2,3,3,3-四氟丙酸的制备及其应用
2015-10-12金杭丹徐卫国戴佳亮
金杭丹,徐卫国,戴佳亮
(浙江省化工研究院有限公司,浙江 杭州 310023)
2,3,3,3-四氟丙酸的制备及其应用
金杭丹,徐卫国,戴佳亮
(浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023)
总结了2,3,3,3-四氟丙酸的制备方法及其应用研究。
2,3,3,3-四氟丙酸;制备;应用
0 前言
2,3,3,3-四氟丙 酸(2,3,3,3-tetrafluoro propanoic acid),CAS号359-49-9,分子式C3H2F4O2,分子量146,熔点28.2℃,沸点120℃,是一种广泛应用于医药、农药领域的重要含氟中间体。本文总结了几种以不同原料制备四氟丙酸的方法,以及四氟丙酸在含氟医药、农药中间体中的应用。
1 制备
1.1以六氟丙烯为原料
(1)原料为KOH、苯甲醇和六氟丙烯(HFP),在70℃下反应3 h后进行精馏,得到氟代醚,收率63%,再加入稀盐酸(浓度28 wt%)和纯水,在回流下搅拌,得到目标产物CF3CHFCOOH,收率80%[1]。
(2)新制SO3通入BF3,保持温度低于15℃,3 h后加入HFP,将温度升高至37℃恒定摇晃12 h,分馏得到CF2=CFCF2OSO2F,水解生成CF2=CFCOF,再与HF发生加成反应得到目标产物[2]。
(3)将甲酸铵溶解在含有DMF和甲酸的助剂中,然后加入HFP。在60℃~65℃下搅拌该混合物2~8 h。反应结束后,得到目标产物CF3CHFCOOH,收率78%[3]。
(4)将C2F4和SO2的CF2Cl2溶液汞灯照射30 h,分馏后得到氟亚磺酰基二氟乙酰氟1a,通过水解反应消除SO2,得到CF2HCOOH和目标产物CF3CFHCOOH。
(5)同样,在-30℃下照射C3F6和SO2的混合物,25 h后得到2-氟亚磺酰基四氟丙酰氟1b,水解消除 SO2,得到 CF2HCOOH和目标产物CF3CFHCOOH[4]。
1.2以N,N-二乙基-2,3,3,3-四氟丙酰胺为原料
N,N-二乙基-2,3,3,3-四氟丙酰胺在盐酸作用下水解,反应温度控制在90℃~120℃,升温回流10~24 h,常压蒸馏,收集120℃馏分,HCl酸化得到CF3CHFCOOH,收率95%,纯度98.5%;使用H2SO4酸化得到的产物收率92%,纯度98.3%[5]。
1.3以二溴四氟丙烷为原料
CO2通入含有Zn、CF3CFBr2和 DMF悬浮液中,反应6 h后,加入稀盐酸,乙醚萃取,真空分馏纯化,得到CF3CFBrCOOH及目标产物CF3CFHCOOH,收率分别为25.2%和6.0%。
边搅拌边加入上述CF3CFBrCOOH的DMF复合物、稀HCl溶液以及锌粉反应2 h,分馏得到目标产物CF3CFHCOOH,收率87%[6]。
1.4以四氟丙酸甲酯为原料
四氟丙酸甲酯经氢氧化钠水溶液水解,浓缩除去溶剂后,以丙酮萃取,再次浓缩,加入100%的磷酸后蒸馏,在沸点120℃~121℃下得到产物,定性检测为CF3CFHCOOH[7]。
2 应用
2.1制备2-溴-2,3,3,3-四氟丙酸乙酯
2014年,张治国等人[8]发明了一种制备 2-溴-2,3,3,3-四氟丙酸乙酯的方法,是一种具有高附加值的含氟医药、农药中间体。制备方法如下:将四氟丙酸溶于1,2-二氯乙烷中,滴加溴素,85℃搅拌0.5 h,降温至60℃加入浓硫酸、乙醇,75℃反应8 h,减压蒸馏得到目标产物,收率78%,GC含量98.2%。
2.2制备5,6-二氢-4H-[1,3]恶嗪-2-胺化合物
2011年,David等人[9-10]制备了一种5,6-二氢-4H-[1,3]恶嗪-2-胺化合物及其药用盐,这些化合物是β位淀粉样前体蛋白裂解酶2(BACE2)的强力抑制剂,可以用于治疗或预防糖尿病(特别是2型糖尿病)和其余代谢综合征、高血压等。四氟丙酸可以和苯胺2a合成5,6-二氢-4H-[1,3]恶嗪-2-胺化合物2。
2.3制备5,6-二氯-2-(1,2,2,2-四氟-乙基)-1H-苯并咪唑
2006年,Raymond等人[11]公开了一种可用作选择性雄激素受体调节剂(SARMS)的新苯并咪唑衍生物的制备方法,该化合物可用于治疗前列腺癌、多毛症等。4,5-二氯-苯-1,2-二胺3a和四氟丙酸在 盐酸中加热至108℃,反应18 h,通过柱层析纯化,得到目标化合物3,为浅橙色固体。
2.4制备酰胺取代杂环脲化合物
2009年,Joseph等人[12]开发了一种新型的酰胺或磺酰胺取代杂环脲化合物,该化合物能有效通过RNA、蛋白质或细胞壁来抑制DNA的合成,临床上对相关的革兰氏阳性病原体显示了良好的抗菌活性。由四氟丙酸可与噻唑脲化合物4a制备得到酰胺取代杂环脲化合物4的方法如下:四氟丙酸溶解于DMF中,加入TBTU(O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸)和碳酸钾,在搅拌下,加入噻唑脲化合物4a,搅拌过夜,色谱柱纯化得到酰胺取代杂环脲化合物4。
2.5制备苯丙醇化合物
2006年,Yerramilli[13]发明了一种广谱抗生素苯丙醇化合物,其合成方法如下:向D-(顺式)-1-对甲基磺酰基-2-氨基-3-氟-1-丙醇5a的DMF溶液中加入四氟丙酸、卡特缩合剂(BOP)和1-羟基苯并三唑(HOBT),搅拌约48 h,重结晶纯化得到化合物5。
2.6用作催化剂
2010年,Norbert等人[14-15]发明了一种由氟化羧酸催化氟代烷基羧酰胺制备氟代烷基腈的方法,氟代烷基腈是制备活性农用化学成分的重要中间体。由四氟丙酸作催化剂制备三氟乙腈的方法如下:将四氟丙酸、吡啶与三氟乙酰胺混合,再将2,2-二甲基丙酰氯在室温下经5 h滴加至该溶液中,在滴加的过程中即产生气态的三氟乙腈,收率为92%。
3 展望
近年来,2,3,3,3-四氟丙酸在含氟医药、农药等领域体现了应用价值,尤其作为医药中间体制备各类药物用于治疗糖尿病、癌症等病症,因此开拓四氟丙酸的制备路线是接下来的重要规划。
[1]Akiyoshi Y,Michiru T,Gao M.Preparation of fluorocarboxylic acids without corrosion of apparatus and generation of harmful substances:JP,2008280304A[P].2008-11-20.
[2]Wlassics I,Tortelli V,Carella S,et al.Perfluoro Allyl Fluorosulfate(FAFS):A Versatile Building Block for New Fluoroallylic Compounds[J].Molecules,2011,16(8): 6512-6540.
[3]Hu C M,Tu M H.High nucleophilicity of formate toward polyhalofluoro alkenes[J].Chin.Chem.Lett,1992,3:87-90.[4]Sianesi D,Bernardi G C,Moggi G.A novel photoreaction of sulfur dioxide with fluoroolefins[J].Tetrahedron Letters,1970,11(16):1313-1314.
[5]赵磊,宋真.一种2,3,3,3-四氟丙酸 (I)的合成方法: CN,103508875A[P].2014-01-15.
[6]Hemer I,Havlicek J,Dedek V.Fluorohalo compounds.II. sonochemical approach to 3,3,3-trifluoropropionic acids[J].Journal of Fluorine Chemistry,1986,34(2),241-250.
[7] John L R,Wilbur H P.Fluorinated carbon compounds: US,2862024[P].1958-11-25.
[8] 张治国,钟旭辉,张伟略,等.一种 2-溴-2,3,3,3-四氟丙酸乙酯的合成方法:CN,103980118A[P].2014-08-13.
[9]David B,Hans H,Harald M,et al.Preparation of oxazine derivatives as BACE2 inhibitors for treatment of diabetes: WO,2011070029A1[P].2011-06-16.
[10]Matteo A,David B,Wolfgang G,et al.Preparation of 3-amino-5-phenyl-5,6-dihydro-2H-[1,4]oxazine derivatives as therapeutic BACE1 and/or BACE2 inhibitors:WO,2011020806A1[P].2011-02-24.
[11]Raymond N,Sui Z H,Guan J H,et al.Preparation of benzimidazole derivatives as selective androgen receptor modulators:WO,2006039215 A2[P].2006-04-13.
[12]Joseph G,Thale C J,Sarah S,et al.Preparation of antibacterial amide and sulfonamide substituted heterocyclic urea compounds:WO,2009015208 A1[P].2009-01-29.
[13]Yerramilli V S N Murthy.Preparation of Fenicol antibacterial agents and methods for treating or preventing a bacterial infection in an animal:US,20060047138 A1[P].2006-03-02.
[14]Norbert L,Jens-Dietmar H,Thomas W,et al.Method for production of fluoroalkyl nitriles from fluorocarboxamides: US,20100312002A1[P].2010-12-09.
[15]Norbert L,Thomas W,Juergen W,et al.Process for preparation of 2-fluoroacyl-3-aminoacrylic acids by reaction of fluorocarboxylic acids with aminoacrylates:WO,2009083134 A1[P].2009-07-09.
Synthesis and Applications of 2,3,3,3-Tetrafluoropropanoic Acid
JIN Hang-dan,XU Wei-guo,DAI Jia-liang
(Zhejiang Chemical Industry Research Institute Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310023,China)
The synthesis and application of 2,3,3,3-tetrafluoropropanoic acid was basically summarized.
2,3,3,3-tetrafluoropropanoic acid;preparation;application
1006-4184(2015)12-0006-03
2014-09-27
金杭丹(1990-),女,浙江杭州人,助理工程师,从事含氟精细化学品研究开发工作。E-mail:jinhangdan@sinochem.com。