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五氟化硫基团及相关结构的化合物(一)

发布时间:2018-01-21 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:3802

另一个含硫的具有强极性的基团是λ6-五氟化硫官能团。20世纪60年代初,人们首次合成和表征了一些含有五氟化硫(SF5)官能团的芳香族和脂肪族衍生物。但短短几年时间后,除了少数几篇关于这类化合物的研究报道外,人们对这类具有不寻常官能团(SF5)化合物的研究兴趣几乎完全消失。这其中一部分原因是由于这类化合物的合成极不方便,另一部分原因是由于人们当时对五氟化硫(SF5)基团水解稳定性的错误认识。

直到20世纪90年代末期,在发现了通过直接氟化制备邻或间五氟化硫硝基苯化合物的商业化方法后,人们又重新开始了对该官能团的研究工作。由于它具有极强的极性和很好的亲脂性,五氟化硫基团作为一个非常有趣的官能团,不仅在具有生物活性化合物设计,而且在功能高分子材料,如聚合物及液晶材料中得到了应用。

1960年W. A. Sheppard首次报道了芳香族五氟化硫衍生物的合成方法。在该报道中,作者利用二芳基二硫化物作为原料,以二氟化银(AgF2)做氟化试剂,通过分步氧化氟化的方法,经三氟化硫芳基化合物,最终得到相应的五氟化硫产物。在这个早期的方法中有两个缺点,一个是本方法的产率比较低,另一个是有时候本方法的重复性不好。后来Thrasher及合作者发现Shepp-and所用的高压釜材料中的铜,对本转化有催化作用。他们提出铜和其他一些金属材料通过形成金属硫化物的中间体,对氟化反应起到了促进作用。

1996年引入了一种新的和可靠的制备五氟化硫取代的芳香化合物的方法,使五氟化硫取代的芳香化合物的商业化有了第一次重大的突破,在这新的制备方法中,利用双-(硝基苯)-二硫化合物作为起始原料,通过直接氟化一步就得到了五氟化硫取代的芳香化合物。这种新合成路线提供了制备大量这类化合物的方便办法,从而再一次引起了人们对含有五氟化硫基团化合物性质的研究兴趣,特别是对它的水解稳定性方面的研究。一个最新的突破来自2008年,人们不再需要利用元素氟作为氟化剂制备SF5基团:在氟离子的存在下,通过氯气对芳基二硫化合物的氧化反应,制备芳基一氯四氟化硫中间体,分子中残留的一个氯原子可以通过氟化盐的Lewis酸如氟化锌或HF进行氟化取代(图式4.18)。

图式4.18   制备五氟化硫取代的芳香化合物的不同方法制备五氟化硫取代的邻或对硝基苯芳香化合物的商业化方法是通过对相应的二硫化合物的直接氟化来或氯气促进的氟化反应来实行的

从Sheppard的原始报道开始,人们就发现五氟化硫芳香族化合物中的五氟化硫基团的水解稳定性相当于甚至超过相应的三氟甲基化合物中的三氟甲基的稳定性(图式4.49);它有足够的稳定性,可以作为药物化学中的一个结构单元。芳香族化合物中的五氟化硫基团可以承受强Bronsted酸或碱的进攻,它们在金属镍、钯和铂催化的氢化反应及C-C键偶联反应的条件下也都能保持稳定。

图式4.19   4-硝基五氟化硫苯的一些化学转化,说明了其稳定性和三氟甲基芳香族化合物相当。五氟化硫基化合物唯一致命的弱点是它会被一些金属试剂还原,如正丁基锉的四氢呋喃溶液

和相应的三氟甲基化合物一样,五氟化硫取代的芳香族化合物对强Lewis酸也相当敏感。但和三氟甲基化合物不同,五氟化硫的芳香族化合物唯一致命的弱点就是它会被一些金属试剂还原。Sheppard发现:对溴五氟化硫苯(1)不能直接和金属镁反应来制备其相应的格氏试剂,只有在甲基碘化镁的催化作用下,本反应才能进行。试图在-78℃下,通过对溴五氟化硫苯(1)和正丁基锂四氢呋喃溶液反应制备相应的锂试剂,但没有成功,得到的是一些对溴五氟化硫苯被还原的产物。另一方面,在-78℃下,如果用叔丁基锂的乙醚溶液作为反应试剂,则对溴五氟化硫苯(1)可以完全转化成相应的锂试剂,该试剂可以应用在许多不同的化学转化反应中。

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