[发明专利]一种全氘代的顺式-1,2,3,4-四氟环戊烷及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种全氘代的顺式‑1,2,3,4‑四氟环戊烷及其制备方法。本发明使用双环戊二烯为原料，重水为氘源，首次制备出了具有强极性的全氘代顺式‑1,2,3,4‑四氟环戊烷分子，生产方法合理、科学，产物纯度高，为后续的化学、物理性能的研究提供了高纯度样品。

技术领域

本发明属于化合物制备领域，尤其是一种新型的全氘代含氟有机化合物及其制备方法。

背景技术

含氟有机化合物因其优异的亲油性、代谢稳定性和生物利用度在医药、农用化学品和材料等领域有着广泛的运用。其中，具有强极性的有机氟脂肪族化合物在性能材料(例如用于显示器的液晶)和用于电气设备的压电材料(例如致动器)中特别受关注。本实验室前期已制备出了一种强极性的全顺式-1,2,3,4-四氟环戊烷分子，该分子的计算偶极矩有4.9Debye(Chem.Commun.,2016,52,5116-5119)。虽然该分子极性较大，但通过引入更多C-F键同时控制立体化学来获得高极性脂肪族分子是一项合成挑战，因此寻找增加此类化合物极性的简单替代方法仍具有很大的吸引力。

氘作为氢的稳定同位素，由于C-D键更低的零点势能已被广泛应用于探究有机反应机理和揭示药物的吸收,分布,代谢和排泄过程。然而，利用C-D键比C-H键更短(短大概)这一性质，制备出具有强极性的全氘代顺式含氟分子还未见报导。此外，对这类同时具有氘原子和氟原子的特殊化合物的性质研究也将为这类新型分子在材料、医药领域的运用奠定基础。因此，制备全氘代含氟有机化合物具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全氘代的顺式-1,2,3,4-四氟环戊烷的制备方法，本发明首次合成并纯化该化合物，因此能够对其进行进一步的实验或开发使用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种化合物，为以下化合物中的任意一种：

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本发明还提供上述化合物3的制备方法，包括如下步骤：

(1)将环戊二烯和Me₂SO(DMSO)加入到NaOD(重氢氧化钠)与D₂O的混合溶液中，剧烈搅拌后静置分层；

(2)取上层液，注入另一个含NaOD、D₂O和Me₂SO混合溶液的容器中，剧烈搅拌后静置分层；

(3)重复步骤(2)若干次，直到环戊二烯的氘化率99％，即得全氘代环戊二烯(化合物3)。

进一步地，上述步骤(2)反应温度为0±5℃，更加优选0℃。

本发明还提供上述化合物4的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在-70～-90℃，优选-70～-80℃，进一步优选-78℃的条件将臭氧鼓泡通入到含有亚磷酸三苯酯的干燥二氯甲烷溶液中，当观察到过量臭氧呈蓝色时，向溶液中通入氧气，维持反应条件直到蓝色完全消失；

(2)将溶液升温至-20～-40℃，进一步优选-30℃，搅拌，然后再次冷却至-70～-90℃，加入全氘代环戊二烯(化合物3)，保温搅拌0.5～2h，优选1h；

(3)向步骤(2)所得溶液中快速加入含有RuCl₂(PPh₃)₃的二氯甲烷溶液，将反应混合物在-70～-90℃，优选-70～-80℃，进一步优选-78℃下搅拌0.5～2h，在-30～50℃，进一步优选-40℃下搅拌0.5～2h，最后在-20～30℃，进一步优选-25℃条件下搅拌0.5～2h；

(4)减压除去溶剂，深棕色残余物经柱层析得到棕色油状产物即为全氘代二环氧环戊烷(化合物4)。