北京普天同创生物科技有限公司
Fried和Subo在20世纪50年代发现引入氟原子后的9α-氟可的松醋酸酯的药疗得到极大增强。这一结果激起了人们对含氟药物的强烈兴趣。有机氟化学中仍欠缺一个通用的、能够在温和条件下对敏感的有机底物进行亲电氟化的合成方法。
1.二氟化氙
XeF2是最早用于亲电氟化的试剂之一,它本身为固体,操作方便,可在一些对氧化不敏感的溶剂如CH3CN,CH2CI2中使用。XeF2的反应活性主要取决于其极强的氧化能力,导致它的反应模式更倾向于氧化氟化而非亲电氟化。利用二氟化氙不仅可使芳香化合物发生典型的“亲电”氟化反应,某些羧酸也可发生类似于Hunsdiecker脱羰氟化反应,对某些羰基化合物还可发生氟化重排而生成二氟甲基醚(图式2.86)。
图式2.86 氟化氙的氟化反应(A=催化量的SiF4作为路易斯酸)
2.高氯酰氟和次氟化物
第一个用于工业合成的亲电氟化试剂是高氯酰氟(FC1O3)(图式2.87),它是气体(m.p.-147.8℃, b.p. -46.7℃),在高达500℃时仍然稳定。它在20世纪60年代初就开始被用于含氟药物特别是含氟甾体的合成。
图式2.87 高氯酰氟的合成
FC1O3的反应活性源于氟原子与最高价态的高电负性的氯原子相连。尽管FC1O3可以选择性地合成一些复杂的有机化合物如含氟甾体(图式2.88),但由于其很高的氧化势,在与有机溶剂混合后经常具有爆炸危险。特别是当氟氯酸与醇类化合物接触后可生成对振动极为敏感的高氯酸酯。
图式2.88 FC1O3的亲电氟化反应合成含氟甾体
另一类较强的亲电氟化试剂是次氟化物或“OF”试剂,此类试剂的氟原子被高电负性的含氧基团所活化,在使用时危险性相对较小。这类试剂中最常见的是CH3CO2F (m.p.-96℃,b.p.约53℃),CF3CO2F和CF3OF(图式2.89),它们都是具有高毒性的低沸点液体或气体。除有毒外,它们在与有机溶剂接触时也有爆炸危险,因此也不足以安全地用于工业生产。
图式2.89 各种OF试剂用于合成的实例以及N-芳基乙酰胺的选择性邻位氟化的反应机理
过氧乙酰氟作为氟化试剂具有特别的重要性,这是因为它可被用来快速合成含有18F的放射药物用于医疗诊断,而18F能够发射正电子,其半衰期只有109.7min(图式2.90)。过氧乙酰氟可以很方便地通过“干柱”法合成,即将气态的F2或18F19F通过一个填充有溶剂化的KOAc·2HOAc的柱子。
图式2.90 [18F]2-氟脱氧葡萄糖的合成
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