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五、卤素及其他基团的交换反应

2,3,4,5,6-五氟苯甲酸

C 7 HF 5 O 2 ,212.08

【英文名】 2,3,4,5,6-Pentafluorobenzoic acid

【性状】 白色固体。mp 100~102℃。

【制法】 葛雅莉,林原斌,苏琼等.中国医药工业杂志,2007,38(1):14.

五氟苯甲腈(3):于反应瓶中加入五氯苯甲腈(2)10 g(0.036 mol)和1 g聚乙二醇-20000,活化的氟化钾,快速搅拌,加热至200~220℃反应36 h。反应结束后减压蒸馏,收集58~60℃/0.8~1.1 kPa馏分(文献:bp 161~162℃),得油状物(3)3.2 g,收率45.7%, n D 1.4428。

五氟苯甲酸(1):将上述化合物(3)25 g(0.130 mol)加至70 mL 50%硫酸中,于140℃搅拌反应10 h。冷却后过滤,滤饼用少量水洗涤,得白色固体(1)26.8 g,mp 100~102℃(文献100~102℃),收率97.5%。

【用途】 抗菌剂司帕沙星(Sparfloxacin)等的中间体。

2,4-二氟苯胺

C 6 H 5 F 2 N,129.11

【英文名】 2,4-Difluoroaniline

【性状】 无色液体,久置变黄。mp -75℃,bp 169.5℃/100.39 kPa,67℃/2.4 kPa。 1.282, 1.5043~1.5063。充氮气密闭避光保存。

【制法】 Uepov,et al.Zh Obshch Khim,1957,27:2848.②段云风.宁波化工,2012,2:14.

2,4,5-三氯硝基苯(3):于反应瓶中加入浓硝酸420 mL,浓硫酸640 mL,搅拌下于50℃滴加1,2,4-三氯苯(2)492 g(2.71 mol),加完后于50℃继续搅拌反应1 h。将反应物倒入冰水中,析出结晶。抽滤,水洗,干燥后用甲醇重结晶,得针状结晶(3)515 g,mp 56~58℃,收率84%。

2,4-二氟-5-氯硝基苯(4):将化合物(3)92 g(0.406 mol)、氟化钾96 g、新洁而灭15 g及二甲亚砜325 g加入反应瓶中,加热搅拌反应。反应结束后进行水蒸气蒸馏。馏出液用二氯甲烷提取。干燥后减压蒸馏,收集105℃/2.0 kPa的馏分,得化合物(4)40 g,收率50%。

2,4-二氟苯胺(1):于氢化装置中加入(4)24 g(0.124 mol),无水醋酸钠11.2 g,5%的钯-碳催化剂2.4 g,甲醇180 mL,室温常压氢化,通入氢气后逐渐升温至50℃,直至不再吸氢为止。加盐酸酸化,过滤,滤渣用甲醇洗涤。合并滤液和洗涤液,蒸出甲醇。剩余物中加入稀碱,充分摇动后用二氯甲烷提取三次。水洗,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏,收集58~60℃/2.0 kPa的馏分,得化合物(1)13 g,收率81%。

化合物(1)也可以用如下方法来合成。

于安有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝器的反应瓶中,加入铁粉21 g,0.78 mol/L的氯化铵溶液50 mL,慢慢滴加(4)18 g(0.093 mol),加完后继续回流反应2 h。水蒸气蒸馏,直至馏出液中无油状物为止。馏出液用乙醚提取、无水硫酸钠干燥,蒸出乙醚后,再减压蒸馏,收集46~48℃/1.2 kPa的馏分,得(1)10.3 g,收率85%。

【用途】 抗菌药托氟沙星(Tosufloxacin)、解热镇痛抗炎药氟苯水杨酸(Diflunisal)等的中间体。

2-氟-4-硝基- α α α -三氟甲氧基苯

C 7 H 3 F 4 NO 3 ,225.10

【英文名】 2-Fuloro-4-nitro- α α α -trifuloromethoxybenzene

【性状】 无色液体。

【制法】 陈其亮,徐杰.精细化工,2001,18(7):432.

于反应瓶中加入2-三氟甲基-5-硝基氯苯(2)10 g(0.0451 mol),无水氟化钾3.4 g(0.0586),干燥的DMF 40 mL,PEG-5000 1.2 g(0.0002 mol),搅拌下于135~140℃反应,用气相色谱跟踪反应,直至反应结束。冷至室温,过滤除去不溶物。滤液减压浓缩,蒸出约2/3的溶剂。冷后加水200 mL稀释。分出油层,水层用二氯甲烷提取2次。合并有机层,水洗,无水硫酸镁干燥。过滤,减压蒸出溶剂,得浅黄色油状液体(1),收率85%,纯度95%。

【用途】 医药、农药合成中间体。

E )-3-碘-1-苯基丙-2-烯-1-醇

C 9 H 9 IO,260.07

【英文名】 E )-3-Iodo-1-phenylprop-2-en-1-ol

【性状】 黄色液体。

【制法】 马养民,傅建熙,张作省.西北林业科技大学学报,2003,31(1):142.

E )-1-碘-3-苯基-1-丙烯-3-酮(3):于反应瓶中加入反-3-苯基-1-氯-1-丙烯-3-酮(2)20 g,干燥的丙酮120 mL,碘化钠25.5 g,反应液逐渐变浑浊,搅拌20 min后,慢慢加热回流3.5 h,生成红色反应液。冷后过滤,浓缩至50 mL,倒入100 mL水中,乙醚提取4次。合并乙醚层,依次水洗、饱和硫酸钠洗涤,无水硫酸钠干燥。过滤,蒸出乙醚,得红色液体(3)粗品30.71 g,直接用于下一步反应。

E )-3-碘-1-苯基丙-2-烯-1-醇(1):于反应瓶中加入无水乙醚60 mL,LIAlH 4 2.68 g,冷至0~5℃,搅拌下滴加化合物(3)30.71 g,保持反应液在15℃以下,约1 h加完。加完后继续搅拌反应30 min,而后回流反应1 h。冷却,慢慢依次加入2 mL水、2.5 mL 10%的氢氧化钠溶液和15 mL水,过滤,乙醚洗涤2次。合并滤液和洗涤液,无水硫酸钠干燥。过滤,蒸出乙醚,得红色液体(1)粗品29.40 g。过硅胶柱纯化,用石油醚-乙酸乙酯(9:1)洗脱,得黄色液体(1)24 g,收率76.7%。

【用途】 治疗前列腺类疾病新药开发中间体。

氟乙酸乙酯

C 4 H 7 FO 2 ,106.10

【英文名】 Ethyl fluoroacetate

【性状】 无色液体。bp 115~120℃。

【制法】 方法1 汪树清,冯铃,陈金才.沈阳药科大学学报,1989,6(1):55.

于反应瓶中加入四丁基溴化铵2 g,DMF 50 mL,加热至120℃保持15 min。加入新研细并干燥的氟化钾10 g,于120℃敞口加热15 min。冷至100℃,加入氯乙酸乙酯(2)16 g,回流反应8 h。改为蒸馏装置,收集120℃左右的馏分。待温度下降后停止蒸馏。将馏出液重新分馏,收集115~120℃的馏分,得化合物(1)9.6 g,收率73.5%。

方法2 李和平.含氟、溴、碘精细化学品.北京:化学工业出版社,2010:121.

于安有搅拌器、温度计、蒸馏装置的反应瓶中,加入乙酰胺,搅拌下加热至110℃脱水1 h。于120℃加入氯乙酸乙酯(2),再加入80目的无水氟化钾,慢慢升温至110℃搅拌反应1 h。再逐渐升温至130℃左右,蒸出生成物。最后慢慢升温至190℃直至无馏出物,得粗品(1)。将粗品重新精馏,收集115~120℃的馏分,得无色液体(1),收率65%左右。

【用途】 抗癌药5-氟脲嘧啶(5-Fluorouracil)中间体。

七氟烷

C 4 H 3 F 7 O,200.05

【英文名】 Sevoflurane

【性状】 无色液体。bp 56℃。

【制法】 李斌栋,吕春旭,冯超.中国医药工业杂志,2007,38(10):681.

氯甲基六氟异丙醚(3):于反应瓶中加入六氟异丙醇(2)12.6 g(0.075 mol),冷至0℃,分批加入无水三氯化铝11.0 g(0.082 mol),生成的悬浮液加入多聚甲醛2.36 g(0.0262 mol),搅拌反应1 h。慢慢升至20℃搅拌反应24 h。慢慢加入6 mol/L的盐酸16 mL,静置分层。分出有机层,水洗2次,再用1 mol/L的氢氧化钠洗涤至中性。常压蒸馏,收集76℃的馏分,得无色液体(3)14.6 g,收率92.1%。

七氟烷(1):于反应瓶中加入上述化合物(3)10 g(0.046 mol),1-异丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([ipmin]BF 4 )10 mL,氟化钾5.0 g(0.086 mol),于微波炉中于100℃反应30 min。常压蒸馏,收集56℃的馏分,得无色液体(1)10.1 g,收率98.6%,纯度99.6%(GC)。

【用途】 吸入麻醉剂七氟烷(Sevoflurane)原料药。

2,3,4,5-四氟苯甲酸

C 7 H 2 F 4 O 2 ,194.09

【英文名】 2,3,4,5-Tetrafluorobenzoic acid

【性状】 白色固体。mp 87~88.5℃。

【制法】 陈坤,胡传群.湖北工业大学学报,2006,21(4):6.

N -苯基四氟邻苯二甲酰亚胺(3):于反应瓶中加入DMF 800 mL,十六烷基三甲基溴化铵4 g,氟化钾70 g(1.2 mol),加热,减压蒸出约100 mL后,冷至60℃,加入化合物(2)75 g(0.2 mol),于140~150℃搅拌反应7~9 h。冷却,过滤。滤饼用DMF洗涤3次,合并滤液和洗涤液,减压回收溶剂。当变为黏稠物时,加入200 mL水,搅拌30 min。抽滤,水洗,乙醇中重结晶,得浅黄色固体(3)53 g,收率87%。

N -苯基-2-羧基四氟苯甲酰胺(4):于反应瓶中加入1.5 mol/L的氢氧化钾200 mL,十六烷基三就基溴化铵2.0 g,化合物(3)42 g(0.14 mol),于102℃搅拌反应40 min。冷至室温,加入活性炭2 g,于70℃搅拌30 min。过滤,冷却,用浓硫酸中和至不再生成沉淀为止。过滤,水洗,干燥,得灰色固体(4)42 g,收率98%。

N -苯基四氟苯甲酰胺(5):于反应瓶中加入 N N -二甲基乙酰胺180 mL,化合物(4)32 g(0.1 mol),加热至沸,搅拌反应4 h。减压蒸出溶剂,加入甲苯180 mL,回流1 h。冷却,过滤,干燥,得浅黄色化合物(5)21 g,收率76%。

2,3,4,5-四氟苯甲酸(1):于反应瓶中加入化合物(5)27 g(0.1 mol),80%的硫酸150 mL,醋酸80 mL,于125~135℃反应15 h。用20%的氢氧化钠中和部分酸后,甲苯提取(100 mL×3)。合并有机层,饱和盐水洗涤。苯层同20%的氢氧化钠溶液100 mL一起搅拌后,分出水层,用盐酸酸化,析出白色固体。冷却,过滤,水洗,干燥,得白色固体(1)17 g,收率87%,mp 87~88.5℃。

【用途】 杀星类抗菌药左氧氟沙星(Levofloxacin)、氟罗沙星(Fleroxacin)、洛美沙星(Lomefloxacin)、芦氟沙星(Rufloxacinhydrochloride)等的中间体。

3-氯-4-氟硝基苯

C 6 H 3 ClFNO 2 ,175.55

【英文名】 3-Chloro-4-fluoronitrobenzene

【性状】 mp 40~42℃,bp 227~232℃。

【制法】 ①李和平.含氟、溴、碘精细化学品.北京:化学工业出版社,2010:165.②朱明华.化学工业与工程技术,2006,27(3):29.

于安有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应瓶中,加入1550 g环丁砜,3,4-二氯硝基苯(2)1550 g(8.07 mol),氟化钾680 g(11.7 mol),氟化铯5 g,氮气保护,于220℃搅拌反应2 h。冷至110℃,抽滤。固体物用二氯甲烷洗涤。减压蒸馏,得化合物(1)1275 g,收率93%。

【用途】 喹诺酮类抗菌药物诺氟沙星(Norfloxacin)等的中间体。

2,4-二氟苯甲酸

C 7 H 4 F 2 O 2 ,158.11

【英文名】 2,4-Difluorobenzoic acid

【性状】 无色晶体。mp 188~190℃。

【制法】 ①李敬芬,董军,王旭.佳木斯医学院学报,1997,20(10):14.②孙昌俊,曹晓冉,王秀菊.药物合成反应——理论与实践.北京:化学工业出版社,2007:111.

于安有搅拌器、温度计的反应瓶中,加入2,4-二硝基苯甲酸(2)15 g(0.072 mol),二甲亚砜75 mL,加热至130~140℃。敞口脱水1~2 h,冷后加入干燥研细的氟化钠12 g(0.28 mol),安上回流冷凝器,顶部安一只氯化钙干燥管,干燥管末端连一导气管通向水面,控制在80~90℃反应10 h。减压蒸去二甲亚砜,加水100 mL,用浓盐酸调至pH 2~3。抽滤,水洗,干燥,得无色晶体(1)11.5 g,收率56.5%,mp 187~189℃,文献值188~190℃。

也可以用如下方法来合成[张精安.中国医药工业杂志,2000,31(10):168]。

【用途】 抗真菌药物氟康唑(Fluconazole)等的中间体。

4-氯-2,3-二甲基吡啶-1-氧化物

C 7 H 8 ClNO,157.60

【英文名】 4-Chloro-2,3-dimethylpyridine 1-oxide

【性状】 亮黄色结晶。mp 100~103℃。

【制法】 冯晓亮,吕延文,吾国强.合成化学,2006,12(1):20.

于安有搅拌器、回流冷凝器、通气导管的500 mL的反应瓶中,加入280 mL无水乙醇,搅拌下加入2,3-二甲基-4-硝基吡啶- N -氧化物(2)40 g,无水氯化锌2 g。搅拌下加热至回流,通入氯化氢气体。通气反应8 h后取样,HPLC分析,转化率不低于98%后,常压回收乙醇至液温达90℃。将残余物倒入400 mL冰水中,用碳酸钠中和至pH9。冷至室温,过滤,滤饼水洗。滤液用氯仿萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥。过滤,减压浓缩至干,得亮黄色结晶(1)35 g,mp 100~103℃,收率94.6%。

【用途】 胃病治疗药雷贝拉唑(Rabeprazole)等的重要中间体。

2-氟苯甲腈

C 7 H 4 FN,121.11

【英文名】 2-Fluorobenzonitrile

【性状】 无色液体。bp 90℃/2.80 kPa。 1.5083。有刺激性。

【制法】 Nubia Boechat and James H.J Chem Soc Chem Commun,1993:921.

于安有搅拌器、温度计、回流冷凝器的250 mL反应瓶中,加入邻硝基苯甲腈(2)20 g(0.13 mol)和DMSO 40 mL,搅拌下加入15.1 g的四甲基氟化铵(TMAF),升温至80℃,搅拌反应1 h。冷至室温,倒入100 mL冰水中,用乙酸乙酯萃取三次。合并有机相,水洗,无水硫酸钠干燥。过滤,减压浓缩至干,得液体化合物(1)16.3 g,收率约100%。

【用途】 农药、医药、染料中间体。

碘甲烷

CH 3 I,141.94

【英文名】 Iodomethane, Methyl iodide

【性状】 无色易燃液体。遇光变红色。bp 41~43℃。 1.5320。溶于乙醇、醚、丙酮、苯等有机溶剂,微溶于水。

【制法】 勃拉特 A H.有机合成:第二集.南京大学化学系有机教研组译.北京:科学出版社,1964:276.

于安有搅拌器、温度计、滴液漏斗、分馏装置(接受瓶中加入适量水,并用冰水浴冷却)的反应瓶中,加入碘化钾800 g(4.8 mol),430 mL水,60 g碳酸钙,搅拌下加热至60~65℃,慢慢滴加硫酸二甲酯(2)630 g(5 mol),约2 h加完。加完后升温至65~70℃,蒸出反应中生成的碘甲烷。分出有机层,无水氯化钙干燥。过滤,加入少量碘化钾,收集41~43℃的馏分,得碘甲烷(1)615~640 g,收率90%~94%。

【用途】 局部麻醉药甲哌卡因(Mepivacaine)等的中间体,有机合成甲基化试剂。

2-氯代苯并噻唑

C 7 H 4 ClNS,169.56

【英文名】 2-Chlorobenzothiazole, 2-Chlorobezthiazole

【性状】 浅黄色液体。bp 110~120℃/2.67 kPa。溶于乙醚、氯仿、苯,微溶于水。

【制法】 ①孙昌俊,曹晓冉,王秀菊.药物合成反应——理论与实践.北京:化学工业出版社,2007:119.②Shibata Koichi,Mitsanobu Oyo. Bulletin of the Chemical Society. Japan,1992,65(11):3163.

于安有搅拌器、温度计、回流冷凝器(连一导气管吸收氯化氢和二氧化硫)、滴液漏斗的反应瓶中,加入2-巯基苯并噻唑(2)85 g(0.5 mol),氯苯150 mL,搅拌下加热至全溶。加入亚磷酸三苯酯适量。于60~70℃滴加氯化亚砜63 g(0.053 mol),约4 h加完,而后于100~105℃反应4 h。降温至40℃,用碳酸钠溶液调至弱碱性,滤去析出的硫。减压蒸馏,收集110~120℃/2.6 kPa的馏分,得浅黄色液体(1)83 g,收率95.3%。经气相色谱法测定,含量为97.5%。

【用途】 医药、农药、材料等的中间体。

2-溴乙氧基叔丁基二苯基硅烷

C 18 H 23 BrOSi,363.37

【英文名】 (2-Bromoethoxy)( tert -butyl)diphenylsilane

【性状】 无色液体。

【制法】 卢时湧,章啸天,周伟澄,张福利,叶伟东.中国医药工业杂志,2016,47(1):1.

2-叔丁基二苯基硅氧基乙醇(3):于反应瓶中加入乙二醇40.0 mL(0.716 mol),咪唑5.0 g(73.6 mmol),冷至0~5℃,搅拌下滴加叔丁基二苯基氯硅烷(2)20.0 g(72.9 mmol),加完后继续于0~5℃搅拌反应5 h,TLC跟踪反应至完全。加入40 mL水,用80 mL乙酸乙酯提取。有机层水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,减压蒸出溶剂,得浅黄色油状液体(3)22.0 g,收率98%。

2-(叔丁基二苯基硅氧基)乙基对甲苯磺酸酯(4):于反应瓶中加入上述化合物(3)15.0 g(49.9 mmol),二氯甲烷250 mL,吡啶8 mL,分批加入对甲苯磺酰氯10.0 g(53 mmol),室温反应12 h,TLC跟踪反应至完全。加入250 mL水,分出有机层,无水硫酸镁干燥。过滤,浓缩,得黄色固体(4)15 g,收率66%,mp 82~87℃。

2-溴乙氧基叔丁基二苯基硅烷(1):于反应瓶中加入DMF 100 mL,上述化合物(4)10.0 g(22.0 mmol),溴化钠7.0 g(68.0 mmol),于60℃搅拌反应1 h,TLC跟踪反应至完全。加入乙酸乙酯200 mL,水100 mL,搅拌后分出有机层,水洗,无水硫酸镁干燥。过滤,减压浓缩,得无色液体(1)7.0 g,收率87.7%。

【用途】 抗癌药依维莫司(Everolimus)中间体。 2u3xzmPDltcFfPDHso8uUjbAvJQd14irwtU1txQyBjnBGJDOfLiZnadIfsPCU+zF

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