟甲基对醛、酮和其他羰基化合物的亲核加成反应首先生成相应的三甲基硅醚,随后被水解成相应的醇。由干反应条件非常温和,因此这一方法被广泛应用,甚至对一些敏感底物也同样适用。与许多其他方法相比,利用硅试剂进行氟离子引发的全氟烷基化反应,同样也适用于容易发生烯醇化的羰基化合物。对α,β-不饱和底物,则优先发生羰基上的1,2-加成反应。若氧原子上配位了一个较大的路易斯酸,如三-[2,6-二(叔丁基)苯酚]铝(ATPH),则可选择性地得到1,4-加成产物(图式3.38)。


图式3.38  Me3SiCF3与各类羰基化合物的反应。ATPH=三-8[2,6-二(叔丁基)苯酚]铝

自从1989年出现关于MC3SiCF3应用的首次报道以来,这一方法已被广泛用于合成许多天然产物的三氟甲基化的类似物,如碳水化合物、核苷和甾体的三氟甲基化反应(图式3.39)。

图式3.34  利用Me3SiCF3合成含有三氟甲基的糖类及甾体类衍生物

抗疟疾药物化合物-青篙素的三氟甲基化反应是该试剂在药物化学中的最新应用,目的是提高这一天然产物的药理性质(图式3.40)。

在较低的反应温度下,利用手性氟离子源(至少在理论上)可以实现对前手性的羰基化合物对映选择性的亲核三氟甲基化反应(G. K. S. Prakash和A. K. Yudin, 1993,未发表的成果)(图式3.41)。但迄今为止,利用这一方法所得产物的对映体过量值(ee)还是较低的。

图式3.40  青蒿素的亲核三氟甲基化反应生成动力学控制的初始产物β-三甲基硅基醚,然后脱硅基保护后生成热力学稳定的产物a-氟甲基半缩酮产物

图式3.41  前手性羰基化合物与手性氟离子源反应得到对映选择性的三氟甲基化产物

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