一种电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法
阅读说明：本技术 一种电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法 (Preparation method for electrochemically synthesizing 3-trifluoromethyl coumarin compound ) 是由 陈文博 岑南楠 王涵 周毅诚 于 2021-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种通过电化学条件下合成3-三氟甲基香豆素化合物的方法。该方法是以香豆素与新型的三氟甲基化试剂三氟甲基磺酰肼进行的三氟甲基化反应,在一个无隔膜电解槽中进行反应,使用恒定电流代替外源氧化剂,与传统的合成方法相比,不使用氧化剂或催化剂,减少对环境的污染,反应具有条件温和、工艺流程短、反应选择高等优点。因此,这种有机电化学为三氟甲基香豆素类化合物的合成提供了一种绿色环保的方法,有助于实现原子经济性,降低成本,操作简单化,为攻克工业化生产的难题提供了新的路径。(The invention discloses a method for synthesizing a 3-trifluoromethyl coumarin compound under an electrochemical condition. The method is characterized in that the trifluoromethylation reaction is carried out on coumarin and a novel trifluoromethylated reagent trifluoromethylsulfonyl hydrazide in a diaphragm-free electrolytic cell, a constant current is used for replacing an exogenous oxidant, compared with the traditional synthetic method, the method does not use an oxidant or a catalyst, the pollution to the environment is reduced, and the reaction has the advantages of mild conditions, short process flow, high reaction selection and the like. Therefore, the organic electrochemistry provides a green and environment-friendly method for synthesizing the trifluoromethyl coumarin compound, is beneficial to realizing atom economy, reducing cost and simplifying operation, and provides a new path for overcoming the difficult problem of industrial production.)
技术领域
本发明涉及一种3-三氟甲基香豆素化合物的合成方法，属于有机电化学领域。
背景技术
香豆素类化合物广泛存在于植物以及传统的中药中，是一类极具生物学价值的天然产物。三氟甲基具有强吸电子诱导效应，含有稳定的碳氟键，将其引入到药物分子中将显著地改变它们的生物活性。其中很多含有香豆素结构的天然产物已被证实具有多种药理学活性，例如抗炎，抗凝血，以及抗肿瘤等功效。针对此现状，近年来研究者们开展了一系列对于合成三氟甲基香豆素的研究报道，这些报道中使用CF3SO2Na作为最为常用的三氟甲基化试剂，但传统的合成方法都仍存在着一些弊端：(1)反应步骤繁琐；(2)需要化学计量的添加剂或外源氧化剂；(3)需要金属盐作为催化剂；(4)反应条件苛刻，温度要求较高；(5)成本较高，反应试剂较昂贵。
近几年有机电化学的研究报道日益增多，而有机电合成作为一种新型的有机合成方法，能够巧妙地解决实用性的需求，利用阴阳极得失电子的原理，不仅不使用氧化剂或催化剂，减少对环境的污染，还同时具备反应条件温和、工艺流程短、反应选择高等优点。因此，针对现存的挑战，我们利用CF3SO2NHNHBoc作为CF3自由基的来源，通过电化学制备一种更简单直接且条件温和合成三氟甲基香豆素类化合物的方法。该方法为攻克工业化生产的难题提供了新的思路，具有良好的发展前景。
所以，针对现有技术的不足，本发明提供一种3-三氟甲基香豆素化合物的合成方法。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有方法中存在的不足，提供了电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法，其特征在于：包括将香豆素类化合物、三氟甲基磺酰肼、电解质混合均匀，加入到电化学瓶中，添加溶剂。将阳极和阴极固定后，开启电源在电化学装置中进行电化学反应。反应结束后将反应液依次经过萃取、洗涤干燥、浓缩、分离纯化后得到目标产物三氟甲基香豆素类化合物。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述香豆素类化合物，其中，R1、R2表示烷基或烷基取代、芳基或芳基取代的一种或几种，其中，取代为含有杂原子基团取代，如甲基、甲氧基、乙酰氧基、卤素、硝基等供电子基团或吸电子基团，以及不同取代基不同位置。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述电解质，为四丁基醋酸铵、四丁基高氯酸铵、四乙基溴化铵或四丁基六氟磷酸铵中的一种。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述混合，其中，香豆素类化合物、三氟甲基磺酰肼和电解质的摩尔比为1:1:1～1:3:3。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述溶剂，为乙腈与水的混合溶液，体积比为1～8:1，总体积为5～1000mL。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述阳极为碳棒；所述阴极为Pt片；所述电化学装置为不分隔的电解池。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述电化学反应，其中，反应电流为4～200mA，反应温度为25℃～100℃，反应时间为2～12h。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述萃取，萃取剂为乙酸乙酯，体积为10mL，萃取次数为3次；所述洗涤干燥，洗涤剂为饱和氯化钠溶液，干燥剂为无水硫酸钠。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述浓缩，为减压浓缩。
作为本发明所述电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述分离纯化，使用方法为柱层析法，其中，淋洗剂为石油醚与乙酸乙酯，其体积比为10:1～40:1。
本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种电化学合成3-三氟甲基香豆素化合物的制备方法。
本发明的有益效果：
本发明采用的有机电化学方法，相比现有传统的合成方法步骤繁琐、使用污染环境的催化剂或氧化剂等缺点，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过电化学中电子的转移，恒定电流代替氧化剂，反应不使用氧化剂或过渡金属催化剂，减少对环境的污染。
(2)反应在不分解的电解池中进行，装置简单，操作方便，成本低。
(3)反应中使用的工作电极石墨碳棒以及铂片，易清洗，可重复使用。
(4)反应过程中条件温和、反应时间短，可操作性强。
(5)本发明具有良好的官能团兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为合成三氟甲基香豆素类化合物的反应路线。
图2为三氟甲基香豆素类化合物的反应装置及示意图。
图3为7-甲氧基-3-三氟甲基香豆素化合物的1H NMR。
图4为7-甲氧基-3-三氟甲基香豆素化合物的19F NMR。
图5为7-甲氧基-3-三氟甲基香豆素化合物的13C NMR。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅子，将称量好的香豆素(0.2mmol)、三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应。反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，用饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物3-三氟甲基香豆素。计算产率。
实施例2：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅拌子，将称量好的7-甲基香豆素(0.2mmol)、三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应，反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，用饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物7-甲基-3-三氟甲基香豆素。计算产率。
实施例3：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅拌子，将称量好的7-甲氧基香豆素(0.2mmol)，三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应，反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，用饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物7-甲氧基-3-三氟甲基香豆素。计算产率。
实施例4：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅拌子，将称量好的7-乙酰氧基香豆素(0.2mmol)，三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应，反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物7-乙酰氧基-3-三氟甲基香豆素。计算产率。
实施例5：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅拌子，将称量好的7-甲氧基-4-甲基香豆素(0.2mmol)，三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应，反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物7-甲氧基-4-甲基-3-三氟甲基香豆素。计算产率。
表1实施例1～5所制备的产物及产率
实施例6：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅子，将称量好的香豆素(0.2mmol)、三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂，其中，溶剂如表2所示。把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应。反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，用饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物3-三氟甲基香豆素。计算产率。
表2溶剂中CH3CN/H2O在不同比例下的反应收率
实施例7：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅子，将称量好的香豆素(0.2mmol)、三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和0.4mmol的电解质依次加入到电化学瓶中，不同电解质如表3所述。用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流12mA反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应。反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，用饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物3-三氟甲基香豆素。计算产率。
表3不同电解质参与反应的收率情况
实施例8：
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶，在电化学瓶中加入磁力搅子，将称量好的香豆素(0.2mmol)、三氟甲基磺酰肼(0.6mmol)和电解质nBu4NOAc(0.4mmol)依次加入到电化学瓶中，用注射器加入反应溶剂MeCN(4.44mL)和H2O(0.56mL)，把不同电极片固定到电化学瓶中，再放入恒温磁力搅拌器，固定好电极夹。在60℃下搅拌，通上恒电流反应4.5小时。通过TCL监测跟踪反应。反应结束后，用乙酸乙酯(10mL)和水萃取三次，收集有机相，用饱和氯化钠去除无机盐，再用Na2SO4干燥，减压去除溶剂，加硅胶旋干，通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物3-三氟甲基香豆素。计算产率。如表4所示。
表4不同电极材料或电流大小下反应的收率情况
由实施例6～8结果可知，在相同的实验条件下，当溶剂中CH3CN与H2O的体积比由1：4逐渐上升时，目标产物的收率也时逐渐上升，当CH3CN：H2O达到8:1时，收率达到了68％。而当其中水的比例逐渐减少至0时，所得收率又逐渐下降。当电解质为nBu4NOAc，电极材料为C-Pt，恒定电流为12mA时，所得产品收率更高。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：电化学反应器及电化学反应系统