对氟碘苯的制备和应用

简介

对氟碘苯作为有机合成中间体，在农药、医药等领域被广泛应用。其具有良好的配位能力、多变的配位模式、与过渡金属及稀土金属配位后生成稳定的配合物以及良好的光、电、磁等方面的优点和应用而受到广泛的关注，从而引起了众多研究者的兴趣[1]。

合成

图1 对氟碘苯的合成路线[2]。

将BF3-H2O（4mL）加入到30mL Nalgene瓶中的失活芳族化合物（10mmol）和N-卤代琥珀酰亚胺（10mol）的混合物中。关闭瓶子，将混合物在所需温度（大多数反应的室温）下搅拌规定时间（表1-3）。对于高温反应，使用压力管。通过GC/MS分析监测反应的进展。然后使用水（30 mL）和二氯甲烷（2 x 30 mL）将反应混合物完全转移到分液漏斗中，并充分振荡以将产物提取到有机层中。用亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠的饱和溶液（15 mL）洗涤有机层，以除去任何游离卤素。然后用水（2 x 30 mL）洗涤并用无水硫酸钠干燥。在减压下除去溶剂，通过分馏或从石油醚重结晶纯化产物对氟碘苯。产率98%。合成路线如图1所示。

 图2 对氟碘苯的合成路线[3]。

在室温下，将新制备的I2溶液（0.1mL 0.018M的苯溶液）滴加到1a-d（1当量）的THF（1mL）溶液中（同时搅拌）。几分钟后，31P｛1H｝NMR光谱显示起始材料消失，并形成对碘氟苯和2a-d，其信号与独立制备的样品相同。加入戊烷（4ml），产物沉淀为白色粉末对氟碘苯。39.31（s，JPtP＝3942.9 Hz），39.71（s，JP tP＝1680.9 Hz）。1H NMR 2.16-2.36（brm，CH2，4H），6.52（br-t，J=8.6Hz，Ar-H，2H），6.99（m，J=8.6 Hz，Ar-H，2H），7.35（brm、Ar-H、4H）、7.49（brm和Ar-H），7.87（brm）。13C｛1H｝26.69（dd，JPC=32.0Hz，JPC=9.1Hz，CH2），29.75-30.79（br m，CH2 Hz，Ar），137.96（br m，Ar，139.07（br m），148.14（br d，JPC=119.1 Hz，Ar-Pt），160.16（d，JF-C=238.4 Hz，C-F）。FAB-MS：发现（计算）814.8（815.5）。合成路线如图2所示。

图3 对氟碘苯的合成路线。

向烘箱干燥的4mL小瓶中加入AgF（25mg，0.20mmol，2.0当量）、（tBuCN）2CuOTf（76mg，0.20 mmol，2.0当量）、[Me3pyF]PF6（86mg，0.30mmol，3.0当量）和THF（2.0mL）。加入芳基硼酸酯（0.10mmol，1.0当量）（在加入THF之前在小瓶中称量固体芳基硼酸酯类，加入THF后用注射器纯加入液体芳基硼酸酸酯）。用聚四氟乙烯衬里的盖子密封小瓶，并在剧烈搅拌下在50°C下加热18小时。将溶液冷却至室温，并加入11.0μL（0.100 mmol，1.00当量）1-溴-4-氟苯作为内标。通过19F NMR光谱分析粗反应混合物以确定氟化芳的产率。将19F NMR化学位移与芳基氟化物产品的真实样品进行比较，以确认产品的特性，并通过GC/MS进一步评估产品的特性。判断所得产物为对氟碘苯，收益率73%。合成路线如图3所示。

应用

对氟碘苯通常作为有机反应中的偶联剂和中间体。通过使用选择性取代的碘苯，研究者研究Cu（111）表面上乌尔曼-苯基偶联反应的动力学。在这些实验中使用的取代的碘苯是（碘苯（C6H5I）、3-碘甲苯（m-CH3C6H4I）、1-氟-2-碘苯（o-FC6H4I、1-氟-3-碘苯（m-FC6H4）和1-氟-4-碘苯（p-FC6H41））。使用可变加热速率温度程序化反应（TPR）实验来确定苯基偶联反应速率常数中的能量势垒和预因子。这些研究使我们能够探索过渡态中电荷分离的性质。间位或对位碘苯的氟化降低了活化势垒，表明对氟碘苯的过渡态相对于初始态是富电子的。因此，对氟碘苯能够提供更多的电子促进有机反应的进行[4]。

参考文献

[1] F. Wang, T. Qin, Y. Xie, Q. Chen, X. Wang, New polycarbazole-based hole transport material prepared by adding 3,6-dibromocarbazole or 2,7-dibromocarbazole, 1-fluoro-4-iodobenzene and cesium carbonate to N,N'-dimethylamide.

[2] Fier, Patrick S.; et al. Copper-Mediated Fluorination of Arylboronate Esters. Identification of a Copper(III) Fluoride Complex. Journal of the American Chemical Society (2013), 135(7), 2552-2559.

[3] Yahav-Levi, Anette; et al. Aryl-Halide versus Aryl-Aryl Reductive Elimination in Pt(IV)-Phosphine Complexes. Journal of the American Chemical Society (2006), 128(27), 8710-8711

[4] J.M. Meyers, A.J. Gellman, EFFECT OF SUBSTITUENTS ON THE PHENYL COUPLING REACTION ON CU(111), SURFACE SCIENCE 337(1-2) (1995) 40-50.