張航文

（中化藍(lán)天集團(tuán)特殊化學(xué)品事業(yè)部，浙江 杭州 310000）

0 引言

氟化試劑是一種通過某些官能團(tuán)選擇性的引入氟原子的化學(xué)試劑，國內(nèi)文獻(xiàn)中介紹氟化試劑的較多,一般提的較多的是四氟化硫,氫氟酸吡啶以及DAST 等常用氟化試劑，當(dāng)然也有提及Yarovenko-Raksha reagent 和Ishikawareagent 試劑，但國內(nèi)文獻(xiàn)沒有報(bào)道過TFEDMA 即四氟乙基-N，N-二甲基胺，它是一種新型高效低廉的氟化試劑，能高效氟化取代羥基及羰基化合物。

1 TFEDMA 的合成方法

TFEDMA 的合成目前得到應(yīng)用的有兩種方法：一是以N，N-二甲基酰胺類化合物為原料，經(jīng)鹵化，氟鹵交換制得，此法原料易得，成本低；二是以TFE 為原料，低溫下與二甲基胺反應(yīng)，制得TFEDMA，該法反應(yīng)收率高，易提純，缺點(diǎn)是四氟乙烯原料受到限制。

1.1 光氣法制TFEDMA

本法以N，N-二甲基酰胺類化合物為原料，經(jīng)鹵化、氟鹵交換制得TFEDMA，常用的原料有N，N-二甲基二氯乙酰胺以及N，N-二甲基二氟乙酰胺，而以N，N-二甲基二氟乙酰胺最為常用，因?yàn)榇嗽鲜荰FEDMA 氟取代后的生成物，可以說是副產(chǎn)利用。具體反應(yīng)過程：首先在低溫?zé)o水條件下，以光氣為鹵化試劑，脫去羰基氧形成N，N-二甲基鹵代烷，然后在極性非質(zhì)溶劑中，加熱條件下，以氟化金屬鹽為氟化劑，氟鹵交換得到目標(biāo)產(chǎn)物[1]。

反應(yīng)機(jī)理如下：

反應(yīng)式1：

反應(yīng)式2：

此法一般于四氟乙烯原料難得的實(shí)驗(yàn)室使用，但此法更多的是應(yīng)用于TFEDMA 氟化后副產(chǎn)N,N－二甲基二氟乙酰胺的再利用，一般以氟代光氣為最佳。

應(yīng)用實(shí)例：

將N，N-二甲基二氟乙酰胺（4.0 g,32.5 mmol）經(jīng)分子篩干燥后，倒入25 mL 的壓力柱狀反應(yīng)器中，室溫下通入氟代光氣反應(yīng)，保持反應(yīng)溫度20℃～25 ℃混合反應(yīng)16 h，然后排氣放空，得到4.5 g 液體，該液體在干燥環(huán)境下經(jīng)微量精餾后得到4.0 g TFEDMA，收率約85%。

1.2 以TFE 為原料合成TFEDMA

工業(yè)上一般以TFE 為原料生產(chǎn)TFEDMA，過程為四氟乙烯與二甲胺在無溶劑條件下，在低溫密閉的壓力容器內(nèi)反應(yīng)所得，收率基本接近理論值。但四氟乙烯與二甲基、二乙胺的反應(yīng)差別較大，四氟乙烯與二乙胺需在高溫條件下，也僅只有50%～60%的收率，反應(yīng)方程式如下[2]：

2 TFEDMA 的應(yīng)用

TFEDMA 首次由杜邦公司合成及產(chǎn)業(yè)化，它是一種a-氟烷基胺，是氟化羥基的良好試劑，隨著研究的深入，TFEDMA 也應(yīng)用于羰基化合物的氟化，目前已取得良好的效果，能溫和地將氟原子定向引入羰基化合物，是有機(jī)氟化試劑的又一進(jìn)步，對有機(jī)氟化合物的發(fā)展將產(chǎn)生重大的意義，TFEDMA 與四氟化硫，DAST[3]等試劑相比，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物較為單一，易純化，與Yarovenko-Raksha reagent 和Ishikawareagent[4，11]相比又廉價(jià)易得，活性相對較大，因此是一個(gè)不可多得的氟化試劑。

2.1 氟化羥基

TFEDMA 是氟化醇羥基的優(yōu)良試劑，能夠定向溫和的氟化醇羥基，得到相應(yīng)的氟化烷基化合物、氟化氫及副產(chǎn)N,N-二甲基二氟乙酰胺[5]，而N,N-二甲基二氟乙酰胺既可以回收重復(fù)利用也可以作為醫(yī)藥中間體，應(yīng)用十分廣泛。

反應(yīng)通式如下：

不過當(dāng)氟化時(shí)反應(yīng)溫度不同，相應(yīng)的產(chǎn)物也有所不同，如室溫下肪脂伯醇與TFEDMA 反應(yīng)主要生成相應(yīng)的二氟乙酰酯[6]，而氟烷很少有生成，二氟乙酰酯與氟烷的摩爾比率約為24：1，但在較高溫度下，主要生成氟烷及二氟乙酰胺，相關(guān)反應(yīng)式如下：

當(dāng)羥基直接與苯環(huán)相連，由于電子共軛效應(yīng)，TFEDMA 不與酚羥基反應(yīng)，相關(guān)反應(yīng)式如下：

但如果在苯環(huán)與羥基間有一個(gè)或若干個(gè)亞甲基時(shí)，反應(yīng)便能順利進(jìn)行[6]。

反應(yīng)機(jī)理如下：

2.2 氟化1,3-二酮類羰基化合物

2.2.1 氟化線型二酮類羰基化合物

TFEDMA 與跟其它的a-氟烷基胺一樣，是羥基的良好氟化試劑，不與羰基反應(yīng)，但近期有研究表明，TFEDMA 能與活化的羰基化合物反應(yīng)。而1，3-二酮類化合物是活化羰基化合物的代表，且生成相應(yīng)的β－二氟烷基酮類化合物[7]，反應(yīng)如下：

2.2.2 氟化環(huán)二酮類羰基化合物

TFEDMA 不僅能氟化線型1，3-二羰基化合物，也能氟化1，3-環(huán)二酮化合物反應(yīng)[8-9]，反應(yīng)過程如下：

3 結(jié)語

研究表明，四氟乙烯與二甲胺能夠在較低的溫度下較溫和地生成TFEDMA，該反應(yīng)過程目標(biāo)產(chǎn)物單一，收率高、易純化。TFEDAM 既是氟化醇羥基的良好試劑，亦能將其它位置羥基轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氟烷基，同時(shí)TFEDMA 也能氟化活性羰基化合物，生成相應(yīng)的β－二氟酮類化合物，隨著對其研究的深入，TFEDMA 的應(yīng)用范圍也將會(huì)進(jìn)一步推廣，其對氟原子的引入將起著重要的作用，也將對有機(jī)氟行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

[1]Petrov V A,Swearingen S,Hong W,et al.1,1,2,2-Tetrafluoroethyl-N,N-dimethylamine:a new selective fluorinating agent [J].Journal of Fluorine Chemistry,2001,109(1):25-31.

[2]Petrov V A.α,α-Fluoroalkyl(alkenyl)amino reagents (FAR):recent development [J].ChemInform,2009,40 (20):269–290.

[3]Matteson D S,Sadhu K M,Peterson M L.99% chirally selective synthesis via pinanediol boronic esters:insect pheromones,diols,and an amino alcohol [J].Journal of the American Chemical Society,1986,108(4):810-819.

[4]Gillet J P,Sauvetre R,Normant J F.Carboxylation of 2,2-Difluorovinyllithium:A New General Synthesis of α,β-Unsaturated β-Fluoroalcohols,-ketones,and-acids[J].Synthesis,1982,1982(04):297-301.

[5]Sano K,Fukuhara T,Hara S.Regioselective synthesis of β-fluoro-α,β-unsaturated ketones by the reaction of βdiketones with DFMBA [J].Journal of Fluorine Chemistry,2009,130(8):708-713.

[6]Gillespie R J,Birchall T.A nuclear magnetic resonance investigation of the protonation of amides in fluorosulphuric acid[J].Canadian Journal of Chemistry,1963,41(1):148-155.

[7]Grieco L M,Halliday G A,Junk C P,et al.Reactions of 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-N,N-dimethylamine with linear and cyclic 1,3-diketones[J].Journal of Fluorine Chemistry,2011,132(12):1198-1206.

[8]Smith H.165.2-Acetylcyclohexane-1:3-dione[J].Journal of the Chemical Society (Resumed),1953:803-810.

[9]Rubinov D B,Rubinova I L,Akhrem A A.Chemistry of 2-Acylcycloalkane-1,3-diones [J].Chemical reviews,1999,99(4):1047-1066.

[10]Khlebnicova T S,Isakova V G,Baranovsky A V,et al.Synthesis of novel 2-perfluoroacylcyclohexane-1,3-diones[J].Journal of fluorine chemistry,2006,127(12):1564-1569.