文献综述
1.摘要：
1771年Scheele第一次报导了氟化氢，1863年Dumas和Peligot报导了第一个有机氟化合物：一氟甲烷的合成，而元素氟的制备则在50年后，1886年Henri Moison分离得到了氟气。
在医药方面，含氟化合物为活性基团的一类药物有着举足轻重的作用，当氟原子或含氟基团引入化合物中，其电效应和模拟效应改变了分子内部电子密度的排布，影响了化合物内部结构的酸碱性，进而改变了其活性，而且还能提高化合物的脂溶性。氟原子取代了化合物中的氢原子，其类酯化合物在生物膜上的溶解性得到了增强，促进了其在生物体内吸收的传递速度，使生理作用发生变化，所以不少含氟化合物比不含氟化合物在医药、农药等药物性能上具有用量少、毒性低、药效高、代谢能力强的优点。
在生命化学领域，含氟药物的创制是重要的研究方向。大量研究表明，在生理活性物质的某一特定位置上导入一个氟原子，其生物活性可以明显提高，这是由于氟原子独特的化学物理性质所致。到目前为止，市售的药物中20%是含氟药物，销售前五位的药物有三个是含氟的。在某种程度上来说，氟化学的发展推动了药物化学的前进。
2.几种反应途径
硫代羰基氟化物的反应廉价，易得且广泛使用，在室温与THF条件下与CF 3SiMe3,硫元素，KF，仲胺和伯胺，反应生成硫代胺基甲酰氟和异硫氰酸酯，分别具有出色的产量。[1]
图 1
另外，AgSCF3在KBr与室温下同仲胺或伯胺反应，生成定量的硫代胺基甲酰氟和异硫氰酸酯。硫代氨基甲酰氯是众所周知的[2-4]，并且已经用于合成生物活性化合物[5]。硫代氨基甲酰基具有很强的亲电性，氯化物限制了它们的后期应用。分子由于其较低的亲电性，他们的氟化物等值应具有更好的功能组的优势多官能团的耐受性和更高的化学选择性。
2017年，据报道有几种安全试剂可从仲胺和/或伯胺制备三氟甲基化胺和/或异硫氰酸酯。 [6-9] 这些试剂包括稳定的固体试剂（Me4N）SCF 3 (图2 a,b, previous work 1)[6-7]，Ph 3 P CF 2 CO 2minus;（PDFA），元素硫(图2 a,b, previous work 2)[8]和Langlois试剂（F 3 CSO 2 Na）(图2 b, previous work 3)。[9]硫代氨基甲酰氟作为中间体形成（图2 a,b, previous work 1, 2）[6-8]。但是，仍然存在一些问题和挑战。由CF 3 SiMe 3，元素硫和亲水性Me4NF制备（Me4N）SCF3。[10]尽管（Me4N）SCF3是稳定的，但制备（Me4N）SCF3需要非常小心和惰性的条件，并且由于Me 4 NF具有极强的吸湿性，因此没有手套箱的制备通常会失败。Ph 3 P CF 2 CO 2minus;（PDFA）试剂的购买价格相对较高，尤其是以摩尔计。几个小组已经报道了由吸湿性溴二氟乙酸钾制备PDFA。[11]另外，尽管F3CSO2Na价格便宜，但与之反应以制备异硫氰酸盐需要高温（110°C）和较长的反应时间（16 h），并且该反应的底物范围相对狭窄且官能团耐受性较低 （例如，不容许吡啶基和末端炔基）。[12]迫切需要使用容易获得且便宜的试剂来制备在宽温条件下具有广泛的底物范围和良好的功能耐受性的硫代氨基甲酰氟和/或异硫氰酸酯。Ruppert-Prakash试剂（CF 3 SiMe3）是一种稳定，易于获得，易于操作，相对便宜且使用广泛的试剂。[14-16]CF3 SiMe 3，S8和碱已用于三氟甲基硫醇化。[17]据我们所知，尽管近年来涉及原位生成的硫代羰基氟化物（S=CF2）的转化取得了快速进展，[18-20]使用CF3SiMe3，元素硫和KF生成硫代羰基氟（S=CF2）的转化从未见过报道。因此，可以在室温下，由廉价易得的CF 3 SiMe 3和元素硫和KF生成的硫代羰基氟化物与仲胺/伯胺，以THF为溶剂的反应，在中等至优异的范围内生成了硫代氨基甲酰氟/异硫氰酸酯。此外，AgSCF 3在室温下在CH3CN中在KBr存在下与仲/伯胺反应，以几乎定量的产率提供硫代氨基甲酰氟/异硫氰酸酯。
图 2
图 3
Ishikawa试剂能将伯醇，仲醇和叔醇转化为相应的氟化合物，对羰基没有影响。其中伯醇反应性能比较好，仲醇和叔醇会有消除或偶联的副产物产生。反应通常在乙醚或二氯甲烷中进行。PPDA可以与醇、羧酸、二元醇等反应生成相应的氟化物、酰氟以及一系列含氟胺。在反应中发现, 纯的烯胺没有氟化能力, 当使用的是烷基胺与烯胺的混合物时, 烷基胺与醇反应释放出的HF与烯胺发生加成反应, 烯胺转变为烷基胺，使烯胺也具有氟化能力。其他的二烷基胺-六氟丙烯试剂也可以用作氟化试剂, 并且发现在氟化能力上没有什么差别。但是从实际操作的角度来看, 应选择合适的烷基胺, 否则生成的氟化物和酰胺可能沸点相近, 较难分离。伯醇与PPDA反应时, 主要生成R-F, 产率一般在80%左右。仲醇或叔醇与PPDA反应时, 生成一定量的副产物烯和二烷基醚, 当选用极性较强的溶剂时, 烯的生成比例大大提高。
在元素硫和THF中存在KF的情况下，CF3SiMe3转化为SCF3阴离子（可能为KSCF3）（图3a）。众所周知，SCF3阴离子与硫代羰基氟化物（S=CF2）和氟离子之间存在平衡（图3b）[18,23-24]且KSCF3不稳定并分解为硫代羰基氟化物和KF（图3b）。[17,23]然后，仲胺与硫代碳酰氟在THF中反应，得到相应的硫代氨基甲酰氟（图3c）。伯胺与在THF中原位生成的硫代羰基氟化物反应生成相应的异硫氰酸酯（图3d）。或者，在室温下，AgSCF3与KBr在乙腈中反应，得到KSCF3和AgBr沉淀（图3e）。然后在乙腈中按照图3b-d的顺序形成KSCF3，得到硫代氨基甲酰氟/异硫氰酸酯。
3.总结
主要学习了由CF3SiMe3衍生的硫代羰基氟化物，和元素硫和KF与仲胺或伯胺反应，以良好的产率生成了硫代氨基甲酰氟或异硫氰酸酯的方法。以及采用Ishikawa试剂将带有伯醇的硫代甲酰基转化成氟化合物的方法，在接下来的时间中，仍要进行三氟甲基亚磺酸钠合成硫代甲酰氟的反应条件探索和三氟甲基亚磺酰氯合成硫代甲酰氟的反应条件探索，并对其反应机理进行研究。
4.参考文献
[1] Zhen L, Fan H, Wang X, Jiang L. Synthesis of Thiocarbamoyl Fluorides and Isothiocyanates Using CF3SiMe3 and Elemental Sulfur or AgSCF3 and KBr with Amines[J]. Organic Letters, 2019, 21(7): 2106-2110.
[2] Mingat G, MacLellan P, Laars M, Clayden J. Tertiary Thiols from Allylic Thiocarbamates by Tandem Enantioselective [3,3]-Sigmatropic Rearrangement and Stereospecific Arylation[J]. Organic Letters, 2014, 16(4): 1252-1255.
[3] Baroudi A, Alicea J, Flack P, Kirincich J, Alabugin I V. Radical O→C Transposition: A Metal-Free Process for Conversion of Phenols into Benzoates and Benzamides[J]. Organic Chemistry. 2011, 76(6): 1521-1537.
[4] Zhou L, Tan C K, Jiang X, Chen F, Yeung Y-Y. Asymmetric Bromolactonization Using Amino-thiocarbamate Catalyst[J]. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132(44), 15474-15476.
[5] Vidaluc J L, Calmel F, Bigg D, Carilla E, Stenger A, Chopin P, Briley M. Novel [2-(4-Piperidinyl)ethyl](thio)ureas: synthesis and antiacetylcholinesterase activity[J]. Medical Chemistry, 1994, 37(5): 689-695.
[6] Scattolin T, Deckers K, Schoenebeck . Efficient Synthesis of Trifluoromethyl Amines through a Formal Umpolung Strategy from the Bench-Stable Precursor (Me4N)SCF3[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2017, 56(1): 221-224.
[7] Scattolin T, Klein A, Schoenebeck F. Synthesis of Isothiocyanates and Unsymmetrical Thioureas with the Bench-Stable Solid Reagent (Me4N)SCF3[J]. Organic Letters, 2017, 19(7): 1831-1833.
[8] Yu J, Lin J H, Xiao J C. Reaction of Thiocarbonyl Fluoride Generated from Difluorocarbene with Amines[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2017, 56(52): 16669-16673.
[9] Liao Y-Y, Deng J-C, Ke Y-P, Zhong X-L, Xu L, Tang R-Y, Zheng W. Isothiocyanation of amines using the Langlois reagent[J]. Chemical Communications, 2017, 53: 6073-6076.
[10] Tyrra W E, Naumann D, Hoge B, Yagupolskii Y L. A new synthesis of trifluoromethanethiolates-characterization and properties of tetramethylammonium, cesium and di(benzo-15-crown-5)cesium trifluoromethanethiolates[J]. Journal of Fluorine Chemistry, 2003, 119(1): 101-108.
[11] Orsi D L, Easley B J, Lick A M, Altman R A. Base Catalysis Enables Access to alpha;,alpha;-Difluoroalkylthioethers[J]. Organic Letters, 2017, 19(7): 1570-1573.
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