一种（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物及其制备方法和用途

本发明涉及有机合成和应用领域，尤其涉及一种（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物及其制备方法和用途。

背景技术：

1、在有机合成和药物化学中，利用光催化产生的自由基具有很好的反应活性和底物适用性，对自由基受体例如烯烃、炔烃、芳香族化合物都有非常多样化的加成反应。光催化作为一种绿色高效的合成手段，被很多工业生产和药物开发合成广泛利用，避免大量的氧化还原剂和金属试剂对环境的污染和反应体系的干扰，尤其适合多官能团的敏感分子的合成。发展新型光催化自由基试剂具有极高的应用价值。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、鉴于此，本发明的主要目的之一在于提供一种（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物，其不仅具有化学性质稳定、成本低、易提纯、产率高等优点以外，且由于有机离子盐结构的引入，能够适应各种自由基反应；通过修饰咪唑结构，能够选择性生成各种氮自由基，且产生的自由基具有很好的反应活性和底物适用性，对自由基受体例如烯烃、炔烃、芳香族化合物都有非常多样化的合成反应。

3、（二）技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供了一种（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物，所述（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物具有式（i）所示结构；

5、

6、式（i），

7、其中，r2和r3连同与其连接的碳原子一起形成苯环；或r3，r4分别独立的选自h、c1~10烷基、苯基、杂芳基和芳基中的一种或其组合；

8、r1选自h、c1~10烷基、苯基、杂芳基和芳基中的一种或其组合；

9、r4表示烷基。

10、在一个实施例中，c1~10烷基或苯基的任意位被卤素、硝基、甲氧基、烷基、脂基、腈基和三氟甲基中的一种或多种取代。

11、在一个实施例中，所述苯基上取代基的数量为0~5。

12、在一个实施例中，所述（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物还包括其药学上可接受的酯、水合物、溶剂化物、代谢物、前药、立体异构体、互变异构体、多晶型物和同位素衍生物中的一种或其组合。

13、在一个实施例中，所述（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物是。

14、在一个实施例中，所述（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物是。

15、本发明在另一方面还提供了上述（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物的制备方法，其包括：

16、s1：将咪唑类化合物溶于溶剂中，然后加入氢化钠和氟磺酰基二氟乙酸甲酯进行反应得到二氟烷基咪唑化合物；

17、s2：将所述二氟烷基咪唑化合物溶于溶剂中，然后加入氢氧化镁或乙酸锂进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物；

18、s3：将所述（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于溶剂中，然后加入三氟甲磺酸烷基酯进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

19、在一个实施例中，所述s1还包括将咪唑类化合物溶于溶剂中，加入氢化钠进行反应，然后加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯进行反应得到二氟烷基咪唑化合物。

20、在一个实施例中，所述制备方法具体包括：

21、s1：将咪唑类化合物溶于溶剂中，加入氢化钠进行反应，然后加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯进行反应得到二氟烷基咪唑化合物；

22、s2：将所述二氟烷基咪唑化合物溶于溶剂中，然后加入氢氧化镁或乙酸锂进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物；

23、s3：将所述（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于溶剂中，然后加入三氟甲磺酸烷基酯进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

24、在一个实施例中，所述s1中咪唑类化合物：氢化钠：氟磺酰基二氟乙酸甲酯的摩尔比为1:（1.2~1.5）:（1.5~3.5）。

25、在一个实施例中，所述s1中咪唑类化合物：氢化钠：氟磺酰基二氟乙酸甲酯的摩尔比为1:1.2:1.7。

26、在一个实施例中，所述s2中二氟烷基咪唑化合物：氢氧化镁或乙酸锂的摩尔比为1:（2.0~3.5）。

27、在一个实施例中，所述s2中二氟烷基咪唑化合物：氢氧化镁或乙酸锂的摩尔比为1:2。

28、在一个实施例中，所述s3中（氘代）二氟甲基咪唑化合物：三氟甲磺酸烷基酯的摩尔比为1:（1.3~3.5）。

29、在一个实施例中，所述s3中（氘代）二氟甲基咪唑化合物：三氟甲磺酸烷基酯的摩尔比为1:1.31。

30、在一个实施例中，所述制备方法具体包括：

31、s1：将咪唑类化合物溶于溶剂中，按照咪唑类化合物：氢化钠：氟磺酰基二氟乙酸甲酯的摩尔比为1:（1.2~1.5）:（1.5~3.5）加入氢化钠进行反应，然后加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯进行反应得到二氟烷基咪唑化合物；

32、s2：将所述二氟烷基咪唑化合物溶于溶剂中，然后按照二氟烷基咪唑化合物：氢氧化镁或乙酸锂的摩尔比为1:（2.0~3.5）加入氢氧化镁或乙酸锂进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物；

33、s3：将所述（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于溶剂中，然后按照氘代）二氟甲基咪唑化合物：三氟甲磺酸烷基酯的摩尔比为1:（1.3~3.5）加入三氟甲磺酸烷基酯进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

34、在一个实施例中，所述制备方法具体包括：

35、s1：将咪唑类化合物溶于溶剂中，按照咪唑类化合物：氢化钠：氟磺酰基二氟乙酸甲酯的摩尔比为1:1.2:1.7加入氢化钠进行反应，然后加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯进行反应得到二氟烷基咪唑化合物；

36、s2：将所述二氟烷基咪唑化合物溶于溶剂中，然后按照二氟烷基咪唑化合物：氢氧化镁或乙酸锂的摩尔比为1:2加入氢氧化镁或乙酸锂进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物；

37、s3：将所述（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于溶剂中，然后按照氘代）二氟甲基咪唑化合物：三氟甲磺酸烷基酯的摩尔比为1:1.31加入三氟甲磺酸烷基酯进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

38、在一个实施例中，所述s1中溶剂是n,n-二甲基甲酰胺。

39、在一个实施例中，所述s2中溶剂是四氢呋喃与氘水。

40、在一个实施例中，所述s3中溶剂是甲基叔丁基醚。

41、在一个实施例中，所述制备方法具体包括：

42、s1：将咪唑类化合物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，按照咪唑类化合物：氢化钠：氟磺酰基二氟乙酸甲酯的摩尔比为1:1.2:1.7加入氢化钠进行反应，然后加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯进行反应得到二氟烷基咪唑化合物；

43、s2：将所述二氟烷基咪唑化合物溶于四氢呋喃与氘水中，然后按照二氟烷基咪唑化合物：氢氧化镁或乙酸锂的摩尔比为1:2加入氢氧化镁或乙酸锂进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物；

44、s3：将所述（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于甲基叔丁基醚中，然后按照氘代）二氟甲基咪唑化合物：三氟甲磺酸烷基酯的摩尔比为1:1.31加入三氟甲磺酸烷基酯进行反应得到（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

45、在一个实施例中，所述制备方法具体包括：

46、（1）将咪唑类化合物溶于n,n-二甲基甲酰胺，然后加入氢化钠和氟磺酰基二氟乙酸甲酯，搅拌反应；

47、（2）待步骤（1）反应结束后，除去溶剂并萃取，对有机相进行干燥、减压，柱层析分离，得到二氟烷基咪唑化合物。然后将二氟烷基咪唑化合物溶于四氢呋喃与（氘）水的混合溶液，加入氢氧化镁或乙酸锂搅拌反应。

48、（3）待步骤（2）反应结束后，除去溶剂并萃取，对有机相进行干燥、减压，柱层析分离，得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物。然后将（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于甲基叔丁基醚，加入三氟甲磺酸烷基酯，经反应得到所述的（氘代）二氟甲基咪唑盐粗产品；经洗涤得到纯的（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

49、在一个实施例中，所述制备方法具体包括：

50、（1）将咪唑类化合物溶于n,n-二甲基甲酰胺，然后加入氢化钠和氟磺酰基二氟乙酸甲酯，搅拌反应；

51、（2）待步骤（1）反应结束后，除去溶剂并萃取，对有机相进行干燥、减压，柱层析分离，得到二氟烷基咪唑化合物。然后将二氟烷基咪唑化合物溶于四氢呋喃与（氘）水的混合溶液，加入氢氧化镁或乙酸锂搅拌反应。

52、（3）待步骤（2）反应结束后，除去溶剂并萃取，对有机相进行干燥、减压，柱层析分离，得到（氘代）二氟甲基咪唑化合物。然后将（氘代）二氟甲基咪唑化合物溶于甲基叔丁基醚，加入三氟甲磺酸烷基酯，经反应得到所述的（氘代）二氟甲基咪唑盐粗产品；经洗涤得到纯的（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

53、在一个实施例中，所述步骤（1）将咪唑类化合物溶于置有n,n-二甲基甲酰胺溶剂的圆底烧瓶中，形成含咪唑类化合物的有机溶液，向其加入氢化钠和氟磺酰基二氟乙酸甲酯；优选地，先加入氢化钠在0℃搅拌反应后，再加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯在室温搅拌反应；优选地，咪唑类化合物、氢化钠和氟磺酰基二氟乙酸甲酯的摩尔比为1:（1.2~1.5）:（1.5~3.5）；

54、在一个实施例中，所述步骤（2）中，应用减压蒸馏除去溶剂；应用乙酸乙酯进行萃取；应用无水硫酸钠对有机相进行干燥；将二氟烷基咪唑化合物溶于置有四氢呋喃与（氘）水的混合溶液的圆底烧瓶中，形成含二氟烷基咪唑化合物的有机溶液，向其加入氢氧化镁或乙酸锂；优选地，反应温度为室温；优选地，二氟烷基咪唑化合物、氢氧化镁或乙酸锂的摩尔比为1:（2.0~3.5）；

55、在一个实施例中，所述步骤（3）中，应用减压蒸馏除去溶剂；应用乙酸乙酯进行萃取；应用无水硫酸钠对有机相进行干燥；加入三氟甲磺酸烷基酯进行反应的时间为8~12h；应用甲基叔丁基醚洗涤所述的（氘代）二氟甲基咪唑盐粗产品；其中，（氘代）二氟甲基咪唑化合物/三氟甲磺酸烷基酯的摩尔比为1:（1.3~3.5）。

56、在一个实施例中，所述步骤（1）的反应条件为：氩气环境下，先加入氢化钠在0℃搅拌反应30min后，再加入氟磺酰基二氟乙酸甲酯在室温搅拌反应2h。

57、在一个实施例中，所述步骤（1）中，咪唑类化合物与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为1mmol:3 ml。

58、在一个实施例中，所述步骤（2）中，氩气环境下，室温搅拌反应2h。

59、在一个实施例中，所述步骤（2）中，二氟烷基咪唑类化合物与四氢呋喃与（氘）水的混合溶液的用量比为1mmol:5 ml。

60、在一个实施例中，所述步骤（3）中，用甲基叔丁基醚进行洗涤，洗涤1~2次后得到（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物；其中，甲基叔丁基醚与（氘代）二氟甲基咪唑化合物的用量比为2ml:1mmol。

61、在一个实施例中，所述咪唑类化合物选自：、、、、、、。

62、本发明在另一方面还提供了一种（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物，其由上述制备方法制备而成。

63、本发明在另一方面还提供了上述叠氮二氟咪唑盐在制备光催化自由基试剂中的应用。

64、在一个实施例中，所述试剂催化烯烃加成反应。

65、（三）有益效果

66、本发明提供了一种（氘代）二氟甲基咪唑盐化合物。

67、与现有技术相比，具备以下有益效果：

68、1、化学性质稳定、成本低、易提纯、产率高。

69、2、由于有机离子盐结构的引入，能够适应各种自由基反应；通过修饰吡啶、喹啉结构，能够选择性生成各种碳自由基，且产生的自由基具有很好的反应活性和底物适用性，对自由基受体例如烯烃、炔烃、芳香族化合物都有非常多样化的合成反应。