[发明专利]一种合成5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的方法

说明书

本发明涉及有机化学合成技术领域，具体涉及一种合成5‑氟‑1‑氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的方法。4‑（羟基甲基）奎宁环衍生物与氟化试剂在常温的条件下反应，奎宁环的其中一个六元环发生重排得到七元环的氟取代产物，反应混合物再经过萃取、去除溶剂和浓缩，通过柱色谱分离或升华得到纯品5‑氟‑1‑氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物。本发明通过4‑（羟基甲基）奎宁环衍生物与氟化试剂发生反应，一步合成得到5‑氟‑1‑氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物，此方法是首次发现。此合成方法也很简单，合成步骤少，容易分离，并且能够实现目标产物的大量合成。

技术领域

本发明属于有机化学合成技术领域，涉及合成5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的方法。

背景技术

有机氟化合物在药物、分子功能材料中具有重要的应用。如氟利昂-11（CFCl₃）和氟利昂-12（CF₂Cl₂）等含氟烷烃可以作为制冷剂或喷雾剂，聚四氟乙烯等可以作为耐高温、耐腐蚀材料，全氟羧酸由于氟原子很好的疏水性能可以作为表面活性剂。这些全氟取代的有机化合物，由于氟的引入，赋予了这些化合物很好的稳定性、表面活性和耐高温性能等特点。氟取代的化合物还能够调节铁电材料的性质，氟取代化合物与其相应未被氟取代的化合物相比，不仅能够保持其具有相似的晶体结构，还能够让分子的排列在晶体不发生变化和保持晶体具有相变性质。然而，由于氟具有很大的电负性，使得分子的极化值增大；并且由于氟原子要比氢原子大，使得分子转动的能量增大（Hua, X.-N.; Liao, W.-Q.; Tang,Y.-Y.; Li, P. -F.; Shi,P.-P.; Zhao, D.; Xiong, R.-G. J. Am. Chem. Soc.,2018,140, 12296.）；从而，氟取代能够提高铁电体的极化温度和饱和极化值（(a)Frost, J. M.;Butler, K. T.; Brivio, F.; Hendon, C. H.; Van Schilfgaarde, M.; Walsh, A.Nano Lett.,2014, 14, 2584. (b) Reichbacher, K.; Suss, H. I.; Hulliger, J.Chem. Soc. Rev.,2005, 34, 22.）。

1-氮杂二环[3,2,2]壬烷是比奎宁环多一个碳的叔胺，它是一种重要的药物中间体（关士友，陈晓军，赵震，王丽侠，赵春花，林芳芹，任大勇，发明专利申请（专利号：CN102584816 A），2012-07-18）；它具有准球形的结构，也可能应用于分子铁电材料中（Zhang,H.-Y.; Tang, Y.-Y.; Shi,P.-P.; Xiong, R.-G. Acc. Chem. Res.,2019, 52, 1928）1-氮杂二环[3,2,2]壬烷合成已有文献和专利报道，但是该化合物的5-氟取代衍生物还没有文献和专利报道。鉴于氟取代化合物的优点，本发明提供一种从简单、廉价原料合成氟取代1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用六元环一步构建七元环合成5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的方法。方法简单，并能够实现目标化合物的大量合成。

本发明所述的合成5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的方法，是以化合物（I）为原料，经过一步反应，实现了5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物（II）的合成。具体步骤为：将4-（羟基甲基）奎宁环衍生物与氟化试剂在常温的条件下反应，奎宁环的其中一个六元环发生重排得到七元环的氟取代产物，反应混合物再经过萃取、去除溶剂和浓缩，通过柱色谱分离或升华得到纯品5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物，合成路线为：

本发明所述5-氟-1-氮杂二环[3,2,2]壬烷及其衍生物的结构式为：