Dietilaminosulfur trifluoruro, comúnmente abreviado como Dast, CAS 38078-09-0, fórmula molecular C4H10F3NS, es un líquido amarillo parduzco. Soluble en la mayoría de los solventes orgánicos no polares, típicamente utilizados para CH2CL2, CHCL3 y CCL4. Es un reactivo fluorante ampliamente utilizado en sintetización orgánica. Pertenece a la familia trifluoruro de azufre (dialkylamino). Dast es un reactivo de fluoración nucleofílica que puede convertir compuestos hidroxilo en compuestos monofluorados y aldehídos y cetonas en compuestos difluorados, pero es ineficaz contra grupos carbonilo de ácidos carboxílicos y sus derivadas.
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Fórmula química |
C4H10F3NS |
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Masa exacta |
161 |
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Peso molecular |
161 |
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m/z |
161 (100.0%), 163 (4.5%), 162 (4.3%) |
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Análisis elemental |
C, 29.81; H, 6.25; F, 35.36; N, 8.69; S, 19.89 |
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La dietilamina N- (trimetilsilil) se dejó caer lentamente en el líquido excesivamente enfriado SF4. Después de la reacción, se eliminaron el SF4 restante y el subproducto TMSF, y se obtuvo trifluoruro de sulfuros dietilamino con alta pureza sin destilación de vacío. La tecnología existente anterior es la síntesis de laboratorio de Dast, que requiere alta pureza y baja producción, mientras que la producción industrial a gran escala no requiere alta pureza, pero requiere una alta producción (producción por encima del nivel de kilogramo), por lo que este método no puede usarse para la producción a gran escala de DAST.
Uso 1:Dietilaminosulfur trifluoruro(Dast), como un reactivo eficiente de fluoración nucleofílica, es fácil de obtener, y debido a sus propiedades únicas en la activación de hidroxilo, carbonilo y otros aspectos, se usa ampliamente en reacciones químicas orgánicas.
Uso 2: Los fluoruros orgánicos tienen aplicaciones amplias en biomedicina.
Uso 3: El trifluoruro de azufre dietilamino (DAST) se usa como agente fluorante y agente fluorante de fármacos anticancerígenos. Por ejemplo, reacciona con el alcohol para obtener fluoroalcanos correspondientes; Reacción con cloruro de acilo para obtener fluoruro de acilo correspondiente; Reacciona con aldehído o cetona para obtener difluoruro gemelo; Con sulfóxido, el fluorosulfuro se oxida con ácido percllorobenzoico para obtener - fluorosulfóxido.
Reacción de cloración: Dast puede convertir los alcoholes primarios en fluoruros correspondientes en condiciones muy suaves. Por lo general, se alimente a - 78 ° C para inhibir el proceso exotérmico inicial, y luego deje que la reacción aumente automáticamente a la temperatura ambiente por un momento (Ecuación 1). Aunque la reacción secundaria de alcohol también se alimenta a - 78 ° C, para promover la reacción, generalmente debe calentarse o reflugar en CH2CL2 durante mucho tiempo (Fórmula 2, Fórmula 3). En la mayoría de los casos, el rendimiento de productos fluorados está en un nivel medio, pero la reacción tiene una alta selectividad química, que es adecuada para la fluoración selectiva de moléculas multifuncionales. En casi las mismas condiciones que la fluoración de los alcoholes, Dast puede convertir aldehídos y cetonas en fluoruros correspondientes. En contraste, su temperatura de reacción es más alta que la del alcohol; Las condiciones de reacción de los aldehídos son más suaves que las cetonas. Por ejemplo, los aldehídos se pueden tratar con DAST a baja temperatura o temperatura ambiente para obtener los fluoruros correspondientes (Fórmula 4, Fórmula 5). Sin embargo, las cetonas deben calentarse con DAST durante mucho tiempo para producir el difluoruro correspondiente (Fórmula 6).
El trifluoruro de azufre dietilamina (DAST), con la fórmula química C4H10F3NS, es un reactivo fluorante comúnmente utilizado que juega un papel importante en varios campos, como la sintetsis orgánica, la investigación y el desarrollo farmacéutico, y la ciencia de los materiales.
1,
Reacción de fluoración
Alcohol hydroxyl fluoruro
Dast puede convertir el alcohol grupos hidroxilo en compuestos fluorados correspondientes. En la sintetización orgánica, los compuestos de alcohol son más comunes. A través del efecto de fluoración de Dast, los átomos de fluorina se pueden introducir en la molécula, cambiando así sus propiedades físicas y químicas. Por ejemplo, en la sintetización de drogas, la introducción de átomos de flúor en los intermedios de alcohol puede mejorar la actividad de los medicamentos, la estabilidad metabólica o alterar sus propiedades farmacocinéticas. El mecanismo de reacción es que DAST primero forma un estado intermedio con el grupo hidroxilo de alcohol y genera una molécula de fluoruro de hidrógeno. Luego, el anión fluoruro ataca nucleofílicamente el átomo de carbono hidroxilo a través de SN1 o SN2, generando un compuesto monofluorado. Los alcoholes grasos y aromáticos primarios, secundarios y terciarios pueden convertirse de manera eficiente en compuestos de flúor correspondientes. La reacción generalmente utiliza solventes como diclorometano y monofluorotrichlorometano, y la sustitución de grupos hidroxilo generalmente se lleva a cabo a temperaturas más bajas (como -78 grados).
Fluoración de aldehídos y cetonas
Dietilaminosulfur trifluoruropuede convertir aldehídos y cetonas en compuestos de difluoro. Los aldehídos y las cetonas son grupos funcionales importantes en la sintetización orgánica, y convertirlos en compuestos de difluoro puede sintetizar moléculas orgánicas con propiedades especiales.
Estos compuestos de difluoro pueden tener aplicaciones potenciales en campos como la ciencia de los materiales y el desarrollo de fármacos. Por ejemplo, la introducción de grupos funcionales difluoro puede regular la estructura electrónica y la configuración espacial de las moléculas al sintetizar materiales con propiedades ópticas o eléctricas específicas. En la reacción, la sustitución de los grupos carbonilo generalmente se lleva a cabo en 0 grados -40 grados.
Fluoración de otros grupos funcionales
Dast también puede reaccionar con cloruros de acilo para obtener fluoruros de acilo correspondientes, reaccionar con sulfóxidos para obtener - Fluorothioeters y luego oxidar con ácido clorobenzoico para obtener fluorosulfóxidos. Estos productos fluorados pueden servir como intermedios importantes en la sintetización orgánica para construir moléculas orgánicas más complejas. Por ejemplo, el fluoruro de acilo puede participar aún más en las reacciones de amidación para sintetizar varios compuestos de amida; Los fluorotioetios alfa y los fluorosulfóxidos alfa pueden usarse para sintetizar compuestos que contienen flúor que contienen azufre con una actividad biológica especial.
Síntesis de intermedios de drogas
Dast puede servir como un intermedio importante en la sintetización de fármacos. En el proceso de desarrollo de fármacos, es necesario sintetizar varios intermedios con estructuras y actividades específicas, y luego construir moléculas de fármacos objetivo a través de reacciones adicionales. Dast puede proporcionar una vía efectiva para la sintetsis de los intermedios de fármacos a través de su fluoración, sustitución y otras reacciones. Por ejemplo, en la sintetsis de ciertos fármacos anticancerígenos y antivirales, Dast puede introducir átomos de flúor o construir grupos funcionales específicos para sintetizar intermedios de fármacos con una actividad biológica potencial. Estos intermedios pueden optimizarse aún más para la estructura y examinar la actividad, lo que finalmente conduce al desarrollo de medicamentos con buena eficacia y seguridad.
Medicamentos anticancerígenos fluorados
Dast se usa como agente fluorante para fármacos anticancerígenos. En el desarrollo de fármacos anticancerígenos, la introducción de átomos de flúor en las moléculas de fármacos puede alterar las propiedades fisicoquímicas, las vías metabólicas y la actividad biológica de los medicamentos. La introducción de los átomos de fluorina puede mejorar la afinidad de unión entre los medicamentos y los objetivos, mejorar la estabilidad y la selectividad del fármaco, y así mejorar la actividad anticancerígena de los medicamentos. Por ejemplo, ciertos fármacos anticancerígenos que contienen flúor han demostrado una mejor eficacia y una menor toxicidad en los ensayos clínicos. Dast puede introducir eficientemente los átomos de flúor en las moléculas de fármacos anticancerígenos, proporcionando una herramienta poderosa para el desarrollo de fármacos anticancerígenos.
Síntesis de materiales optoelectrónicos
La estructura molecular de Dast tiene propiedades ópticas y eléctricas especiales, lo que la hace ampliamente aplicable en el campo de los materiales optoelectrónicos. Los materiales optoelectrónicos orgánicos con propiedades ópticas y eléctricas específicas se pueden sintetizar a través de reacciones de sintetización orgánica que involucran DAST. Por ejemplo, las moléculas orgánicas con fluorescencia, electroluminiscencia o propiedades ópticas no lineales se pueden sintetizar, que se pueden usar para preparar dispositivos optoelectrónicos como diodos emisores de luz orgánicos (OLED), células solares orgánicas e interruptores ópticos. En los dispositivos OLED, las moléculas orgánicas fluoradas con estructuras específicas se pueden usar como materiales luminiscentes o materiales de transporte de carga para mejorar la eficiencia, el brillo y la estabilidad luminosa del dispositivo.
Modificación del material funcional
Dast también se puede usar para modificar los materiales funcionales existentes. Al introducir átomos de flúor o grupos funcionales que contienen flúor en la estructura superficial o molecular de los materiales funcionales, se pueden alterar las propiedades de la superficie, la hidrofilia, la hidrofobicidad, la estabilidad química y otras propiedades de los materiales. Por ejemplo, en la modificación de los materiales de polímero, la introducción de los átomos de flúor puede mejorar la resistencia a la corrosión química, la resistencia a la intemperie y la baja energía superficial del polímero, lo que hace que el material del polímero tenga una mejor autoiminación y propiedades anti-adhesión. Estos materiales funcionales modificados tienen amplias perspectivas de aplicación en campos como aeroespacial, fabricación de automóviles y envases electrónicos.
Síntesis de pesticidas
En la sintetización de pesticidas, Dast se puede usar para sintetizar pesticidas fluorados con una actividad biológica especial. La introducción de los átomos de flúor puede alterar la estructura de las moléculas de pesticidas, mejorar su actividad contra las plagas, patógenos, etc., al tiempo que reduce su toxicidad a los organismos no objetivo. Por ejemplo, ciertos insecticidas y fungicidas que contienen flúor han mostrado mejores efectos de control y niveles de residuos más bajos en la producción agrícola, lo cual es de gran importancia para la protección del medio ambiente y la calidad y seguridad del producto agrícola. Dast proporciona un medio químico efectivo para sintetizar estos nuevos pesticidas fluorados.
Investigación académica
Dast es un reactivo importante en la investigación académica. Los investigadores pueden utilizar las diversas características de reacción de DAST para realizar investigaciones sobre la metodología de sintetización orgánica y explorar nuevas vías y mecanismos de reacción. Al estudiar la reacción Dast, podemos obtener una comprensión más profunda de la reactividad y la selectividad de las moléculas orgánicas, proporcionando una base teórica para el desarrollo de la química orgánica. Mientras tanto,Dietilaminosulfur trifluoruroTambién se puede utilizar para sintetizar moléculas orgánicas con estructuras y propiedades especiales, proporcionando muestras y compuestos modelo para investigaciones en disciplinas como la química física y la bioquímica.
Dietilaminosulfur trifluoruroes un reactivo de fluoración nucleófilo importante. Su función central es convertir grupos funcionales como hidroxilo y carbonilo en derivados fluorados a través de reacciones selectivas de fluoración, y se usa ampliamente en los campos de la medicina, los pesticidas y la ciencia de los materiales. Lo siguiente se explicará a partir de cuatro aspectos: tipo de reacción, condiciones de funcionamiento, campos de aplicación y regulaciones de seguridad.
Tipos de reacción típicos y condiciones de funcionamiento
Fluoración de los alcoholes
Dast puede convertir los alcoholes primarios y secundarios en monofluoruros, y las condiciones de reacción varían según el tipo de alcohol:
Alcoholes primarios:Los reactivos se agregan a -78 grados para suprimir la reacción exotérmica inicial, y luego la temperatura se eleva a temperatura ambiente para completar la reacción. Por ejemplo, convertir el n-butanol a 1-fluorobutano, el rendimiento puede alcanzar el 75% -85% cuando los reactivos se agregan a baja temperatura.
Alcoholes secundarios:Los reactivos deben agregarse a -78 grados, y luego a reflujo de diclorometano o calentados a 40-60 grados para promover la reacción. Por ejemplo, la fluoración del ciclohexanol requiere reflujo durante 6 horas, con un rendimiento de aproximadamente 60%-70%.
Punto clave:El control de la temperatura puede reducir el riesgo de racemización y es adecuado para la síntesis de moléculas quirales.
Dihidrofluorinación de aldehídos y cetonas
Dast convierte aldehídos y cetonas en dihaluros, y la temperatura de reacción está relacionada con la actividad del sustrato:
Aldehído:La reacción se puede completar a baja temperatura (0 grados a temperatura ambiente). Por ejemplo, el tratamiento de benzaldehído con Dast produce benzodifluorometil cetona con un rendimiento del 90%.
Ketone:Debe calentarse a 50-80 grados o el tiempo de reacción debe extenderse. Por ejemplo, la fluoración de ciclohexanona requiere una reacción a 50 grados durante 12 horas, con un rendimiento de aproximadamente el 70%.
Punto clave:Las cetonas tienen una reactividad menor que los aldehídos, y el tiempo de temperatura y reacción debe optimizarse.
Aminación de derivados de ácido carboxílico
Investigaciones recientes han desarrollado una estrategia de síntesis mediada por Dast para la formación de amida sin una base:
Condiciones:En el diclorometano, los reactivos de la igual cantidad molar de ácido carboxílico, amina y DAST se reaccionan a temperatura ambiente.
Ventajas:Aplicable a la fluoración de los ácidos alifáticos/aril carboxílicos y las aminas primarias, secundarias y deficientes en electrones, aplicadas con éxito a la modificación tardía de medicamentos comerciales como leflunomuro e ilicizina.
Caso:Las acilamidas se forman a partir de ácidos grasos y anilina bajo catálisis Dast, con un rendimiento del 85%-90%, y no se requiere separación intermedia.
Áreas de aplicación y ejemplos
Síntesis intermedia farmacéutica
Dast es una herramienta sintética clave para los medicamentos fluorados:
Antidepressantes: la fluoración de la cadena lateral de la fluoxetina (Prozac) se basa en Dast, introduciendo átomos de fluoración a través de la fluoración de los alcoholes para mejorar la solubilidad lipídica y la penetración de la barrera hematoencefálica del medicamento.
Medicamentos antivirales: Dast se usa para la dihidrofluorinación de cetonas en la síntesis de lopinavir, lo que mejora la estabilidad de la molécula.
Modificación de componentes activos de pesticidas
La introducción de los átomos de fluorina puede mejorar significativamente la actividad biológica de los pesticidas:
Herbicidas: reemplazar el grupo hidroxilo de herbicidas de ácido fenoxiacético con flúor puede reducir la tasa de degradación en el suelo y prolongar la eficacia.
Insecticidas: la fluoración mediada por Dast de aldehídos y cetonas puede generar piretroides fluorados, aumentando la toxicidad al sistema nervioso de insectos en un 30%-50%.
Funcionalización en la ciencia de los materiales
Dast se usa para preparar materiales funcionales fluorados:
Materiales de cristal líquido: al fluorar derivados de ciclohexano, se puede regular la temperatura de transición de fase y la anisotropía dieléctrica de los cristales líquidos.
Tensioactivos: la introducción de las cadenas de alquilo fluoradas puede reducir la tensión superficial y mejorar las propiedades de humectación.
Procedimientos operativos de seguridad y requisitos de almacenamiento
Control de seguridad de reacción
Requisitos de ventilación: todas las operaciones deben realizarse en una capucha de humo para evitar inhalar vapor Dast (punto de ebullición de 30-32 grados).
Control de temperatura: la fluoración de los alcoholes requiere usar un baño de baja temperatura (-78 grados) para evitar que la reacción se salga de control.
Selección de solventes: use preferentemente solventes no polares como diclorometano y cloroformo, evitando mezclar con agua o alcoholes.
Equipo de protección personal
Ropa protectora: use abrigos de laboratorio resistentes a los químicos, guantes (goma de nitrilo o alcohol polivinílico) y gafas.
Protección respiratoria: use un recipiente de filtro de vapor orgánico cuando la ventilación sea insuficiente.
Almacenamiento y eliminación de desechos
Condiciones de almacenamiento: almacene sellado en un entorno de 2-8 grados, lleno de argón para prevenir la oxidación y mantenerse alejados de las fuentes de calor y las fuentes de incendios.
Disposición de residuos: Dast Waste Liquid necesita ser neutralizado con una solución alcalina y confiar a una institución profesional para el manejo, y no debe ser dado de alta directamente.
Instrucciones de desarrollo futuras
Proceso químico verde
Desarrolle sistemas de fluoración reciclable y baja toxicidad, como la reacción catalítica DAST en líquidos iónicos, para reducir el uso de solventes y la generación de desechos.
Nuevo desarrollo de reacción
Explore las reacciones de DAST en condiciones fotocatalíticas o electroquímicas para expandir su alcance de aplicación a la síntesis de moléculas complejas.
Tecnología de escala industrial
Optimice el diseño de reactores de flujo continuo para mejorar la eficiencia y la seguridad de las reacciones DAST en la producción a gran escala.
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