3,3,3-三氟丙酸的合成及应用

背景及概述

3,3,3-三氟丙酸及其衍生物，包括3,3,3-三氟丙醛、3,3,3-三氟丙酸酯和3,3,3-三氟丙醇等是一类新型的含氟精细化学品，应用相当广泛。3,3,3-三氟丙酸是含氟医药、农药和聚合物合成的重要中间体，也是一种优良的催化剂，还是具有特殊用途的高级溶剂。

3,3,3-三氟丙酸的性质

3,3,3-三氟丙酸为无色、有毒、有腐蚀的液体，3,3,3-三氟丙酸能与水和各种有机溶剂互溶，此外氨基酸、多肽化合物和聚酯类高分子等在3,3,3-三氟丙酸中有很好的溶解性。由于3,3,3-三氟丙酸的CF3基团强吸电子性，使3,3,3-三氟丙酸呈现较强的酸性，其酸性与氢氟酸相当。

制备

3,3,3-三氟丙酸可经氢化锂铝或硼氢化钠还原成三氟丙醛或三氟丙醇，也可在Rh/C催化剂存在下加氢还原为三氟丙醇。在强碱条件下3,3,3-三氟丙酸的CF3基团不稳定，易发生水解反应，因此3,3,3-三氟丙酸无法由三氟丙酸酯在碱性条件下水解而得，但可在酸性条件下水解制备。3,3,3-三氟丙酸的锂盐在格式试剂存在下可降解成单氟烯酸，单氟烯酸是一种重要的单氟中间体[1]，3,3,3-三氟丙酸其合成反应式如下图：

图1 3,3,3-三氟丙酸的合成反应式

应用

三氟甲基合成砌块

近年来，由含氟砌块合成含氟化合物有了很大的发展，尤其是含CF3基团的砌块，因其具有强大的亲脂性、重要的生理活性、难以直接氟化获得的特点，因而在含氟砌块中具有特殊的意义。含氟有机化合物深受国内外研究人员的关注，已经被广泛应用于医药、材料、农药等领域。3,3,3-三氟丙酸及其衍生物作为一类新型的三氟甲基合成砌块在含氟化合物的合成研究中成为热点，在含氟医药、农药和聚合物的合成中得到越来越多的应用。

反应催化剂

3,3,3-三氟丙酸是具有较强酸性的有机酸，以3,3,3-三氟丙酸作催化剂可以应用于许多反应，如芳族化合物的烷基化、酰基化、烯烃的聚合和调聚反应等。专利文献报道了在金属锌粉和3,3,3-三氟丙酸的混合催化剂存在下，对主链是苯环的聚合物进行高效的氯甲基化接枝，可进一步合成聚合物阴离子交换膜。另有专利文献则报道了在3,3,3-三氟丙酸阴离子催化剂存在下，多异氰酸酯的异氰酸酯基团三聚合成聚异氰酸酯，聚异氰酸酯是制备聚氨酯朔料和聚氨酯涂料中非常有用的原材料[1]。3,3,3-三氟丙酸也可用于羟基和氨基的官能团保护，由于酰化反应可在温和条件下完成，而生成的酯或酰胺又很容易用水或醇处理而使三氟丙酰基离去，这在碳水化合物和核酸化学研究中有着非常重要的应用。

特殊溶剂

3,3,3-三氟丙酸具有强大的亲脂性和较强的酸性，能满足某些对亲脂性和酸性都有要求的特殊情况。有专利报道了将3,3,3-三氟丙酸加入到液-质连用色谱的流动相中，提升了色谱对缩氨酸、碱性药物分子分析的兼容性和灵敏性。还有专利则报道将聚酯聚合物溶解于3,3,3-三氟丙酸中，借助氟的核磁共振可分析聚合物中的乙烯基端的浓度。

结语

目前，我国对含氟羧酸类化合物的开发主要集中于三氟乙酸、三氟乙酸酯和三氟乙醛等，而对于3,3,3-三氟丙酸、3,3,3-三氟丙酸酯和3,3,3-三氟丙醛等新型含三氟甲基羧酸类化合物的研究仍处于空白，制约着我国含氟脂肪族化学品的进一步发展。3,3,3-三氟丙酸及其衍生物主要应用于医药、农药和聚合物领域，作为催化剂和特殊溶剂也已有一定的应用，预计今后其用途将不断扩大。

参考文献

[1] EP2006274 A1, 2008 ;