[发明专利]官能团化的氟代烷基硅烷及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种官能团化的氟代烷基硅烷类化合物及其合成方法，所述方法为：将卤代硅烷和氟代烷基源溶于有机溶剂，在碱或叔膦类化合物作用下合成所述官能团化的氟代烷基硅烷。所述官能团化的氟代烷基硅烷可用于构建传统TMSR_f所能构建的氟代烷基取代的醇、酮、胺等系列高附加值化合物外，还能在加成反应中，通过适当的转化，把硅保护基上带有的官能团转移到所得的加成产物中，用来合成一些利用传统TMSR_f试剂不能合成的含氟化合物，极大提高合成效率和反应的原子经济性。本发明还公开了三氟甲基氯甲基硅烷在合成2‑三氟甲基喹啉类化合物，以及在与α，β‑不饱和酮的不对称三氟甲基化反应中，所展示出的比传统TMSCF₃更优越的反应效率和对映选择性。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种官能团化的氟代烷基硅烷及其合成方法和应用。

背景技术

在有机化合物中选择性地引入氟代烷基通常会显著改变其母体化合物的物理、化学以及生物活性，具有提高生物活性分子代谢稳定性和生物利用率等作用，从而使得含氟代烷基结构的化合物广泛存在于各种药物及相关活性化合物中。例如：抗艾滋特效药依法韦伦(Efavirenz)、抗疟疾药甲氟喹((+)-erythro-Mefloquine)、抗抑郁药物贝氟沙通(Befloxatone)、治疗小儿麻痹症药物氟喹酮(Afloqualone)、抗肿瘤药物加雷沙星(Garenoxacin)以及抗高血压药物KC-515等均是含有这一类优势结构单元的药物，上述药物的结构如下所示。

在引入三氟甲基的方法中，利用对酸和水都较为稳定的氟代烷基硅烷参与的亲核三氟甲基化反应是最为直接有效的方法，已被广泛用于合成各种氟代烷基取代的醇、酮或胺等高附加值化合物。因此，如何高效地合成结构多样性的氟代烷基硅烷一直是化学家们研究的热点问题。以(三氟甲基)三甲基硅烷(TMSCF₃)为例，常见的合成方法包括：

1)1984年，Ruppert报道了TMSCF₃的首例合成。他们发现在六乙基亚磷酰胺[(Et₂N)₃P]作用下，三甲基氯硅烷(TMSCl)和三氟溴甲烷(CF₃Br)可顺利生成TMSCF₃。随后1999年，Prakash对该方法进行了优化，发现以苯甲腈作溶剂，在氮气保护下，反应在-78到-30℃下能以75％的收率大规模制备TMSCF₃，反应过程如式(II)路线1所示。(Ruppert,I.etal,Tetrahedron Lett.1984,25,2195-2198；Prakash,G.K.S.et al,J.Org.Chem.1991,56,984-989.)

2)1989年，Pawelke等利用三氟碘甲烷(CF₃I)与TMSCl在四三(二甲胺基)乙烯的作用下进行反应来制备TMSCF₃。发现在-196℃下反应能以高达94％的收率获得TMSCF₃，如式(II)路线2所示。需要指出的是，该方法所使用的四三(二甲胺基)乙烯价格较为昂贵，不利于三氟甲基硅烷的大规模制备生产。(Pawelke,G.J.Fluorine Chem.1989,42,429-433.)

3)2003年，Prakash以氟仿(CF₃H)为三氟甲基源，首先将其制备成相应的砜基、亚砜基或硫醚类噁三氟甲基化合物，随后在金属镁的作用下与TMSCl进行反应，以高收率合成目标的TMSCF₃，如式(II)路线3所示。该方法虽然使用更廉价易得的氟仿作为三氟甲基源，但步骤经济性较差，且反应过程中产生气味不友好的含硫副产物。(Prakash,G.K.S.et al,J.Org.Chem.2003,68,4457-4463.)