專利名稱：用于制備氟化且甲硅烷基化的衍生物的試劑和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種用于生產(chǎn)氟化且甲硅烷基化的衍生物的方法，該衍生物具有在攜帶至少一個(gè)氟的碳與硅之間的鍵。
本發(fā)明更具體地涉及甲硅烷基化衍生物的合成，該衍生物中與硅連接的碳之一攜帶一個(gè)，有利地兩個(gè)，甚至三個(gè)氟原子。
背景技術(shù)：
氟烷基化衍生物，特別是全氟烷基化衍生物在藥物和農(nóng)業(yè)化學(xué)的領(lǐng)域中得到了發(fā)展。除了一些特定的情況外，這些化合物特別難以制備并且非常昂貴。
進(jìn)行全氟烷基化的方式之一是使用Rf-碳負(fù)離子或者使用如碳負(fù)離子一樣反應(yīng)的化合物。
在如碳負(fù)離子一樣反應(yīng)的衍生物中，可以提及Rf-Si(Me)3類型的試劑。在Rf是CF3的情況下，其被稱為“Ruppert試劑”。
這些甲硅烷基化衍生物是特別難以獲得的，并且要求高成本的操作工序，這使得它們的工業(yè)應(yīng)用幾乎是不可能的，或者過(guò)度昂貴?？蓞⒖枷率鑫墨I(xiàn)中描述的合成·Organic Synthesis；Coll.Index IX，711(使用Et3N3P合成)；和·J.of Fluorine Chemistry，2001，第112卷，123-131。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種方法，該方法可以生產(chǎn)Rf-Si≤類型的試劑，即具有直接連接至硅原子的全鹵化氟化sp3原子的化合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)一種使用相對(duì)不貴的化合物并且同時(shí)不需要特別昂貴的步驟序列的技術(shù)來(lái)生產(chǎn)Ruppert試劑或者其等效物之一。
本發(fā)明的另一目的是就地生產(chǎn)上述類型的衍生物，在需要時(shí)處于初生態(tài)(初始狀態(tài))。
這些目的以及隨后將變得明顯的其它目的可通過(guò)一種用于生產(chǎn)氟化且甲硅烷基化的衍生物的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該衍生物具有在攜帶至少一個(gè)氟的碳與硅之間的鍵，該方法的特征在于它包括通式(I)Rf-Y-O-D的衍生物與堿接觸的步驟，在所述通式(I)中-Rf代表具有1至15個(gè)碳原子的烴基，其中在相對(duì)于Y的α位的碳上包含至少一個(gè)氟原子，-D選自甲硅烷基化基團(tuán)，-并且Y選自羰基和氨基亞烷基。
通式(I)中，Y選自羰基(-CO-)和氨基亞烷基[-(NR2)C(R′)-](II)，R和R′定義如下。
該氨基亞烷基有利地能夠通過(guò)Rf-對(duì)用作溶劑的酰胺進(jìn)行作用并且之后進(jìn)行甲硅烷基化來(lái)獲得(參考本申請(qǐng)人公司的PCT申請(qǐng)WO97/19038和WO98/22435)，以得到具有以下結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 其中兩個(gè)R基團(tuán)是相同或者不同的，其使得HNR2是任選環(huán)狀的仲胺，有利地具有至多10個(gè)碳原子，并且其中R′是氫或脂族基團(tuán)(也就是說(shuō)，其開鍵(liaison ouverte)由任選官能化的sp3碳攜帶)或芳族基團(tuán)(開鍵由芳核的環(huán)內(nèi)碳攜帶)，有利地具有至多10個(gè)碳原子，優(yōu)選至多6個(gè)碳原子。
R和R′可以代表烷基、環(huán)烷基或芳基。
兩個(gè)R基團(tuán)可以連接形成包含5或6個(gè)原子的飽和或不飽和雜環(huán)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語(yǔ)“烷基”要理解為是指具有1至10個(gè)碳原子，優(yōu)選1至4個(gè)碳原子的線性或支化烴鏈。
具體地，優(yōu)選烷基的實(shí)例是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基或叔丁基。
術(shù)語(yǔ)“環(huán)烷基”是指包含5或6個(gè)碳原子的單環(huán)環(huán)狀烴基，優(yōu)選環(huán)戊基或環(huán)己基。
術(shù)語(yǔ)“芳基”是指單環(huán)或多環(huán)芳族基團(tuán)，優(yōu)選包含6至10個(gè)碳原子的單環(huán)或雙環(huán)芳族基團(tuán)，優(yōu)選苯基。
R優(yōu)選代表具有1至4個(gè)碳原子的烷基，優(yōu)選甲基。
R′優(yōu)選代表氫原子或具有1至4個(gè)碳原子的烷基，優(yōu)選甲基。
有利地，R和R′的選擇要使得R′-CO-NR2是可用于本發(fā)明的溶劑，例如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。
Y的優(yōu)選值是羰基，但正如隨后所提出的，氨基亞烷基值不僅可以直接出現(xiàn)，而且還可以作為可能的中間體出現(xiàn)。
這里，“堿”的概念應(yīng)當(dāng)廣義地考慮，因?yàn)樵诒景l(fā)明的范圍內(nèi)，鹵化物，例如氯化物和氟化物被認(rèn)為是堿。其締合酸(acide associé)強(qiáng)于三氟乙酸的堿由該締合酸的Hammett常數(shù)來(lái)定義；其它堿的堿度用締合酸的pKa(在標(biāo)準(zhǔn)條件下在水中定義)來(lái)分類和評(píng)估。由于反應(yīng)在干燥和非水介質(zhì)中進(jìn)行，因此，在含水介質(zhì)中被認(rèn)為是弱堿的堿在所述介質(zhì)中可能具有比較高的堿性和親核性能。所述弱堿有利地是其締合酸的pKa至多等于7，有利地至多等于5，優(yōu)選至多等于3，更優(yōu)選至多等于1。
D基團(tuán)是廣義的甲硅烷基，也就是說(shuō)它涉及攜帶烴基(即包含氫和碳)的硅，該烴基任選地經(jīng)由氧原子連接到硅。因此，D有利地相當(dāng)于通式Si(R1)(R2)(R3)(III)，其中R1、R2和R3相同或者不同，選自芳基、烷基、烷氧基或鹵素，優(yōu)選氯或氟。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，R1和R2相同或不同，選自芳基或烷基，而R3選自芳基、烷基并且還選自烷氧基。
R1，R2和R3有利地代表1至4個(gè)碳原子的烷基，優(yōu)選甲基。
D基團(tuán)有利地是三烷基甲硅烷基，優(yōu)選三甲基甲硅烷基。
本發(fā)明方法中使用的堿是如上定義的弱堿，其為弱親硅性(silicophile)。
該堿被有利地裝入，因此在操作條件下形成堿性陰離子。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利形式，這種堿性陰離子可以是羧酸根陰離子Rf-CO-O-。
如果該堿是親硅性的，它將與通式Rf-CO-O-D的化合物反應(yīng)得到上述的羧酸鹽。在這些條件下，優(yōu)選在大多數(shù)情況下直接使用所述羧酸鹽作為堿來(lái)源，而不是使用與甲硅烷基化酯反應(yīng)得到所述羧酸鹽的堿。
因此，根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施方式，所述堿性陰離子有利地是弱親硅性的，也就是說(shuō)它能夠與甲硅烷基(三甲基甲硅烷基作為參考)形成鍵，其顯示出至多110千卡/摩爾的能量(參考文獻(xiàn)，特別是R.Walsh的研究)。優(yōu)選所述堿性陰離子選自不能與甲硅烷基形成鍵或者能夠與甲硅烷基形成鍵的那些堿性陰離子，該鍵顯示出至多100，優(yōu)選90千卡/摩爾的能量。
概略地并且作為指示，對(duì)于相同的親核陰離子原子(例如在各種含氧醇或酸中的氧)，親合性的順序可類似于pKa值的順序。
換句話說(shuō)，該堿不需要是高度親硅性的，也就是說(shuō)，在本發(fā)明的操作條件下，它應(yīng)當(dāng)能夠中間地破壞其與硅原子形成的鍵。
實(shí)際上，對(duì)于這種實(shí)施方式，優(yōu)選選擇堿，或者更具體地是堿性陰離子，以使得當(dāng)1摩爾三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯在無(wú)水DMF中接觸十分之一當(dāng)量的堿性陰離子時(shí)，在熱力學(xué)平衡下獲得甲硅烷基化比例(最初存在的堿性陰離子-游離三氟乙酸酯)/(游離三氟乙酸酯)至少等于五十分之一，有利地至少等于十分之一，優(yōu)選至少等于五分之一，優(yōu)選至少等于二分之一。熱力學(xué)平衡按照推定在25℃下在2小時(shí)后達(dá)到?？梢匀菀椎赜梅鶱MR(測(cè)定全部CF3COO-物質(zhì))和電位測(cè)定法(專門測(cè)定三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯物質(zhì))在介質(zhì)中測(cè)定三氟乙酸酯。
堿有利地是非親核性的，以使得不與通式(I)的化合物反應(yīng)。換句話說(shuō)，堿應(yīng)當(dāng)有利地是一方面，除非需要，不進(jìn)攻硅原子排出羧酸根陰離子，這正如上面所說(shuō)明的，并且另一方面，不與羧基碳不可逆地反應(yīng)形成醇鹽或羰基衍生物排出硅烷醇鹽(silanolate)。因此，堿有利地至多具有與硅烷醇鹽一樣的親核性。
作為優(yōu)選的堿，可以提及三氟乙酸鈉或三氟乙酸鉀。
只有當(dāng)堿在操作條件下不穩(wěn)定時(shí)，尤其是如果其與通式(I)的衍生物反應(yīng)并消耗它時(shí)，引入的堿量才是關(guān)鍵因素；在這種情況下，優(yōu)選只使用低于通式(I)衍生物的量的用量(以當(dāng)量表示)。
加入的堿越多，動(dòng)力學(xué)越快。上限取決于堿在介質(zhì)中的溶解度，其強(qiáng)度和其活性。
不過(guò)，通常，為了具有一定的效率，以當(dāng)量表示的堿(分子)與以當(dāng)量表示的通式(I)衍生物的摩爾比(B/DI)至少為0.005，有利地至少0.01，優(yōu)選至少0.02。
上限值甚至更不關(guān)鍵，正如在下面將會(huì)看到的，尤其是當(dāng)設(shè)法使所形成的化合物的停留時(shí)間短時(shí)。
然而，可以指出的是通常，以當(dāng)量表示的堿與以當(dāng)量表示的通式(I)衍生物的摩爾比(B/DI)至多等于2，優(yōu)選至多等于1，有利地至多等于0.5，更優(yōu)選至多等于0.2。特別是當(dāng)堿不穩(wěn)定時(shí)，這些上限值是有利的。在某些羧酸鹽的范圍內(nèi)，情況尤其如此。
反應(yīng)有利地在疏質(zhì)子介質(zhì)或者溶劑中進(jìn)行。所述質(zhì)子惰性溶劑或介質(zhì)有利地包含相對(duì)于一種或多種溶劑的摩爾數(shù)的濃度為至多等于1000ppm摩爾的一種或多種酸，其pKa小于20，有利地小于25，優(yōu)選小于30。這是因?yàn)檫@些酸介質(zhì)與所希望的氟化和甲硅烷基化碳衍生物反應(yīng)，從而破壞它。如上定義的水或酸的濃度明顯降低產(chǎn)率。
介質(zhì)或溶劑要么可以是極性質(zhì)子惰性溶劑，有利地是脂族溶劑，要么可以是離子溶劑或熔融鹽，要么最后可以是剛才所述類型的物質(zhì)的混合物。如果使用的堿可以以至少10-3當(dāng)量/升的濃度溶解在這種介質(zhì)中，則可以使用非極性溶劑。
在極性質(zhì)子惰性溶劑的情況下，優(yōu)選滿足下列條件中的至少一個(gè)條件，有利地滿足兩個(gè)條件。希望所述溶劑的供體數(shù)至少等于10，有利地至少等于20；并且還希望ε(介電常數(shù))至少等于10，優(yōu)選至少等于15。
需要回顧的是，對(duì)于供體數(shù)的定義，可以參考Christian Reichardt的著作，Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry，p.19(1988)，該著作給出的定義是在稀釋的二氯甲烷溶液中溶劑和五氯化銻之間的相互作用的焓的負(fù)數(shù)(-ΔH，以千卡/摩爾表示)。
可以用于本發(fā)明的溶劑的沸點(diǎn)有利地至少等于反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度通常大于或等于100℃，有利地大于120℃。最大反應(yīng)溫度有利地至多等于200℃(一位，優(yōu)選兩位有效數(shù)字)。
當(dāng)使用二甲基甲酰胺時(shí)，操作溫度優(yōu)選為130℃至170℃，更優(yōu)選130℃至150℃。
出于各種原因，特別是為了再循環(huán)，優(yōu)選溶劑在含水介質(zhì)中不顯示出明顯的堿性或酸性性質(zhì)。因此，當(dāng)溶劑或溶劑的組成成分之一具有堿性性質(zhì)時(shí)，更實(shí)際的是與堿締合的酸顯示出至多等于5的pKa，有利地至多等于5.5。上面已經(jīng)提出了酸性方面的最佳限制。
除了全烷基化酰胺，優(yōu)選溶劑不具有羰基官能團(tuán)，除非希望試劑Rf-D與所述羰基官能團(tuán)反應(yīng)。此外，一般地，在α位具有氫的羰基衍生物酸性太大，以致于不能得到良好的產(chǎn)率。
因而，該反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行，該溫度使得由下述反應(yīng)式之一表示的反應(yīng)發(fā)生。
反應(yīng)(熱解)溫度通常大于或等于100℃，優(yōu)選大于120℃。最大反應(yīng)溫度有利地至多等于200℃(一位，優(yōu)選兩位有效數(shù)字)。操作溫度優(yōu)選是130℃至170℃，更優(yōu)選130℃至150℃。
壓力并不起主要作用，但是當(dāng)化合物為過(guò)度揮發(fā)性時(shí)，尤其當(dāng)原料為揮發(fā)性時(shí)，可以有利地施加大于大氣壓的壓力。
然而，在該情況下，有利地是確保可以從反應(yīng)混合物中盡快除去所需的形成的產(chǎn)物。這是因?yàn)檫@些產(chǎn)物的高反應(yīng)性盡管對(duì)于它們的性能來(lái)說(shuō)是高度有利的，但在它們合成期間卻是不利的障礙。
為了減少所需產(chǎn)物在反應(yīng)混合物中的停留時(shí)間，要么可以快速地進(jìn)行反應(yīng)，要么等待通式(I)衍生物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到預(yù)先選擇的相對(duì)低的值，通常為10至50％，然后分離產(chǎn)物并將原料再循環(huán)至反應(yīng)中。
另一種可能是在反應(yīng)器上安裝旁路，并在回路中隨著所需產(chǎn)物的形成來(lái)除去該產(chǎn)物。
最后，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物，特別是Rf-D衍生物比溶劑更具揮發(fā)性時(shí)，可以隨著所需產(chǎn)物(Rf-D)的形成連續(xù)除去該產(chǎn)物。
當(dāng)Rf具有少于5個(gè)碳原子的碳數(shù)目時(shí)，情況尤其如此。
在本研究的范圍內(nèi)已經(jīng)得到最佳結(jié)果的溶劑是全烷基化酰胺，也就是說(shuō)不再帶有游離氫。在這種酰胺已知用于提供與Ruppert試劑(CF3-SiMe3)的反應(yīng)時(shí)，這個(gè)結(jié)果是令人驚奇的，這目前已經(jīng)研究證實(shí)。然而，這個(gè)反應(yīng)在上述溫度下似乎并不有利，因此，當(dāng)使用這些溶劑時(shí)，優(yōu)選在冷卻之前回收所需化合物(Rf-D)，更優(yōu)選隨著其形成而將其回收。
作為溶劑的優(yōu)選實(shí)例，尤其可以提及線性或環(huán)狀羧酰胺(carboxamide)，例如N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N，N-二乙基乙酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺或1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)；二甲基亞砜(DMSO)；或四氫噻吩砜(環(huán)丁砜)。
另一類令人滿意的溶劑是醚系列，例如乙二醇二甲醚(或glyme)或二甘醇二甲醚(或diglyme)。
然而，應(yīng)當(dāng)再次指出，盡管酰胺使得反應(yīng)成為可能并且盡管其強(qiáng)烈地促進(jìn)反應(yīng)，但在某些條件下其具有與本發(fā)明所需的試劑縮合的缺陷。因而，Ruppert試劑能夠在相對(duì)低溫度下與二甲基甲酰胺的羰基反應(yīng)，以產(chǎn)生通式Rf-CH[N(CH3)2]-O-D的甲硅烷基化衍生物。
不過(guò)，這個(gè)反應(yīng)是可逆的，因?yàn)榕c酰胺的加成反應(yīng)的產(chǎn)物在加熱時(shí)可恢復(fù)所需的產(chǎn)物。在導(dǎo)致本發(fā)明的研究期間，揭示了下面的反應(yīng)。
通式(I)的化合物被認(rèn)可，其中Y是氨基亞甲基。
術(shù)語(yǔ)“Rf”是指以下通式的基團(tuán)EWG-(CX2)p-(IV)
其中-X基團(tuán)是相同或不同的，代表氯、氟或通式CnF2n+1的基團(tuán)，其中n是至多等于5，優(yōu)選至多等于2的整數(shù)，條件是X基團(tuán)中的至少之一是氟，氟有利地由具有開鍵的碳攜帶。
-p代表至多等于2的整數(shù)；-EWG代表吸電子基團(tuán)(即其Hammett常數(shù)西格馬p[σp]大于0，有利地大于0.1，優(yōu)選大于0.2)，其任選的官能團(tuán)在反應(yīng)條件下是惰性的，有利地是氟或通式CvF2v+1的全氟化殘基，v是至多等于8，有利地至多等于5的整數(shù)。
在通式(IV)中，p等于1或2。
有利地在1至15，優(yōu)選1至10，更優(yōu)選1至4的閉區(qū)間內(nèi)(即包含端值)選擇Rf的總碳數(shù)。
有利地，Rf相當(dāng)于以下通式EWG-(CX2)(p-1)-CF2-(V)當(dāng)至少一半的X基團(tuán)是氟，優(yōu)選四分之三X基團(tuán)是氟，優(yōu)選全部X基團(tuán)是氟時(shí)，結(jié)果特別有利。
另一種有利的組合是至少一半的X和EWG基團(tuán)(有利地四分之三，優(yōu)選全部)選自氟原子和通式CvF2v+1的全氟化殘基，其中v是至多等于8，有利地至多等于5的整數(shù)。
兩種組合的交集(即對(duì)應(yīng)于上述兩種限制的再組合)對(duì)應(yīng)于優(yōu)選實(shí)施方式之一；因而，優(yōu)選實(shí)施方式之一在于從通式CvF2v+1的全氟化基團(tuán)中選擇Rf，其中v是在1至15，優(yōu)選1至10的閉區(qū)間(即包括端值)內(nèi)選擇的整數(shù)。特別是出于容易蒸餾的原因，可以合適地選擇v值至多等于8，有利地至多等于5，優(yōu)選至多等于3。
特別地，Rf可以選自三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基和九氟丁基(特別是線性形式的)。
Rf基團(tuán)可以攜帶至少一個(gè)相同性質(zhì)的其它官能團(tuán)(即官能團(tuán)的特征原子序列----在這種情況下是甲硅烷基羧酸酯[CO-C-Si]----是相同的，但是取代基可以不同)，通常是與作為本發(fā)明主題的官能團(tuán)相同的官能團(tuán)(即具有相同的取代基)，以獲得二官能或多官能化合物。
在這種情況下，EWG是所述官能團(tuán)，或者攜帶有所述官能團(tuán)，即甲硅烷基羧酸酯。
當(dāng)EWG是所述官能團(tuán)時(shí)，則p至少等于2。
當(dāng)使用親硅性的堿時(shí)，堿與通式(I)的化合物反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的酸式鹽。這種酸式鹽在該情況下將起堿的作用。
因此，在可以使用的堿中，可以使用相應(yīng)的酸式鹽(Rf-COO-)。這種鹽由于Rf基團(tuán)的強(qiáng)吸電子能力而分解，這可導(dǎo)致副反應(yīng)并降低轉(zhuǎn)化產(chǎn)率(CY，即所需產(chǎn)物相對(duì)于反應(yīng)所消耗底物的產(chǎn)率)。另一方面，反應(yīng)產(chǎn)率(RY，即所需產(chǎn)物相對(duì)于引入的起始底物量的產(chǎn)率；RY＝DC×CY)通常相當(dāng)?shù)馗摺?br> 本領(lǐng)域技術(shù)人員因而可以根據(jù)是需要高反應(yīng)產(chǎn)率RY(所需產(chǎn)物相對(duì)于引入的起始底物量的產(chǎn)率；RY＝DC×CY)還是高選擇性來(lái)進(jìn)行選擇。
相反地，不是非常親硅性的較弱的堿(例如重于氟的鹵化物，尤其是氯化物)提高了轉(zhuǎn)化產(chǎn)率，但是具有較低的反應(yīng)性，并且因此降低了轉(zhuǎn)化率(DC＝相對(duì)于原料量的轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物量)、反應(yīng)產(chǎn)率(RY)以及生產(chǎn)率和體積產(chǎn)率。
堿的共陽(yáng)離子(co-cation)有利地是堿金屬，優(yōu)選序數(shù)(rang)至少等于鈉的序數(shù)，或者相當(dāng)大的有機(jī)陽(yáng)離子，例如_，特別是四烷基銨和四烷基磷_。還可以使用四芳基銨和四芳基磷_。還可以使用混合_，即同時(shí)包含芳基和烷基。
應(yīng)當(dāng)回顧的是，_是陽(yáng)離子，其名稱包括“_”詞綴(通常為后綴)，例如锍、磷_、銨等)，其為四烷基銨、四芳基磷_或三烷基锍類型的陽(yáng)離子。這些_有利地是由VB和VIB族的半金屬元素(按照1966年1月法國(guó)SociétéChimique de France的公報(bào)的附錄中公布的元素周期表中的定義)形成的陽(yáng)離子，相應(yīng)地具有4個(gè)或3個(gè)單價(jià)烴鏈。應(yīng)當(dāng)指出，氧_不是非常穩(wěn)定，并且不能在這種應(yīng)用中使用。在這些_中優(yōu)選具有4至24個(gè)碳原子(優(yōu)選4至12個(gè)碳原子)的四烷基銨，具有4至24個(gè)碳原子(優(yōu)選4至12個(gè)碳原子)的四烷基磷_，以及四芳基磷_，以及混合的烷基三芳基磷_、二烷基二芳基磷_和三烷基單芳基磷_。
還可以使用具有高度離域的正電荷的衍生物，這正如在Schweisinger堿中的情況一樣，或者更簡(jiǎn)單的“亞_(inium)”，例如特別是咪唑啉_或胍亞_，和用作離子溶劑或熔融鹽的化合物。
應(yīng)當(dāng)回顧的是，亞_是陽(yáng)離子，其名稱包括“亞_”詞綴(通常為后綴)，例如硫亞_、磷亞_、亞胺正離子、吡啶_等)。優(yōu)選由VB和VIB族的半金屬元素(按照1966年1月法國(guó)SociétéChimique de France的公報(bào)的附錄中公布的元素周期表中的定義)形成的亞_，分別具有3個(gè)或2個(gè)烴鏈，其中之一是二價(jià)的，并與所述半金屬元素形成雙鍵，其它則是單價(jià)的。優(yōu)選VB族的元素，其中優(yōu)選氮。其中半金屬元素是單獨(dú)的氧的亞_通常并不足夠穩(wěn)定以用于本發(fā)明。
當(dāng)使用離子溶劑或熔融鹽時(shí)，陰離子或多種陰離子之一可以選擇用作能夠使反應(yīng)發(fā)生的堿。
在優(yōu)選的堿陰離子中，可以提及鹵化物，特別是氯化物。
超酸不產(chǎn)生能夠作為本發(fā)明范圍內(nèi)的堿的陰離子。因此，要避免與在酸等級(jí)中Hammett常數(shù)大于13，甚至大于12的酸相對(duì)應(yīng)的陰離子。
本發(fā)明可以使用根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)來(lái)實(shí)施，以就地制備Ruppert型的試劑，從而進(jìn)行氟烷基化反應(yīng)，而不分離試劑Rf-D。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是包含相繼或者同時(shí)加入的下述物質(zhì)的試劑-弱親硅性的弱堿，-通式(I)的化合物，其中Y是羰基；-溶劑，其沸點(diǎn)至少等于100℃，優(yōu)選大于120℃，有利地130℃至170℃，更優(yōu)選130℃至150℃。
在該試劑中，如果堿是硅烷醇鹽，則該堿量至少等于通式(I)化合物摩爾量的二分之一，有利地四分之一，優(yōu)選十分之一。
本發(fā)明的目標(biāo)還在于上述試劑用于將Rf接枝至親電子底物上的用途，這是通過(guò)在至少等于120℃的溫度，優(yōu)選130至170℃，更優(yōu)選130至150℃的溫度下加熱來(lái)進(jìn)行的。
應(yīng)當(dāng)提及，可以有利地在達(dá)到化合物DX的蒸餾溫度之前，通過(guò)Rf-C(O)-O-陰離子對(duì)化合物DX(其中X是鹵素或擬鹵素離去基團(tuán))的作用，在反應(yīng)介質(zhì)中合成通式Rf-C(O)-O-D的衍生物。
當(dāng)然除了Rf-C(O)-O-，X-有利地選自形成本發(fā)明優(yōu)選堿的陰離子。令人滿意的離去基團(tuán)之一是氯，因?yàn)榉磻?yīng)混合物隨后要進(jìn)行熱解，產(chǎn)生所需產(chǎn)物，因?yàn)樗瑫r(shí)具有起堿性催化作用的陰離子和通式(I)的化合物。如果需要Rf-C(O)-O-作為堿，則DX處于亞化學(xué)計(jì)量是足夠的。
具體實(shí)施例方式
下面的非限定實(shí)施例用于闡述本發(fā)明。
考慮到反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)性、揮發(fā)性和分析難度，產(chǎn)率具有相當(dāng)高的不確定性。
實(shí)施例I利用各種堿進(jìn)行定性試驗(yàn)采用各種不同的堿進(jìn)行一系列試驗(yàn)。
在氬氣氛下將堿(1mmol)裝入60ml的Schott管中。在20℃氬氣氛下加入DMF(2ml)，然后加入三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(372mg，2mmol)。
封閉所述管，并在140℃下將反應(yīng)混合物加熱所需的時(shí)間。
在回到20℃后，分析反應(yīng)介質(zhì)，不進(jìn)行另外的處理。
性能匯總于下表中。
表(I) *普通**中等***良好****很好*****優(yōu)異實(shí)施例II在三氟乙酸鉀存在下的三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯在氬氣氛下將三氟乙酸鉀(152mg，1mmol)裝入60ml的Schott管。
在20℃氬氣氛下加入DMF(2ml)，然后加入三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(372mg，2mmol)。
封閉所述管，并在140℃下將反應(yīng)混合物加熱所需的時(shí)間。
在回到20℃后，分析反應(yīng)介質(zhì)，不進(jìn)行另外的處理。
性能匯總于下表中。
表(II)

(a)通過(guò)采用內(nèi)標(biāo)的19F NMR測(cè)定(b)相對(duì)于TMSTFA時(shí)RY＝8％，相對(duì)于KTFA時(shí)RY＝75％。
實(shí)施例III在氯化鉀存在下的三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯在氬氣氛下將氯化鉀(74.5mg，1mmol)裝入60ml的Schott管。
在20℃氬氣氛下加入DMF(2ml)，然后加入三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(372mg，2mmol)。
封閉所述管，并在140℃下將反應(yīng)混合物加熱所需的時(shí)間。
在回到20℃后，分析反應(yīng)介質(zhì)，不進(jìn)行另外的處理。
性能匯總于下表中。
表(III)

(a)通過(guò)采用內(nèi)標(biāo)的19F NMR測(cè)定(b)氯化物來(lái)源Me4NCl。
實(shí)施例IV在三氟乙酸鉀存在下的三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(連續(xù)加料并蒸餾)在2小時(shí)40分鐘內(nèi)將在DMF(7.1g)中的三氟乙酸鉀(1.2g，7.74mmol)和三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(3.09g，16.6mmol)的溶液添加到加熱至140℃的DMF底料(7.13g)中。
一旦加料完成，則保持加熱45分鐘。
在反應(yīng)期間，在冷卻至-78℃的捕集器中收集揮發(fā)性化合物。
一旦完成加熱并且溫度已經(jīng)回到了20℃，則用電位分析法和19F NMR分析各種相(再冷凝的揮發(fā)物和DMF)。
在這些條件下，RY是22mol％，TMSTFA的DC是66mol％(CY＝33％)。
所使用的配置圖在圖I中示出。
實(shí)施例V在氯化鉀存在下的三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(連續(xù)加料并蒸餾)在3小時(shí)40分鐘內(nèi)將在DMF(7.1g)中的三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯(3.09g，16.6mmol)溶液添加到加熱至140℃的包含氯化鉀(990mg，13.28mmol)的DMF底料(7.13g)中。
一旦加料完成，則保持加熱45分鐘。
在反應(yīng)期間，在冷卻至-78℃的捕集器中收集揮發(fā)性化合物。
一旦完成加熱并且溫度已經(jīng)回到了20℃，則用電位分析法和19F NMR分析各種相(再冷凝的揮發(fā)物和DMF)。
在這些條件下，RY是3mol％，TMSTFA的DC是7mol％(CY＝43％)。
所使用的配置圖與上述相同。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)氟化且甲硅烷基化的衍生物的方法，該衍生物具有在攜帶至少一個(gè)氟的碳與硅之間的鍵，該方法的特征在于它包括通式(I)Rf-Y-O-D的衍生物與堿接觸的步驟，在所述通式(I)中-Rf代表具有1至15個(gè)碳原子的烴基，其中在相對(duì)于Y的α位的碳上包含至少一個(gè)氟原子，-D選自甲硅烷基化基團(tuán)，-并且Y選自羰基和氨基亞烷基。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于Y是下式的氨基亞烷基-(NR2)C(R′)-(II)其中兩個(gè)R基團(tuán)是相同或者不同的，其使得HNR2是任選環(huán)狀的仲胺，有利地具有至多10個(gè)碳原子，并且其中R′是氫或脂族基團(tuán)(也就是說(shuō)，其開鍵由任選官能化的sp3碳攜帶)或芳族基團(tuán)(開鍵由芳核的環(huán)內(nèi)碳攜帶)，有利地具有至多10個(gè)碳原子，優(yōu)選至多6個(gè)碳原子。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于Y是羰基。
4.權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于D對(duì)應(yīng)于通式Si(R1)(R2)(R3)(III)，其中R1，R2和R3相同或不同，選自芳基、烷基、烷氧基或鹵素，優(yōu)選氯或氟。
5.權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于D對(duì)應(yīng)于通式Si(R1)(R2)(R3)(III)，其中R1和R2相同或不同，選自芳基或烷基，而R3選自芳基、烷基并且還選自烷氧基。
6.權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于Rf代表具有1至10個(gè)碳原子，更優(yōu)選1至4個(gè)碳原子的烴基。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于Rf選自三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基和九氟丁基。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于Rf是三氟甲基。
9.權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于該堿是弱堿并且使得締合酸的pKa至多等于7，有利地至多等于5，優(yōu)選至多等于3，更優(yōu)選至多等于1。
10.權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于該堿是弱親硅性的堿性陰離子。
11.權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于所述堿使得當(dāng)1摩爾三甲基甲硅烷基三氟乙酸酯在無(wú)水DMF中接觸十分之一當(dāng)量的堿性陰離子時(shí)，在熱力學(xué)平衡下獲得甲硅烷基化比例(最初存在的堿性陰離子-游離三氟乙酸酯)/(游離三氟乙酸酯)至少等于五十分之一，有利地至少等于十分之一，優(yōu)選至少等于五分之一，優(yōu)選至少等于二分之一。
12.權(quán)利要求9至11中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于以當(dāng)量表示的堿(分子)與通式(I)衍生物的摩爾比至少為0.005，有利地至少0.01，優(yōu)選至少0.02。
13.權(quán)利要求9至12中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于以當(dāng)量表示的堿(分子)與以摩爾表示的通式(I)衍生物的摩爾比至多為2，有利地至多為0.5，優(yōu)選至多0.2。
14.權(quán)利要求1至13中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于反應(yīng)在選自質(zhì)子惰性的溶劑、離子溶劑和熔融鹽以及其混合物的介質(zhì)中進(jìn)行。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述介質(zhì)包含相對(duì)于一種或多種溶劑的摩爾數(shù)的濃度為至多等于1000ppm摩爾的一種或多種酸，其pKa小于20，有利地小于25，優(yōu)選小于30。
16.權(quán)利要求1至15中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于反應(yīng)在極性質(zhì)子惰性溶劑中進(jìn)行，該溶劑的供體數(shù)DN至少等于10，優(yōu)選至少等于20。
17.權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于反應(yīng)在極性質(zhì)子惰性溶劑中進(jìn)行，該溶劑的介電常數(shù)ε至少等于10，有利地至少等于15。
18.權(quán)利要求3至17中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行，該溫度使得發(fā)生由下述反應(yīng)方程式表示的反應(yīng)
19.權(quán)利要求1至18中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于選擇壓力以使其至少等于大氣壓。
20.包含相繼或者同時(shí)加入的下述物質(zhì)的試劑-弱親硅性的弱堿，-通式(I)的化合物，其中Y是羰基；-溶劑，其沸點(diǎn)至少等于100℃，有利地大于120℃，有利地130℃至170℃，更優(yōu)選130℃至150℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)氟化且甲硅烷基化的衍生物的方法，該衍生物具有在攜帶至少一個(gè)氟的碳與硅之間的鍵。該方法包括至少一個(gè)其中通式(I)Rf－Y－O－D的衍生物與堿接觸的步驟，其中D選自甲硅烷基化基團(tuán)。本發(fā)明方法用于合成氟化衍生物。
文檔編號(hào)C07F7/18GK1898251SQ200480038301
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者T·維達(dá)爾, N·羅克, L·圣-雅爾姆 申請(qǐng)人:羅狄亞化學(xué)公司