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摘要

An operationally simple procedure for the synthesis of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives via a two-step sequence of O-trifluoromethylation of N-aryl-N-hydroxyacetamide followed by thermally induced intramolecular OCF3-migration is reported.

摘要

分子轴承三氟甲氧基（OCF 3）基团常表现所需的药理学和生物学性质。然而，trifluoromethoxylated芳香族化合物的简便合成保持在有机合成中一个巨大的挑战。传统的方法往往来自贫困基底范围受到影响，或要求使用高毒，难以处理，和/或热不稳定的试剂。此，我们报告为甲基-4-乙酰氨基-3-（三氟甲氧基）苯甲酸甲酯的使用合成一个用户友好的协议-1-三氟甲基-1,2-苯碘酰-3-（1H） -酮（TOGNI试剂Ⅱ）。在碳酸铯的催化量存在下处理甲基4-（N- -hydroxyacetamido）苯甲酸甲酯（1a）与 TOGNI试剂II（铯2 CO 3）的氯仿在室温，得到4-（N - （三氟甲氧基）乙酰氨基）苯甲酸甲酯（2a）中 。然后将该中间体转化为最终产物甲基-4-乙酰氨基-3-（trifluoromethoxy）苯甲酸甲酯（3a）的硝基甲烷中，在120℃。此过程是一般性的，可以应用到邻 -trifluoromethoxylated苯胺衍生物的广谱性，这可以作为有用的合成构建模块的新药物，农用化学品和功能材料的发现和开发的合成。

引言

该三氟甲氧基（OCF 3）集团已在1935年2，因为三氟甲基醚的首次合成生命和材料科学的研究产生深远的影响。由于其独特的电负性高的组合（χ= 3.7）3和优良的亲脂性（ΠX = 1.04），4三氟甲氧基发现在医药，农业和材料行业有着广泛的应用。5-10但是，轻便引入OCF 3组分成有机分子，尤其是芳香族化合物，保留在合成化学的一个重大挑战。

在过去的几十年中，努力解决这一挑战导致少数变换为trifluoromethoxylated芳烃的合成的发展5-7,9-11这些包括:（i）氯/氟对三氯化前体交换; 1,12- -17（ⅱ）deoxyfluorination fluoroformates的; 18 （ⅲ）氧化fluorodesulfurization; 19-21（ⅳ）醇的亲电三氟甲基化; 22-25（v）的亲核trifluoromethoxylation; 26-30，（ⅵ）过渡金属-介导的芳基硼酸盐和锡烷的trifluoromethoxylation; 31及（vii ）基团trifluoromethoxylation。32,33然而，许多这些方法要么患有差基板范围，或需要使用高毒性和/或热不稳定的试剂。因此，由于缺乏合成OCF 3含化合物的一般的和用户友好的方法，该OCF 3组的潜力还没有得到充分利用在化学。

作为我们在trifluoromethoxylation反应利益的一部分，34我们描述本文的两步协议 （即， 自由基 O2 -trifluoromethylation和热诱导OCF 3 -migration）为甲基-4-乙酰氨基-3-（三氟甲氧基的合成）苯甲酸甲酯（3a）的选自甲基4-（N- -hydroxyacetamido）苯甲酸甲酯（1a）中 。该策略是易于操作，适用于大范围的邻 -trifluoromethoxylated苯胺衍生物的合成。

研究方案

1.前体的制备:4-（N -hydroxyacetamido）苯甲酸（1a）的合成

  1. 还原甲基-4-硝基苯甲酸甲酯。
    1. 加甲基5.00克4-硝基苯甲酸酯（27.6毫摩尔，1.00当量），5％铑炭（铑/℃，0.300摩尔％的Rh）159毫克，和磁力搅拌棒的烘箱干燥的250个ml的双颈圆底烧瓶中（在150℃下干燥18小时）。
      注:试剂可以在环境气氛下进行称重。然而，反应需要在氮气氛下，以进行。
    2. 烧瓶中的一个颈部连接到氮/真空歧管帽等颈部有隔膜。执行三次真空-再填充循环（即，空气泵出将烧瓶和更换所得真空以氮气），以取代空气中氮气的烧瓶中。
    3. 添加138毫升无水四氢呋喃（THF，0.200 M），使用气密注射器向反应烧瓶中。酷搅拌反应mixt的茜在0℃下15分钟。
    4. 添加1.47 ml的一水合肼（1.52克，30.4毫摩尔，1.20当量）滴加到反应混合物在0℃下用气密注射器。监视使用薄层色谱（TLC）的反应。使用己烷:乙酸乙酯（EtOAc）（4:1体积/体积，R F = 0.23）作为洗脱剂来开发薄层。
    5. 当甲基-4-硝基苯甲酸甲酯被完全消耗，通过硅藻土在60ml的短垫（即，硅藻土，5克）过滤该反应混合物用真空过滤熔块布氏漏斗。洗用EtOAc过滤器（20毫升×3次）。使用旋转蒸发，得到粗的4-（N- -hydroxyamino）苯甲酸甲酯，其直接使用而不需要进一步纯化，真空浓缩滤液。
  2. 4-（N -hydroxyamino）苯甲酸乙酰保护
    1. 添加2.55克碳酸氢钠（ 碳酸氢钠 ，30.4毫摩尔，1.20当量），所有的粗从先前步骤中获得的4-（N- -hydroxyamino）苯甲酸甲酯，和搅拌棒的烘箱干燥的500个毫升双颈圆底烧瓶中。
    2. 盖上单颈有隔膜且连接另一个脖子氮气/真空歧管。执行三次真空 - 再填充循环更换空气与氮气的烧瓶中。
    3. 添加138毫升无水二乙醚（Et 2 O等，0.200 M）的使用气密注射器向反应烧瓶中。凉爽和搅拌在0℃下将反应混合物15分钟。
    4. 在无水Et 2 O等（138毫升，0.220 M）的制备的乙酰氯的溶液（2.17毫升，2.39克，30.4毫摩尔，1.20当量）。添加使用注射泵在0℃的溶液，以将反应混合物在10.0毫升/小时的速度。
    5. 在添加结束时，通过硅藻土短垫过滤反应混合物（即，硅藻土，5克）在60毫升用真空过滤熔块布氏漏斗。洗用EtOAc过滤器（20毫升×3次）。浓缩使用旋转蒸发滤液在真空中 。
    6. 纯化粗产物用快速柱色谱法35纯化，用己烷:乙酸乙酯（4:1至1:1（体积/体积））（R F = 0.13，己烷:乙酸乙酯（4:1（体积/体积）），得到5.31克甲基4-（N- -hydroxyacetamido）苯甲酸甲酯，为浅黄色固体（25.4毫摩尔，92％产率）。

2.合成4-（N - （三氟甲氧基）乙酰氨基）苯甲酸甲酯的（2a）的

  1. 添加2.00的克甲基4-（N- -hydroxyacetamido）苯甲酸甲酯（1a）的 （9.56毫摩尔，1.00当量）的，311毫克的铯2 CO 3（0.956毫摩尔，10.0％摩尔），3.63克TOGNI试剂Ⅱ的（11.5毫摩尔， 1.20当量）和磁搅拌棒的烘箱干燥的250ml园底烧瓶手套箱（氮气氛中）。
    注意:此反应也可以使用Schlenk技术手套箱以外进行。
    注意:纯TOGNI试剂二是撞击和摩擦敏感，明火S，应避免火花和/或研磨。柔软和抛光工具应该用于操作。此外，该反应混合物应该后面的安全防护罩进行搅拌。36
  2. 添加95.6 ml的干燥并脱气的氯仿（ 氯仿 ，0.100 M）的反应烧瓶中。
  3. 帽与隔膜的烧瓶中并搅拌，在23℃ 的 N 2气氛下，将反应混合物的内部或手套箱16小时之外。
  4. 通过过滤漏斗过滤该反应混合物以除去任何固体残余物​​。集中使用旋转蒸发器将滤液在真空中。
  5. 二氯甲烷（CH 2 Cl 2中）:用快速柱色谱纯化，用己烷纯化粗产物（7:3至0:1（体积/体积））（R F = 0.44（CH 2 Cl 2中），得到 2.51克的4-（N - （三氟甲氧基）乙酰氨基）苯甲酸甲酯（9.05毫摩尔，95％产率）。
    注:TOGNI试剂II准备协议源就文献方法37和在-35℃下储存在手套箱冷冻器以保持其在一段长期的品质。此反应是氧敏感。虽然所有的试剂可以在环境气氛下称出在RT，除去从反应烧瓶所有氧气是至关重要的。干燥并脱气氯仿的制备是通过从CAH 2氮气氛，接着通过进行冷冻-泵-解冻过程的三个周期下蒸馏它。

经由 OCF 3 -migration（3a）的4-乙酰氨基-3-（三氟甲氧基）苯甲酸甲酯的合成3.甲酯的

  1. 添加2.51克4-（N - （三氟甲氧基）乙酰氨基）苯甲酸甲酯（9.05毫摩尔，1.0当量），磁搅拌棒，和9.05米诺2（1.00 M）中的溶液到50毫升压力容器中。帽带螺丝帽的容器中。
  2. 搅拌在120℃的反应混合物中的安全防护罩20小时后。
    注意:不纯硝基甲烷是爆炸性的，因此反应混合物应在安全防护罩后面进行搅拌。
  3. 冷却反应混合物至RT。
  4. 将反应混合物转移到100ml圆底烧瓶中。
  5. 集中使用旋转蒸发器在真空下将反应混合物。
  6. 纯化粗产物用快速柱色谱纯化，用己烷:EtOAc（9:1至7:3（V / V））（R F = 0.51己烷:乙酸乙酯（4:1（体积/体积）），得到 2.13克4-乙酰氨基-3-（三氟甲氧基）苯甲酸甲酯（7.69毫摩尔，85％）。
    注意:此反应可以在环境气氛下进行。不需要氮气氛。圆底烧瓶中装有水冷凝器，可作为一种替代的反应装置。

新产品4表征

  1. 表征的所有新的化合物通过 1 H，13 C NMR光谱和高分辨质谱和使用19 F核磁共振光谱来表征包含氟原子的化合物。34

结果

甲基-4-（N- -hydroxyacetamido）苯甲酸甲酯（1a）的合成在92％分离产率，通过一个两步骤的过程（即，减少甲基-4-硝基苯甲酸甲酯用肼用5％的Rh / C作为催化剂，以形成4-（ Ñ-hydroxyamino）苯甲酸甲酯，然后将所得羟胺乙酰保护）1a中与TOGNI试剂II在的碳酸铯的催化量存在的O-三氟甲基化（铯2 CO 3）的氯仿?...

讨论

由于缺乏一个全面和人性化的程序trifluoromethoxylated芳烃的合成，许多OCF 3含芳香族化合物是非常昂贵的。34我们的策略取代了广阔的官能团耐受性，并提供了一个易于访问各种trifluoromethoxylated芳烃。这些化合物可以作为用于新药物，农用化学品，和材料的发现和开发作为有价值积木。

肼用作氢的来源为铑催化的还原硝基芳烃的。其质量是在获得还原产物中高产...

披露声明

The authors declare no competing financial interests.

致谢

我们感谢来自纽约州立大学石溪分校大手笔启动资金，支持这项工作。我们也感谢TOSOH F-科技有限公司为我们提供TMSCF 3试剂TOGNI试剂II的合成。

材料

NameCompanyCatalog NumberComments
5% Rhodium on carbonAspira Scientific3008355% wt% dry loading
hydrazine monohydrateSigma-Alderich13696HMVReagent grade, 98%
Acetyl chlorideAlfa Aesar1017688798%
Sodium bicarbonateFisher Scientific134826Chemical pure
Cesium carbonateAlfa Aesar1288799.9%, metals basis
Togni Reagent IIPrepared according to the literature procedure (ref 37). Caution: Pure Togni reagent II is impact and friction sensitive, treat it with great care (see ref. 36).
TetrahydrofuranBDHBDH1149-4LGDistilled from deep purple sodium benzophenone ketyl.
Diethyl EtherFisher Scientific148221Distilled from deep purple sodium benzophenone ketyl.
ChloroformFisher Scientific141739Dried over CaH2 and distilled
nitro methaneAlfa AesarJ03z053Dried over CaSO4 and distilled
Silica gelSILICYCLE6051440-63 µm (230-400 mesh)
CiliteEMD2012040674Not acid washed

参考文献

  1. Yagupolskii, L. M. Sintez proizvodnykh feniltriftormetilovogo efira. Dokl. Akad. Nauk SSSR. 105, 100-102 (1955).
  2. Booth, H. S., Burchfield, P. E. Fluorination of halogeno methyl ethers. I. Fluorination of trichlorodimethyl ether. J. Am. Chem. Soc. 57, 2070 (1935).
  3. McClinton, M. A., McClinton, D. A. Trifluoromethylations and related reactions in organic-chemistry. Tetrahedron. 48, 6555-6666 (1992).
  4. Hansch, C., Leo, A. . Substituent Constants for Correlation Analysis in Chemistry and Biology. , (1979).
  5. Leroux, F., Jeschke, P., Schlosser, M. Alpha-fluorinated ethers, thioethers, and amines: Anomerically biased species. Chem. Rev. 105, 827-856 (2005).
  6. Jeschke, P., Baston, E., Leroux, F. R. Alpha-fluorinated ethers as 'exotic' entity in medicinal chemistry. Mini-Rev. Med. Chem. 7, 1027-1034 (2007).
  7. Leroux, F. R., Manteau, B., Vors, J. P., Pazenok, S. Trifluoromethyl ethers - synthesis and properties of an unusual substituent. Beilstein J. Org. Chem. 4, (2008).
  8. Fantasia, S., Welch, J. M., Togni, A. Reactivity of a hypervalent iodine trifluoromethylating reagent toward THF: ring opening and formation of trifluoromethyl ethers. J. Org. Chem. 75, 1779-1782 (2010).
  9. Manteau, B., Pazenok, S., Vors, J. P., Leroux, F. R. New trends in the chemistry of alpha-fluorinated ethers, thioethers, amines and phosphines. J. Fluorine Chem. 131, 140-158 (2010).
  10. Landelle, G., Panossian, A., Leroux, F. R. Trifluoromethyl ethers and -thioethers as tools for medicinal chemistry and drug discovery. Curr. Top. Med. Chem. 14, 941-951 (2014).
  11. Liang, T., Neumann, C. N., Ritter, T. Introduction of fluorine and fluorine-containing functional groups. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 8214-8264 (2013).
  12. Yarovenko, N. N., Vasileva, A. S. A new method for the introduction of trihalomethyl groups into organic molecules. Zh. Obshch. Khim. 28, 2502-2504 (1958).
  13. Yagupols, L., Troitskaya, V. I. Synthesis of phenyl trifluoromethyl ether derivatives. Zh. Obshch. Khim. 31, 915-924 (1961).
  14. Yagupolskii, L. M., Orda, V. V. Bis(triftormetoksi I triftormetilmerkapto)-proizvodnye benzola. Zh. Obshch. Khim. 34, 1979-1984 (1964).
  15. Louw, R., Franken, P. W. Selective side-chain chlorination of methoxybenzenes. Chem Ind-London. , 127-128 (1977).
  16. Feiring, A. E. Chemistry in hydrogen-fluoride. 7. Novel synthesis of aryl trifluoromethyl ethers. J. Org. Chem. 44, 2907-2910 (1979).
  17. Salome, J., Mauger, C., Brunet, S., Schanen, V. Synthesis conditions and activity of various Lewis acids for the fluorination of trichloromethoxy-benzene by HF in liquid phase. J. Fluorine Chem. 125, 1947-1950 (2004).
  18. Sheppard, W. A. Alpha-Fluorinated Ethers. I. Aryl Fluoroalkyl Ethers. J. Org. Chem. 29, 1-11 (1964).
  19. Kuroboshi, M., Suzuki, K., Hiyama, T. Oxidative desulfurization-fluorination of xanthates - a convenient synthesis of trifluoromethyl ethers and difluoro(methylthio)methyl ethers. Tetrahedron Lett. 33, 4173-4176 (1992).
  20. Kanie, K., Tanaka, Y., Suzuki, K., Kuroboshi, M., Hiyama, T. A convenient synthesis of trifluoromethyl ethers by oxidative desulfurization-fluorination of dithio carbonates. Bull. Chem. Soc. Jpn. 73, 471-484 (2000).
  21. Kuroboshi, M., Kanie, K., Hiyama, T. Oxidative desulfurization-fluorination: A facile entry to a wide variety of organofluorine compounds leading to novel liquid-crystalline materials. Adv. Synth. Catal. 343, 235-250 (2001).
  22. Umemoto, T. Electrophilic perfluoroalkylating agents. Chem. Rev. 96, 1757-1777 (1996).
  23. Umemoto, T., Adachi, K., Ishihara, S. CF3 oxonium salts, O-(trifluoromethyl)dibenzofuranium salts: in situ synthesis, properties, and application as a real CF3+ species reagent. J. Org. Chem. 72, 6905-6917 (2007).
  24. Stanek, K., Koller, R., Togni, A. Reactivity of a 10-I-3 hypervalent iodine trifluoromethylation reagent with phenols. J. Org. Chem. 73, 7678-7685 (2008).
  25. Koller, R., et al. Zinc-mediated formation of trifluoromethyl ethers from alcohols and hypervalent iodine trifluoromethylation reagents. Angew. Chem. Int. Ed. 48, 4332-4336 (2009).
  26. Trainor, G. L. The preparation of O-trifluoromethyl carbohydrates. J. Carbohydr. Chem. 4, 545-563 (1985).
  27. Nishida, M., Vij, A., Kirchmeier, R. L., Shreeve, J. M. Synthesis of polyfluoro aromatic ethers - a facile route using polyfluoroalkoxides generated from carbonyl and trimethysilyl compounds. Inorg. Chem. 34, 6085-6092 (1995).
  28. Kolomeitsev, A. A., Vorobyev, M., Gillandt, H. Versatile application of trifluoromethyl triflate. Tetrahedron Lett. 49, 449-454 (2008).
  29. Marrec, O., Billard, T., Vors, J. P., Pazenok, S., Langlois, B. R. A deeper insight into direct trifluoromethoxylation with trifluoromethyl triflate. J. Fluorine Chem. 131, 200-207 (2010).
  30. Marrec, O., Billard, T., Vors, J. P., Pazenok, S., Langlois, B. R. A new and direct trifluoromethoxylation of aliphatic substrates with 2,4-dinitro(trifluoromethoxy)benzene. Adv. Synth. Catal. 352, 2831-2837 (2010).
  31. Huang, C. H., Liang, T., Harada, S., Lee, E., Ritter, T. Silver-mediated trifluoromethoxylation of aryl stannanes and arylboronic acids. J. Am. Chem. Soc. 133, 13308-13310 (2011).
  32. Rozen, S. Selective fluorinations by reagents containing the OF group. Chem. Rev. 96, 1717-1736 (1996).
  33. Venturini, F., et al. Direct trifluoro-methoxylation of aromatics with perfluoro-methyl-hypofluorite. J. Fluorine Chem. 140, 43-48 (2012).
  34. Hojczyk, K. N., Feng, P., Zhan, C., Ngai, M. -. Y. Trifluoromethoxylation of arenes: synthesis of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives by OCF3 migration. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 14559-14563 (2014).
  35. Still, W. C., Kahn, M., Mitra, A. Rapid chromatographic technique for preparative separations with moderate Resolution. J. Org. Chem. 43, 2923-2925 (1978).
  36. Fiederling, N., Haller, J., Schramm, H. Notification about the Explosive Properties of Togni's Reagent II and One of Its Precursors. Org. Process Res. Dev. 17, 318-319 (2013).
  37. Matousek, V., Pietrasiak, E., Schwenk, R., Togni, A. One-pot synthesis of hypervalent iodine reagents for electrophilic trifluoromethylation. J. Org. Chem. 78, 6763-6768 (2013).

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