一种由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法[发明专利]

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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710452800.0
(22)申请日 2017.06.15
(71)申请人 浙江师范大学
地址 321004 浙江省金华市迎宾大道688号
(72)发明人 张磊 孙艳 李晓锦 赵伟钊 
黄鑫 彭勃 
(74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限
公司 33224
代理人 胡红娟
(51)Int.Cl.
C07C 381/12(2006.01)
C07D 335/16(2006.01)
(54)发明名称
一种由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓
盐的方法
(57)摘要
本发明公开了一种由二芳基硫醚芳基化制
备三芳基硫鎓盐的方法,具体为:在含氟促进剂
存在下,二芳基硫醚与芳炔前体在溶剂中进行反
应,合成三芳基硫鎓盐。

该方法所用原料价廉易
得,避免了传统方法中碱性过强,反应条件要求
严格,反应底物受到限制的缺点。

该方法反应条
件温和、底物适用范围广、选择性好、收率高、产
物易分离、
操作简单。

权利要求书1页 说明书8页CN 109134332 A 2019.01.04
C N 109134332
A
1.一种由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,在含氟促进剂存在下,结构式(Ⅰ)所示的芳炔前体与结构式(Ⅱ)所示的二芳基硫醚在溶剂中进行反应,合成结构式(Ⅲ)所示的三芳基硫鎓盐,
该反应的通式如下:
其中,R选自氢、烷基、烷氧基、卤素或芳基;Ar 1,Ar 2分别独立地选自含R 1的苯基或含R 2的芳基醚,R 1为氢、羟基、烷基、烷氧基或卤素,R 2为酮羰基、酯基或氰基。

2.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,芳炔前体、二芳基硫醚和含氟促进剂的投料摩尔比为1~6:1:1~10。

3.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述含氟促进剂为四丁基氟化铵、氟化钾和氟化铯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述含氟促进剂为氟化钾或氟化铯。

5.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述溶剂为二氯甲烷、1,4-二氧六环、甲苯、四氢呋喃和乙腈中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述溶剂为乙腈。

7.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述反应的温度为0~50℃。

8.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述反应的温度为25~50℃。

9.根据权利要求1所述的由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,其特征在于,所述反应的时间为1~72h。

权 利 要 求 书1/1页CN 109134332 A
一种由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法
技术领域
[0001]本发明属于有机化学合成领域,特别涉及一种制备三芳基硫鎓盐的新方法。

背景技术
[0002]三芳基硫鎓盐是一种独特的四价硫化合物,其在紫外条件下具有很好的提供质子的能力使得他们在聚合反应和光刻过程中作为光引发剂。

它能溶于绝大多数阳离子聚合的单体中。

其引发速度虽然没有其它阳离子光引发剂快,但却具有最高的热稳定性,光引发性能也较好。

[0003]三芳基硫鎓盐广泛应用在油墨、金属涂料、粘合剂等多个领域。

同时三芳基硫鎓盐是一类重要的有机化合物,常作为光引发剂被广泛应用于聚合反应和平面印刷技术。

它具有很多优点:生产速率快、成本低、效率高、产品具有稳定的性能、对环境污染小、能量消耗低。

[0004]目前,报道的三芳基硫鎓盐的合成方法主要有以下三种:
[0005](1)芳基格氏试剂对二芳基亚砜的亲核加成,如(J o u r n a l of O rg a n i c Chemistry.1998,53:5571;Synthesis.2004,10:1648.),该反应具有格氏试剂不易制备,碱性过强,对无水无氧条件要求苛刻,导致反应的底物范围受到限制;
[0006](2)二芳基碘鎓盐对二芳基硫醚的芳基化,如(Org.Lett.2014,16:6382;
C h e m.C o m m u n.2009,827-829.),此反应存在二芳基碘正离子不易制备;如(Adv.Synth.Catal.2007,349,2610;.Chem.2008,73,4602;Synlett.2008,592),该反应必须是富电子的硫醚,并且反应温度较高的缺点;如(凌华招,谢川.合成化学,2006,14 (2):170-171.),此反应以硝基苯为起始原料合成三芳基硫鎓盐,原子的利用率很低,不符合绿色化学的要求;
[0007](3)强亲电试剂活化芳基亚砜与富电子芳烃的傅克芳基化,如(Eur.Pat.Appl.2000,19:972761),但此方法必须要求强的亲电试剂存在,并且在较低温度下活化亚砜,底物拓展范围有限。

发明内容
[0008]为了克服现有技术中存在的缺陷,本发明提供了一种制备三芳基硫鎓盐的新方法,该方法具有反应条件温和、底物适用范围广、选择性好,收率高、产物易分离、操作简单等优点。

[0009]一种由二芳基硫醚芳基化制备三芳基硫鎓盐的方法,在含氟促进剂存在下,结构式(Ⅰ)所示的芳炔前体与结构式(Ⅱ)所示的二芳基硫醚在溶剂中进行反应,合成结构式(Ⅲ)所示的三芳基硫鎓盐,该反应的通式如下:
[0010]
[0011]其中,R选自氢、烷基、烷氧基、卤素或芳基;Ar1,Ar2分别独立地选自含R1的苯基或含R2的芳基醚,R1为氢、羟基、烷基、烷氧基或卤素,R2为酮羰基、酯基或氰基。

[0012]所述反应的机理如下所示:
[0013]
[0014]如上述反应式所示,芳炔前体在含氟促进剂的作用下形成芳炔中间体;该芳炔中间体与二芳基硫醚进行亲核反应得到含苯负离子的三芳基硫翁盐中间体;此中间体进一步夺取溶剂中的质子(此处以乙腈为例)得到最终产物III。

[0015]进一步地,芳炔前体、二芳基硫醚和含氟促进剂的投料摩尔比为1~6:1:1~10。

作为优选,芳炔前体、二芳基硫醚和含氟促进剂的投料摩尔比为3:1:2~4。

[0016]所述含氟促进剂为四丁基氟化铵、氟化钾和氟化铯中的一种或几种。

作为优选,所述含氟促进剂为氟化钾或氟化铯,此类无机盐氟负离子不含有机官能团,反应中副产物较少。

[0017]优选地,所述含氟促进剂分批加入反应体系,可以有效减缓中间体苯炔生成的速度,提高苯炔的利用率,进而可以提高反应的产率。

[0018]所述溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲苯和乙腈中的一种或几种的混合物;作为优选,所述溶剂为乙腈,乙腈能够较好的溶解含氟促进剂。

[0019]所述反应的温度为0~50℃。

[0020]所述反应的时间为1~72h,作为优选,所述反应的时间为24~36h。

[0021]与现有方法相比,本发明方法通过二芳基硫醚与芳炔前体温和条件下合成三芳基硫鎓盐,其优势在于:
[0022](1)本方法反应条件温和、底物适用范围广、选择性好、收率高、产物易分离、操作简单;
[0023](2)本方法所用原料价廉易得,避免了传统方法中碱性过强,反应条件要求严格,反应底物受到限制的缺点;
[0024](3)芳炔前体与二芳基硫醚反应,能够制备化学稳定的三芳基硫鎓盐,为这一类化合物的合成提供新的反应策略。

具体实施方式
[0025]实施例1
[0026]
[0027]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入二苯基硫醚55.9mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(268.5mg,0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是90%。

[0028]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.70-7.66(m,3H),7.65-7.55(m,12H)。

[0029]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ134.4,131.3,130.7,123.8,120.5(q,J=323.1Hz, TfO-)。

[0030]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.0。

[0031]IR(neat):3089,3062,1474,1447,1258,1223,1148,1066,1030,996,840,752, 681,636cm-1。

[0032]HRMS:calculated for C18H15S+([M-TfO-]+):263.0895;found:263.0883。

[0033]实施例2
[0034]与实施例1的区别仅在于氟化铯一次性加入,目标产物的收率为67%。

[0035]实施例3
[0036]与实施例1的区别在于,氟化铯(0.6mmol)一次性加入,2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐的加入量为0.3mmol,目标产物的收率为33%。

[0037]实施例4
[0038]与实施例1的区别仅在于含氟促进剂为0.6mmol的四丁基氟化铵,反应溶剂为四氢呋喃,目标产物的收率为3%。

[0039]实施例5
[0040]与实施例1的区别仅在于反应溶剂为1,4-二氧六环,在该反应条件下,苯炔前体被分解,无法得到目标产物。

[0041]实施例6
[0042]与实施例1的区别仅在于反应溶剂为乙腈/甲苯(v/v=3:1),目标产物的收率为28%。

[0043]实施例7
[0044]与实施例1的区别仅在于反应溶剂为四氢呋喃,在该反应条件下,无法得到目标产物。

[0045]实施例8
[0046]与实施例1的区别仅在于含氟促进剂为0.6mmol的氟化钾,同时加入0.6mmol的18-冠-6,目标产物的收率为5%。

[0047]实施例9
[0048]与实施例1的区别仅在于反应温度为0℃,目标产物的收率为34%。

[0049]实施例10
[0050]与实施例1的区别仅在于反应温度为50℃,目标产物的收率为21%。

[0051]实施例11
[0052]
[0053]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入4,4'-二甲氧基-二苯基硫醚73.9mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(268.5mg,0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是98%。

[0054]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.71-7.66(m,1H),7.65-7.62(m,6H),7.58-7.55(m,2H), 7.17-7.14(m,4H),3.86(s,6H)。

[0055]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ164.5,133.9,133.1,131.3,129.9,126.2,120.9(q,J=324.7Hz,TfO--),117.2,113.9,56.1。

[0056]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.1。

[0057]IR(neat):3056,2976,2941,1588,1574,1493,1259,1223,1176,1147,1073,1029, 827,761,688,635cm-1。

[0058]HRMS:calculated for C20H19O2S+([M-TfO-]+):323.1106;found:323.1103。

[0059]实施例12
[0060]
[0061]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入4-甲基-4'-氯-二苯基硫醚70.4mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(268.5mg,0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是83%。

[0062]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.76-7.66(m,7H),7.65-7.60(m,4H),7.49(d,J=8.1Hz, 2H),2.45(s,3H)。

[0063]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ146.6,141.6,134.6,132.5,132.4,131.8,131.7, 131.1,130.9,124.4,123.1,120.8(q,J=320.9Hz,TfO-),120.2,21.6。

[0064]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.1。

[0065]IR(neat):3088,3067,2926,1590,1477,1447,1258,1155,1029,745,638cm-1。

[0066]HRMS:calculated for C19H16ClS+([M-TfO-]+):311.0661;found:311.0660。

[0067]实施例13
[0068]
[0069]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入4-氟-二苯基硫醚61.3mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(268.5mg,0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是75%。

[0070]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.87-7.82(m,2H),7.77-7.73(m,2H),7.72-7.67(m,8H), 7.41-7.35(m,2H)。

[0071]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ166.2(d,J=259.7Hz),134.7,134.3,134.2,131.7, 130.9,124.3,120.8(q,J=320.9Hz,TfO-),119.3(d,J=24.2Hz)。

[0072]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.1,-100.3。

[0073]IR(neat):3097,3066,1588,1492,1473,1261,1223,1147,1030,746,680,636cm-1。

[0074]HRMS:calculated for C18H14FS+([M-TfO-]+):281.0800;found:281.0790。

[0075]实施例14
[0076]
[0077]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入噻吨酮63.6mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(268.5mg,0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是92%。

[0078]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ8.44(d,J=6.9Hz,2H),7.82(d,J=6.9Hz,2H),7.51-7.28(m,6H),7.12(br s,1H),6.96(d,J=6.9Hz,2H)。

[0079]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ153.5,142.2,132.2,130.4,129.3,129.2,128.2, 126.8,122.8,120.7(q,J=320.9Hz,TfO-),117.9,84.5。

[0080]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.0。

[0081]IR(neat):3072,2966,2358,1598,1488,1447,1250,1222,1160,1140,1026,750, 635.cm-1。

[0082]HRMS:calculated for C19H13OS+([M-TfO-]+):289.0687;found:289.0682. [0083]实施例15
[0084]
[0085]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入4,4'-二氰甲氧基二苯基硫醚89mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(268.5mg,0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是39%。

[0086]1H NMR(600MHz,CDCl3)δ:7.79-7.75(m,1H),7.72-7.68(m,6H),7.64-7.61(m,2H), 7.35-7.31(m,4H),4.96(s,4H)。

[0087]13C NMR(151MHz,CDCl3)δ:161.3,134.6,133.4,131.7,130.4,125.1,118.2, 116.4,114.2,53.77.Carbon of triflate anion cannot be found。

[0088]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.2。

[0089]IR(neat):3026,2919,2849,2232,1602,1493,1452,1261,1156,1029,966,911, 759,699,636cm-1。

[0090]HRMS:calculated for C22H17N2O2S+([M-TfO-]+):373.1011;found:373.1010。

[0091]实施例16
[0092]
[0093]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯273.4mg(1.8mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(6mL),然后加入4,4'-二羟基二苯硫醚65.5mg(0.3mmol),最后加入2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐(537mg,1.8mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是77%。

[0094]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.73-7.66(m,9H),7.43-7.38(m,4H),7.25-7.22(m,2H), 7.18-7.14(m,4H),7.08-7.04(m,4H)。

[0095]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ163.4,154.0,134.2,133.3,131.5,130.4,125.8, 125.7,120.8(q,J=320.1Hz,TfO-),120.7,119.6,116.0。

[0096]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.1。

[0097]IR(neat):3093,3063,1575,1483,1245,1167,1071,1029,869,755,694,637cm-1。

[0098]HRMS:calculated for C30H23O2S+([M-TfO-]+):447.1418;found:4447.1405。

[0099]实施例17
[0100]
[0101]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入二苯基硫醚55.9mg(0.3mmol),最后加入3-甲氧基-2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐295.5mg(0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是59%。

[0102]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.78-7.72(m,2H),7.71-7.67(m,8H),7.57(t,J=8.2Hz, 1H),7.28(t,J=2.1Hz,1H),7.24(dd,J=8.3,2.2Hz,1H),7.12(dd,J=7.9,1.3Hz,1H), 3.82(s,3H)。

[0103]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ161.4,134.7,132.4,131.6,131.0,125.0,124.1, 122.5,120.8,120.8(q,J=320.1Hz,TfO-),116.1,56.1。

[0104]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.1。

[0105]IR(neat):3070,2941,2834,1597,1488,1446,1328,1251,1160,1137,1026,795, 750,690,635cm-1。

[0106]HRMS:calculated for C19H17OS+([M-TfO-]+):293.1000;found:293.0989。

[0107]实施例18
[0108]
[0109]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入4,4'-二甲基二苯基硫醚64.3mg(0.3mmol),最后加入3-甲氧基-2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐295.5mg(0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱
滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是94%。

[0110]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.57-7.51(m,5H),7.46-7.44(m,4H),7.22-7.16(m,2H), 7.08-7.04(m,1H),3.80(s,3H),2.42(s,6H)。

[0111]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ161.3,146.1,132.3,132.2,130.8,125.8,122.0,120.8 (q,J=320.1Hz,TfO-),120.6,120.3,115.6,56.0,21.5。

[0112]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.2。

[0113]IR(neat):3070,2964,1592,1485,1451,1251,1222,1151,1027,754,695,636cm-1。

[0114]HRMS:calculated for C21H21OS+([M-TfO-]+):321.1313;found:321.1307。

[0115]实施例19
[0116]
[0117]室温下,在25mL的反应管内进行抽真空,换氮气三次,在氮气保护下加入氟化铯136.7mg(0.9mmol),(CsF在手套箱中称量,并且分三次加入反应体系),乙腈(3mL),然后加入4,4'-二甲基二苯基硫醚64.3mg(0.3mmol),最后加入4,5-二氟-2-(三甲基硅)苯基三氟甲烷磺酸盐295.5mg(0.9mmol),在25℃下进行反应。

用薄层色谱法跟踪反应进程,展开剂为体积比为15:1的二氯甲烷/甲醇,反应时间为36h,反应结束后,将反应物料通过柱层析短柱滤掉氟化铯,减压浓缩,通过柱层析法分离,得到目标产物,收率是43%。

[0118]1H NMR(600MHz,CDCl3):δ7.63-7.57(m,6H),7.55-7.51(m,1H),7.50-7.48(m,4H), 2.45(s,6H)。

[0119]13C NMR(151MHz,CDCl3):δ154.0(dd,J=262.7Hz,12.1Hz),151.3(dd,J=258.2Hz,14.3Hz),146.6,132.5,131.0,128.69(dd,J=7.6Hz,3.8Hz),121.3(m),120.8(d, J=19.6Hz),120.7(q,J=320.1Hz,TfO-),120.4(d,J=21.1Hz),120.3,21.6。

[0120]19F NMR(565MHz,CDCl3):δ-78.2(s),-125.4(d,J=21.0Hz),-129.1(d,J=21.0Hz)。

[0121]IR(neat):3086,3050,2926,1591,1507,1489,1252,1224,1155,1028,809,777, 637cm-1。

[0122]HRMS:calculated for C20H17F2S+([M-TfO-]+):327.1019;found:327.1010。

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