KF促進三氟甲基三甲基硅烷參與酚的三甲基硅基化反應

張

(常州工程職業(yè)技術學院化學工程技術系，江蘇常州 213164)

KF促進三氟甲基三甲基硅烷參與酚的三甲基硅基化反應

(常州工程職業(yè)技術學院化學工程技術系，江蘇常州 213164)

詳細介紹了一類KF促進的酚與三氟甲基三甲基硅烷的三甲基硅基化反應．反應具有良好的官能團適用范圍，如帶有甲基、甲氧基、碘、溴、氯、氟及三氟甲基等官能團的酚都能夠順利發(fā)生該轉(zhuǎn)化．該方法給出了一類實用性強的三甲基硅基芳醚的合成途徑．

KF促進劑；三甲基硅基化反應；酚；三氟甲基三甲基硅烷

羥基是一類非常常見的有機官能團，廣泛存在于天然產(chǎn)物及人工合成的分子中，同時該類官能團也有比較高的反應活性，因此，在許多化學轉(zhuǎn)化以及復雜的多步驟合成中，醇羥基和酚羥基的保護脫保護是非常重要的研究課題[1-4]．由于可以非常方便地實現(xiàn)三氟甲基硅基（Me3Si-）的選擇性引入和溫和條件下選擇性脫保護，使得三甲基硅基（Me3Si-）成為最流行、應用最為廣泛的常用的羥基保護基之一．此外，將羥基三氟甲基硅基化轉(zhuǎn)換之后，可以提高醇或者酚類有機物的溶解性，特別是易溶解于非極性溶劑中而使其能夠更加方便地進行氣相色譜分析或者質(zhì)譜分析等的檢測．

目前使用最廣泛的羥基三甲基硅基化試劑有三甲基氯硅烷、六甲基二硅氧烷（HMDS）和烯丙基硅烷等[5-6]．在使用六甲基二硅氧烷（HMDS）進行三甲基硅基化反應時，需要有如磺酸官能化的納米多孔二氧化硅[7]、鐵（Ⅲ）三氟乙酸鹽[8]、VIV(TPP)(OTf)2[9]、TiO2-HClO4[10]或者I2[11]等活化試劑的參與反應才能進行，而這些催化劑或者是活化試劑又都是對水敏感或者是非常昂貴，反應需要在非?？量痰臈l件下才能進行，且操作繁瑣．因此，尋找一類簡便高效的羥基三甲基硅基化反應具有重要的理論及實際應用價值．

Ruppert試劑（Me3SiCF3）是一個在有機合成中使用非常方便的三氟甲基化試劑，在最近十年中備受關注[12-15]．此外，該試劑也被廣泛用于端炔的硅基化反應中以合成三甲基硅基炔[16-18]．除了以上應用，Me3SiCF3還可以與烷氧基/芳氧基金（或者銅）發(fā)生反應，得到三甲基硅基芳醚類衍生物[19]．然而，目前有關Ruppert試劑在醇類的三甲基硅基化反應中的應用的研究報道還比較少[20]，本文將給出一類通用且高效的KF促進Me3SiCF3參與的酚的三甲基硅基化反應．

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

所用溶劑和試劑均為化學純，除特殊說明外，均為直接購得，未進行純化．300 MHz核磁共振儀（德國Bruker公司）；QP 2010 SE氣質(zhì)聯(lián)用儀（島津）．

1.2 實驗方法

在15mL的Schlenk管中，加入酚（0.2 mmol），三氟甲基三甲基硅烷（0.6 mmol），KF·2H2O（0.4 mmol），二氯乙烷（2 mL），密閉，混合物在100oC反應12小時．通過TLC監(jiān)測原料完全轉(zhuǎn)化，反應結(jié)束后，減壓蒸餾除去二氯乙烷，以石油醚-乙酸乙酯為展開劑通過柱色譜分離得到純凈的目標產(chǎn)物．

2 結(jié)果與討論

2.1 反應條件優(yōu)化

首先，對反應條件進行優(yōu)化．以β-萘酚（1a）和Me3SiCF3（2）的反應（見下面反應式）為模板反應來對反應條件進行篩選，見表1．

表1 最佳反應條件的篩選

根據(jù)文獻和經(jīng)驗理論，O-Si鍵的形成，通常都需要F-離子的參與，因此對反應條件優(yōu)化最初是對氟源（2當量）的篩選．然而，當用TBAF·3H2O為氟源進行反應的時候，并沒有檢測到目標產(chǎn)物生成（表1，第1行），但是，當將氟源改為NH4F時，就發(fā)現(xiàn)生成了三甲基硅基芳醚（3a），但是產(chǎn)率非常低（表1，第2行），因此還需要對反應條件進行進一步優(yōu)化．接下來對其它的氟源，如LiF，KF，CsF以及AgF等進行反應活性的測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)KF是最好的氟源：在2當量KF存在下，1,2-二氯乙烷為反應溶劑，100oC條件下反應12小時，可以非常幸運地以83%的收率得到目標硅醚產(chǎn)物（表1，第4行）．后續(xù)的優(yōu)化表明，該轉(zhuǎn)化對水不敏感，如以KF·2H2O代替KF進行反應，反應產(chǎn)率基本不會受到影響（表1，第7行）．接下來對反應溶劑進行篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溶劑的選擇對反應結(jié)果有比較大的影響：反應只有在甲苯或者1,2-二氯乙烷溶劑中才能夠發(fā)生，而且二氯乙烷是最好的溶劑，在THF、DMF、乙腈等常用溶劑中，反應不能夠發(fā)生（表1，第7-11行）．綜上所述，篩選出的最佳反應條件為：2當量KF·2H2O（或者無水KF）存在下，加入3當量的Me3SiCF3（2），在1,2-二氯乙烷溶劑中100°C反應12小時．

2.2 底物范圍

酚與三氟甲基三甲基硅烷的反應式如下．

在確定了最佳反應條件之后，對酚類底物的范圍進行了研究與探討，如表2所示．由表2可已看出，在苯環(huán)上有如甲基、甲氧基、芐氧基、氯、溴、碘及三氟甲基等取代基存在的情況下，反應都能夠順利進行，都能以較高產(chǎn)率得到相應的三甲基硅基芳醚產(chǎn)物．總體上來講，苯環(huán)上有供電子基酚的反應效果比有吸電子基酚的要好，相應產(chǎn)物的產(chǎn)率也較高．酚的空間位阻對分子的反應活性基本沒有影響，如三甲基硅基芳醚3h與3i的產(chǎn)率分別為68%和63%，鄰位取代與對位取代底物的反應活性幾乎沒有差別．值得一提的是，苯環(huán)上有鹵素取代的酚，經(jīng)過該轉(zhuǎn)化分離得到相應硅醚的產(chǎn)率較低，該現(xiàn)象主要是因為該類產(chǎn)物的沸點太低，純化過程中有損失造成的．帶有強吸電子基如氟或者是三氟甲基的酚，也能夠很順利地發(fā)生該三甲基硅基化反應，分別以68%及64%的產(chǎn)率得到相應的三甲基硅基芳醚（表2，3k及3l）．

2.3 產(chǎn)物表征

三甲基（2-萘氧基）硅烷（3a）．無色液體．1H NMR（CDCl3, 300 MHz）：δ 7.79-7.70（m，3H），7.43（t，1H，J = 7.5 Hz），7.35（t，1H，J = 7.5 Hz），7.22（d，1H，J = 3 Hz），7.09（d，1H J = 9 Hz）， 0.33（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 153.0，134.6，129.4，129.3，127.6，126.7，126.1，123.8，122.0，114.9, 0.3．

三甲基（1-萘氧基）硅烷（3b）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 8.20-8.16（m，1H），7.85-7.82（m，1H），7.51-7.48（m，3H），7.36（t，1H，J = 7.5 Hz），6.91（d，1H，J = 7.5 Hz），0.38（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 151.4，134.9，127.9，127.6，126.1，125.9，125.1，122.6，121.1，112.9，0.4．

三甲基（4-甲氧基苯氧基）硅烷（3c）．無色液體．1H NMR（CDCl3, 300 MHz）：δ 6.78（b，4H），3.76（s，3H），0.24（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 154.2，148.8，120.7，114.4，55.5，0.1．

三甲基（4-甲基苯氧基）硅烷（3d）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 7.05（d，2H，J = 8.2 Hz），6.77（d，2H，J = 8.4 Hz），2.30（s，3H），0.27（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 152.8，130.6，129.9，119.8，20.6，0.2．

表2 酚與三氟甲基三甲基硅烷的反應

三甲基（聯(lián)苯-2-氧）硅烷（3e）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 7.71-7.68（m，2H），7.58-7.36（m，5H），7.22（t，1H，J = 8.5 Hz），7.08（d，1H，J = 8.0 Hz），0.20（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 152.2，139.0，133.3，130.7，129.6，128.4，127.8，126.7，121.9，120.6，0.03．

三甲基（3-甲基苯氧基）硅烷（3f）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 7.16（t，1H，J = 7.6 Hz），6.82（d，1H，J = 7.4 Hz），6.70（t，2H，J = 8.7 Hz），2.34（s，3H），0.30（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75MHz）：δ 155.1，139.4，129.1，122.2，120.8，117.0，21.4, 0.2．

三甲基（4-碘苯氧基）硅烷（3g）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 Mz）：δ 7.52（d，2H，J = 8.8 Hz），6.63（d，2H，J = 8.8 Hz），0.26（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 155.1，138.3，122.5，84.0，0.1．

三甲基（2-溴苯氧基）硅烷（3h）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300MHz）：δ 7.53（d，1H，J = 7.8 Hz），7.18（t，1H，J = 7.9 Hz），6.86（m，2H），0.31（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75MHz）：δ 152.4，133.3，128.3，122.7，120.8，115.6，0.4．

三甲基（4-溴苯氧基）硅烷（3i）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 7.33（d，2H，J = 8.6 Hz），6.73（d，2 H，J = 8.6 Hz），0.26（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 154.3，132.3，121.9，113.8，0.1．

三甲基（4-氯苯氧基）硅烷（3j）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 7.19（d，2H，J = 8.7 Hz），6.77（d，2H，J = 8.9 Hz），0.25（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 153.8，129.4，126.4，121.3，0.1．

三甲基（4-氟苯氧基）硅烷（3k）．無色液體．1HNMR（CDCl3，300MHz）：δ 6.95-6.89（m，2H），6.80-6.75（m，2H），0.25（s，9H）；13CNMR（CDCl3，75MHz）：δ 157.7（d，JC-F= 237.3 Hz），151.1（d，JC-F= 2.3 Hz），120.9（d，JC-F= 8.0 Hz），115.8（d，JC-F= 22.8 Hz），0.1．

三甲基（4-三氟甲基苯氧基）硅烷（3l）．無色液體．1H NMR（CDCl3，300 MHz）：δ 7.50（d，2H，J = 8.3 Hz），6.91（d，2H，J = 8.3 Hz），0.29（s，9H）；13C NMR（CDCl3，75 MHz）：δ 158.1，126.9（q，JC-F= 3.75 Hz），124.5（q，JC-F= 270 Hz），123.6（q，JC-F= 33 Hz），120.1，0.2．

3 結(jié) 語

本文以三氟甲基三甲基硅烷為原料，實現(xiàn)了酚的三氟甲基硅基化反應，在這一轉(zhuǎn)化過程中KF·2H2O為最優(yōu)氟源來活化形成O-Si鍵，這一轉(zhuǎn)化具有較廣的底物適用范圍及較好的官能團兼容性，是一類非常有效的酚羥基保護方法，在有機合成中將有較好的應用前景．

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KF-Accelerant Reaction between Trimethylsilylation and Phenols with TMSCF3

ZHANG Di
(Department of Chemical Engineering, Changzhou Vocational Institute of Engineering Technology, Changzhou, China 213164)

This paper introduces in detail the reaction with KF-accelerant trimethylsilylation of phenols with trifluormethyltrimethylsilane. The procedure tolerates a series of functional groups, such as methyl, methoxy, iodo, bromo, chloro, fluoro and trifluoromethyl groups. Thus, the approach represents a practical synthetic route to access trimethylsilyl ethers.

KF-Accelerant; Trimethylsilylation Reaction; Phenols; TMSCF3

O621.3

A

1674-3563(2015)02-0051-07

10.3875/j.issn.1674-3563.2015.02.008 本文的PDF文件可以從xuebao.wzu.edu.cn獲得

(編輯：王一芳)

2014-09-17

張頔(1969- )，男，山東濟寧人，實驗師，學士，研究方向：精細有機合成