Электрофильді фторлау - Electrophilic fluorination

Электрофильді фторлау - бұл көміртегі центрінің тіркесімі нуклеофильді бірге электрофильді көзі фтор мүмкіндік беру фторорганикалық қосылыстар. Бұл үшін элементті фтор мен оттегі-фтор байланысын қосатын реактивтерді қолдануға болатындығына қарамастан, олардың орнын көбінесе азот-фтор байланысы бар реактивтер алмастырды.[1]

Электрофильді фторлау сілтілі немесе аммоний фторидтерін қолданатын нуклеофильді фторлау әдістеріне және фторорганикалық қосылыстарды дайындауға арналған күкірт фторидтерін қолдануға әдістерді ұсынады. Электрофильді фторлау реактивтерін жасау әрдайым фторға бекітілген атомнан электрондардың тығыздығын жоюға бағытталған; бірақ құрамында азот-фтор байланысы бар қосылыстар ең үнемді, тұрақты және қауіпсіз электрофильді фторлау агенттері болып шықты. Электрофильді N-F реактивтері бейтарап немесе катионды болып табылады және олар sp-ге ие болуы мүмкін2- немесе sp3- будандастырылған азот. Қазіргі уақытта электрофильді фторлаудың нақты механизмі түсініксіз, жоғары тиімді және стереоселективті әдістері жасалды.

EFGen.png

Органикалық синтездеу үшін қолданылатын кейбір жалпы фторлайтын агенттер болып табылады N-фтор-o-бензедисульфонимид (NFOBS), N-фторобензенсульфонимид (NFSI) және Флюор.[1]

EFGen2.png

Механизм және Стереохимия

Алдыңғы тетік

Электрофильді фторлану механизмі қайшылықты болып қала береді. Реакция S арқылы жүре ме, жоқ па деген мәселеN2 немесе бір электронды тасымалдау (SET) процесі. С-ны қолдау ретіндеN2 механизм, арыл Григнард реактивтері және ариллитийлер ұқсас өнімділікті беріңіз фторбензол бірге N-фтор-o-benzenedisulfonimide (NFOBS), дегенмен бұл реактивтердің SET процестеріне қатысу тенденциясы айтарлықтай ерекшеленеді.[2] Сонымен қатар, 5-гексенил және циклопропил энол эфирлерімен жүргізілген радикалды зондтық тәжірибелер ешқандай қайта құрылған өнім берген жоқ.[3] Жақында N-F реактивтер диапазонымен 1,3-дикарбонил туындыларының сериясын электрофильді фторлау туралы кинетикалық зерттеулер SN2 механизмі ықтимал Айринг және Хамметт зерттеу.[4]

EFMech1.png

Екінші жағынан, SET процесінде радикалдардың өмір сүру уақыты тіпті радикалды зондтардың сезімталдықтарын анықтау шегінен төрт реттік қысқа деп болжануда. Электрондарды ауыстырғаннан кейін фтор радикалының алкил радикалымен тез рекомбинациясы жүреді деп тұжырымдалған.[5]

EFMech2.png

Стереоселективті нұсқалар

Стереоселективті флюоринациялар диастереоселективті немесе энантиоселективті болуы мүмкін. Диастереоселективті әдістер қолдануға бағытталған хирал көмекшілері нуклеофильді субстратта. Флюоринациялары үшін карбонилді қосылыстар, chiral оксазолидинондар сәтті қолданылды.[6]

EFStereo3.png

Хиральды нуклеофилді қосатын тандемдік конъюгат қосылысы хиральді, рацемиялық емес формада β-амино α-фтор эфирлерін синтездеу үшін қолданылған.

EFStereo1.png

Энантиселективті әдістер хирал флуоринирлеуші ​​заттардың стехиометриялық мөлшерін қолданады. N-хинхол алкалоидтарының фторороаммоний тұздары осы типтегі реакцияларға арналған техниканың күйін білдіреді. Сонымен қатар, бұл реактивтер оңай синтезделеді Флюор және аналық алкалоидтар.[7]

EFStereo2.png

Қолдану аясы және шектеулер

Фторлы реагенттер

Электрофильді N-F фторлайтын реагенттер фтордағы электрондардың тығыздығын төмендету үшін азотқа бекітілген электронды бөлетін топтарды қосады. Дегенмен N- фторосульфаниламидтер - бұл өте әлсіз фторлы реагенттер, N-фторосульфонеліктейді, сияқты N-фторобензенсульфонимид (NFSI), өте тиімді және кең таралған. N-фтор-о-бензедисульфонимид (NFOBS) дисульфон қышқылынан синтезделеді.[2]

EFScope1.png

Катионды азоттың тұздарын қолдану электрофильді фторланудың жылдамдығы мен өнімділігін жоғарылатады, өйткені катионды азот фтордан электрондардың тығыздығын жояды. N-фторопиридиний иондары және иминиум иондары электрофильді фторлы реагенттер ретінде де қолданыла алады. Бұл тұздардың контрагиндері, егер олар фтордың субстратқа ауысуына тікелей қатыспаса да, реактивтілікке нәзік әсер етеді және оларды әртүрлі әдістердің көмегімен реттеуге болады.[8]

EFScope2.png

Синтетикалық жағынан пайдалы аммоний тұздары - бұл алмастырылған DABCO бис (аммоний) иондары, оның ішінде Флюор.[9] Бұларды алкилдеу, содан кейін фторлау арқылы оңай синтездеуге болады. Алдымен пайдалы болып көрінуі мүмкін дифлюор нұсқасы тек бір фтор атомын береді.

EFScope3.png

N-F байланысы бар бейтарап гетероциклдар сияқты неғұрлым мамандандырылған электрофильді фторлы реагенттер,[10] шектеулі субстраттардың флюоринациясы үшін пайдалы.

Нуклеофильді субстраттар

Алкендердің қарапайым флюоринациясы көбінесе өнімдердің күрделі қоспаларын шығарады. Алайда, нуклеофилдің қатысуымен кофлуоризация викиналь алкоксифоридтерін беру үшін таза жүреді.[11] Алкиндер N-F реактивтерімен фторланбайды. Ан анионды БАЗ сулы Selectfluor мен алкен арасындағы байланысты жеңілдету үшін қолданылды.

EFScope4.png

Электрондарға бай хош иісті қосылыстардың фторлануы арил фторидтерін береді. Бұл реакциялар класындағы ең көп кездесетін екі мәселе аз Орто/параграф таңдамалы және қымбаттау (соңғысы фенолдар үшін ерекше маңызды проблема болып табылады).[12]

EFScope5.png

Энол эфирлері мен гликалдары Selectfluor фторланатындай нуклеофильді.[13] Басқа алкендерге ұқсас, когалогендеуді аралық қоспаны оқшаулау және нуклеофилмен реакция немесе DABCO тікелей ығыстыру арқылы жүзеге асыруға болады. орнында. Энолды фириотирующий әдіспен қатысу арқылы энантиоселективті (жоғарыдан қараңыз) болуы мүмкін.

EFScope6.png

Металл енолаттары көптеген фторлы реагенттермен, соның ішінде NFSI, NFOBS және сульфаниламидтермен үйлесімді. Алайда мамандандырылған 2-фтор-3,3-диметил-2,3-дигидробензо реактиві [г.] изотиазол 1,1-диоксиді литий энолаттарымен реакциялар кезінде монофторланған карбонилді қосылыстардың өнімділігін үнемі береді. Басқа металлдар фторлы өнімдерді шығарады.[14]

EFScope7.png

Өзге әдістермен салыстыру

Молекулалық фторды электрофильді фтор көзі ретінде пайдалану көбінесе ең арзан және тікелей әдіс болып саналса да, F2 көбінесе радикалдар түзеді және С-Н байланыстарымен селективті әрекет етпей реакцияға түседі. Протонды көздер немесе Льюис қышқылдары радикалды түзілімді басу үшін қажет, тіпті бұл реактивтер болған кезде де тек кейбір субстраттар жоғары селективтілікпен әрекеттеседі.[15] Газ тәрізді F2 өте мамандандырылған және қымбат тұратын жабдықты қажет етеді.

EFAlt1.png

Құрамында O-F байланыстары бар реактивтер, мысалы CF3OF, N-F реактивтеріне қарағанда монофторлау үшін неғұрлым таңдаулы болады.[16] Алайда, өңдеумен байланысты қиындықтар және олардың қатты тотығу қабілеті оларды N-F реактивтерімен алмастыруға әкелді.

EFAlt2.png

Ксенон ди-, тетра- және гексафторид - селективті монофторлайтын реагенттер. Алайда, олардың тұрақсыздығы мен қымбаттығы оларды азотты фторлайтын агенттерге қарағанда аз танымал етті.[17]

EFAlt3.png

Эксперимент шарттары мен процедурасы

Типтік жағдайлар

N-F реактивтерін қолданатын фторациялар молекулалық фторды тікелей қолданбайтынына қарамастан, олар F-ден әмбебап түрде дайындалады2. F-мен дұрыс жұмыс істеу2 өте мұқият және арнайы аппаратты қажет етеді.[18] Поли (тетрафторэтилен) (PTFE реактивті ыдыстар тот баспайтын болаттан немесе шыныдан гөрі молекулалық фтормен жүретін реакциялар үшін қолданылады. F2 N-мен араласады2 немесе Ол коммерциялық қол жетімді және фтор жеткізу жылдамдығын бақылауға көмектеседі. Еркін радикалды реакциялардың алдын алу үшін температураны төмен ұстап, фторды баяу енгізу керек.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Баду, Дж .; Кахард, Д. Org. Реакция. 2007, 69, 347. дои:10.1002 / 0471264180.or069.02
  2. ^ а б Дэвис, Ф. А .; Хан, В .; Мерфи, К. Дж. Орг. Хим. 1995, 60, 4730.
  3. ^ Дифердинг, Е .; Рюегг, Г.М. Тетраэдр Летт. 1991, 32, 3815.
  4. ^ Розатиан, Нешат; Ашворт, Ян В .; Сэндфорд, Грэм; Ходжсон, Дэвид Р.В. (2018). «Электрофильді фторлы реагенттердің сандық реактивтілік шкаласы». Химия ғылымы. 9 (46): 8692–8702. дои:10.1039 / C8SC03596B.
  5. ^ Пиана, С .; Девиллерлер, I .; Тогни, А .; Ротлисбергер, У. Angew. Хим. Int. Ред. Энгл. 2002, 41, 979.
  6. ^ Дэвис, Ф. А .; Касу, P. V. Н. Тетраэдр Летт. 1998, 39, 6135.
  7. ^ Шибата, Н .; Сузуки, Е .; Асахи, Т .; Широ, М. Дж. Хим. Soc. 2001, 123, 7001.
  8. ^ Умемото, Т .; Харасава, К .; Томизава, Г .; Кавада, К .; Томита, К. Өгіз. Хим. Soc. Jpn. 1991, 64, 1081.
  9. ^ Ставбер, С .; Зупан, М .; Посс, А. Дж .; Шиа, Г.А. Тетраэдр Летт. 1995, 36, 6769.
  10. ^ Лаали, К.К .; Танака, М .; Форохар, Ф .; Ченг М .; Фетцер, Дж. Дж.Фтор химиясы. 1998, 91, 185.
  11. ^ Лал, Г. Дж. Орг. Хим. 1993, 58, 2791.
  12. ^ Зупан, М .; Искра, Дж .; Ставбер, С. Өгіз. Хим. Soc. Jpn. 1995, 68, 1655.
  13. ^ Альберт, М .; Дакс, К .; Ортнер, Дж. Тетраэдр 1998, 54, 4839.
  14. ^ Дифердинг, Е .; Ланг, Р. Хельв. Хим. Акта. 1989, 72, 1248.
  15. ^ Палаталар, Р.Д .; Хатчинсон, Дж .; Сэндфорд, Г. Дж.Фтор химиясы. 1999, 100, 63.
  16. ^ Розен, С. Хим. Аян 1996, 96, 1717.
  17. ^ Рамсден, С .; Смит, Р.Г. Дж. Хим. Soc. 1998, 120, 6842.
  18. ^ Умемото, Т .; Нагайоши, М. Өгіз. Хим. Soc. Jpn. 1996, 69, 2287.