开发了用于制备具有不同长度或甲基的2-噻吩基和全氟化烷基的β-二酮的通用且稳健的合成方案。该方案适用于制备多克量的二酮，无需繁琐的纯化程序。此外，通过铜螯合物纯化二酮的已知方法得到了显着改善。
关键词： Claisen凝结; 铜螯合物; β-二酮; 全氟酯; 噻吩
经典的β-二酮已经研究了一个多世纪，毫无疑问，它们是d-和f-元素配位化学中最受欢迎的O，O-配体[1-3]。这些化合物被广泛用作溶剂 - 溶剂萃取工艺中的萃取剂[4]，用于制备化学气相沉积（CVD）技术的挥发性络合物[5,6]，合成发光化合物[7]，作为有机原料的起始原料和杂环化学[8,9]以及许多其他实际应用[10,11]。带有全氟化自由基的二酮对于设计基于镧系配位化合物的高效发光材料非常重要。由配体分子中的全氟化脂基团取代脂族基团导致由于抑制多声子非辐射弛豫而显着增加发光强度[7,12,13]。
在所有β-二酮中，噻吩的一种衍生物即2-噻吩基三氟丙酮（Htta，4,4,4-三氟-1-（2-噻吩基）丁-1,3-二酮）以工业规模生产并广泛使用。在核燃料分离循环中[14]。该化合物首先由Reid和Calvin于1950年[15]通过Claisen在NaOEt存在下在Et 2 O中缩合2-乙酰基噻吩和三氟乙酸乙酯而获得（方案1））。纯化过程费力，包括铜螯合物沉淀和随后的酸分解。之后，其他研究人员对该合成方案进行了大幅改进。对于该缩合，文献中描述了溶剂，碱和反应条件的不同组合的数量。例如，苯[16]中的t- BuOK，甲醇中的NaOMe [17]，Et 2 O中的NaH [18]，THF中的NaH [19]，Et 2 O中的NaOMe [20]或THF中的LiHMDS [21]经过测试。收益率从32％到87％不等。
在正在进行的项目中，我们需要合成一系列具有不同长度的全氟化侧链的2-噻吩基二酮。在这里，我们打算报告一种用于制备带有2-噻吩基和各种线性全氟化（C 2 -C 8）取代基的新β-二酮的通用且稳健的实用方法。该方法也适用于合成1-（2-噻吩基）丁烷-1,3-二酮及其类似物。
在所有实验中，使用无水Et 2 O作为溶剂，羰基化合物的初始浓度为0.2mol / L. 选择七氟丁酸甲酯（2）作为酯，因为相应的β-二酮3b是已知的并且凝固材料是容易获得的。所有实验均使用约5mmol化合物进行。试剂的比例为1：1（酮与酯），而施加1至2.5当量的碱。试剂混合的顺序也很重要。结果发现，尽管Prabhu建议[25]，但由于酮的显着变暗和自缩合，应避免在不存在酯（变种A）的情况下将2-乙酰基噻吩与碱混合[25]。。如果首先将全氟羧酸的酯加入到碱（变体B）中，或者将酯和酮的混合物逐滴加入到碱的悬浮液（变体C）中，则获得相似产率的β-二酮。后一种方式是优选的，因为可以容易地控制反应。添加过程中反应温度应保持在+ 5°C以下。为了完成反应，需要在室温下短时间回流（2-3小时）或搅拌反应混合物过夜。
在实验室中通过将金属钠溶解在过量无水乙醇（MeOH或EtOH）中，然后在减压下蒸发所得溶液（旋转蒸发器，60℃，5托）来制备高活性醇盐。将残余物在干燥的Ar气氛中粉碎，并在0.05托和60℃下干燥至少5小时。
醇盐的质量显着影响β-二酮的产率，而化学计量则不那么显着。使用商业NaOMe或NaOEt从新打开的金属罐中获得最佳结果，而旧样品的反应性低得多。我们相信在环境条件下储存期间会发生醇盐的缓慢降解。然而，这些醇盐样品仍然适用于除2-乙酰基噻吩的Claisen缩合之外的许多反应。
存储时醇钠的降解和作为碱性催化剂的活性测定的问题非常复杂。开发了一些分析方法来测量NaOR和NaOH的浓度。它们包括用改良的Karl Fisher试剂进行电位滴定[26]，用α-santonin分光光度法测定NaOR [27]，测定醇盐的温度[28]和其他一些特殊技术。不幸的是，这些方法对于普通的合成实验室来说太费力了。在Henne等人的开创性工作中提到了乙醇钠质量对氟化β-二酮产率的影响。关于全氟化酯的Claisen缩合[29]。
由于活性醇盐的制备麻烦且使用商业试剂产率不稳定，因此测试NaH作为替代碱。初步结果与使用最活跃的NaOMe或NaOEt样品获得的结果相当。进行反应条件的优化以获得更好和稳定的β-二酮产率。
由于二酮的钠盐在该溶剂中的低沸点，高挥发性和低溶解度，二乙醚不是该反应的首选溶剂。就NaH也不溶于有机溶剂而言，反应介质一直是不均匀的，并且强烈的泡腾使得反应不安全且难以控制。我们发现THF是更合适的溶剂。THF的其他优点包括其与2-乙酰基噻吩和甚至长链全氟化酯的高度混溶性，以及烯醇化钠在其中的高溶解度。这一事实使得在缩合完成后获得均相反应混合物成为可能。发现酮，酯和NaH的最佳摩尔比为1：1：2。多余的NaH充当酒精和水清除剂，从而使合成协议更加健壮。商业NaH以相对安全的60％分散在矿物油中的形式提供。虽然其他研究人员建议以天然形式使用这种分散体[18,19,25]，我们发现在合成之前应该去除矿物油。优化实验的结果总结在表1中。
最安全的除油方法是直接在反应烧瓶中通过倾析洗涤氢化钠。该程序必须在干燥的氩气覆盖下进行，NaH必须用无水溶剂永久润湿。
用两份己烷（每份约50mL用于4g悬浮液）和一份THF洗涤通常就足够了。洗涤不影响产率或反应过程，但显着促进纯化过程。
如果将羰基化合物的THF溶液缓慢滴加到NaH的THF悬浮液中，同时将温度保持在+ 5℃以下，则获得最佳结果。完成缩合后，反应混合物应在室温下保持5-10小时，因为其他研究人员推荐的长时间回流[19,25]，显着降低了β-二酮的产率和纯度。
与NaH的缩合具有诱导期，并且经过一段时间后，由于反应的自催化性质，它可能变得危险地剧烈。由于在反应过程中形成的醇盐充当催化剂[30]，在THF中的初始NaH悬浮液中加入少量（200-500μL）无水EtOH（在使用100mmol化合物的反应中）进行反应完全可控。如前所述，过量的NaH用于提高二酮的产率。在用酸水溶液处理反应混合物之前，必须小心地加入无水乙醇（MeOH或EtOH）使其分解。有了这个预防措施，整个合成程序是安全的。