Trifluormethylace

chemická reakce From Wikipedia, the free encyclopedia

Remove ads

Trifluormethylace je v organické chemii obecně jakákoliv reakce, při níž dochází k připojení trifluormethylové skupiny na organickou sloučeninu.[1][2][3][4]

Trifluormethylované sloučeniny mají určitý význam při výrobě léčiv a agrochemikálií; příklady takových léčiv jsou fluoxetin, leflunomid, nulitamid, dutasterid, fipronil, fluazinam, fluridon a triflurazin, u agrochemikálií například trifluralin.

Remove ads

Historie

První výzkum trifluormethylových skupin, obzvláště jejich biologické aktivity, byl proveden roku 1927.[5] Další podobný výzkum proběhl v roce 1958.[6] Trifluormethgylační reakci popsal roku 1892 Frédéric Swarts,[7] zde šlo o reakci založenou na fluoridu antimonitém. Při tomto postupu reaguje benzotrichlorid s SbF3 za vzniku C6H5CF2Cl a C6H5CF3. Ve 30. letech 20. století byl SbF3 nahrazen fluorovodíkem. Při McLoughlinově-Throwerově reakci, vyvinuté v roce 1968, se používají jodfluoralkany, jodované aromatické sloučeniny a měď.[8] Roku 1969 byla popsána další metoda, při níž docházelo k trifluormethylaci.[9][10]

Thumb
McLoughlinova-Throwerova reakce (1968)
Remove ads

Činidla

Trifluormethyltrimethylsilan

Přípravu trifluormethyltrimethylsilanu popsal Ingo Ruppert roku 1984.[11] V roce 1989 byla zmíněna aktivace TMSCF3 fluoridem za úřelem provedení nukleofilní trifluormethylace karbonylových sloučenin.[12] V témže roce byla popsána také obdobná reakce sloužící k přípravě trifluormethylovaných fenolů a anilinů[13] a od té doby je TMSCF3 běžně používaným nukleofilním trifluormethylačním činidlem.[14][15]

Jako příklad lze uvést trifluormethylaci cyklohexanonu v tetrahydrofuranu pomocí tetrabutylamoniumfluoridu.[16]

Thumb
Trifluormethylace za použití

trifluormethyltrimethylsilanu[16]

Substráty mohou být arylhalogenidy.[17][18] (Trifluormethyl)trimethoxyboritan draselný použitý při těchto reakcích se získává z B(OMe)3, CF3SiMe3 a fluoridu draselného.[19]

Byla také popsána reakce s využitím funkcionalizace arylů aktivací vazeb C-H.[20][21]

Trifluoroctan sodný

Trifluoroctan sodný byl jako reaktant při trifluormethylacích poprvé použit v roce 1981; substráty byly arylhalogenid s jodidem měďným.[22][23]

Trifluormethan

Fluoroform (CF3H) byl použit jako činidlo k trifluormethylaci aldehydů za přítomnosti silné zásady.[24]

Thumb
Trifluoromethylace za použití fluoroformu[24]

Trifluorjodmethan

Trifluorjodmethan se používá jako reaktant při aromatických párovacích reakcích a rovněž při reakcích enonů (například chalkonu) s diethylzinkem za přítomnosti Wilkinsonova katalyzátoru:[25]

Thumb
Trifluormethylace za použití diethylzinku a Wilkinsonova katalyzátoru[25]

Trifluormethylsulfon a trifluormethylsulfoxid

K trifluormethylaci elektrofilů lze použít trifluormethylsulfon (C6H5SO2CF3) nebo trifluormethylsulfoxid (C6H5SOCF3).[26]

Trifluormethansulfonylchlorid

Trifluormethansulfonylchlorid (CF3SO2Cl, také nazývaný triflylchlorid) je možné velmi účinně použít na trifluormethylaci aromatických a heteroaromatických molekul, včetně některých léčiv. Při této reakci se používá fotoredoxní katalyzátor a zdroj světla; vše probíhá při pokojové teplotě.[27]

Thumb

Trifluormethansulfinát sodný

Trifluormethansulfinát sodný (CF3SO2Na) byl jako trifluormethylační činidlo poprvé použit v roce 1991.[28] Při tomto procesu je nutné použití terc-butylhydroperoxidu a většinou i kovu; reakce probíhá radikálovým mechanismem. Uvedený reaktant je možné použít i na heterocyklické substráty.[29]

Thumb
Trifluormethylace pomocí trifluormethansulfinátu sodného[29]

Umemotova činidla

Umemotova činidla jsou (trifluormethyl)dibenzoheterocyklické soli.[30][31]

Organokovové sloučeniny

Byla připravena řada kovových komplexů obsahujících skupinu CF3-, přičemž některé z nich se hodí k trifluormethylaci. Patří k nim například (trifluormethyl)lithium (CF3Li), jež lze připravit iontoměniči; ovšem i za nízkých teplot je nestabilní, rozkládá se na fluorid lithný a difluorkarben. Vhodnější vlastnosti vykazují trifluormethylměďnatá činidla ; ty se připravují přímo na místě reakcí trifluormethyljodidu (CF3I) s práškovou mědí v polárních rozpouštědlech.[32] Hg(CF3)2, prepared by decarboxylation of the trifluoroacetate, has proven useful for the trifluoromethylation of other metals.[33]

Remove ads

Typy trifluormethylačních reakcí

Aromatické párovací reakce

U párovacích reakcí aromatických sloučenin s trifluormethyl-kovovými komplexy se jako katalyzátor obvykle používá měď, palladium a nikl jsou méně časté.[1] Při McLoughlinově-Throwerově reakci (vyvinuté roku 1962) reaguje jodbenzen s trifluorjodmethanem (CF3I) a práškovou mědí v dimethylformamidu při 150 °C a tvoří se trifluormethylbenzen; meziproduktem je přitom perfluormethyl-kovový komplex.

V reakci, popsané roku 1982, katalyzované octanem palladnatým se používá práškový zinek, meziproduktem by měl být CF3ZnI, aktivním katalyzátorem je kovové palladium.[34][35]

První párovací reakce katalyzovaná mědí byla popsána v roce 2009, použity byly aryljodidy, trifluormethylsilan, jodid měďný a 1,10-fenantrolin.[36] Jako donor CF3 lze použít též (trifluormethyl)trimethoxyboritan draselný,[37] arylborité kyseliny,[38][39] soli trifluormethylsulfonových kyselin[40] nebo fenntrolin-trifluormethylměďný komplex.[41]

Roku 2010 byla popsána reakce arylhalogenidů, (trifluormethyl)triethylsilanu a dimeru allylpalladiumchloridu katalyzovaná palladiem.[42]

Thumb Thumb
Aromatická trifluormethylace popsaná roku 1982[34] Aromatická trifluormethylace popsaná roku 2009[36]

Radikálová trifluormethylace

Při radikálové trifluormethylaci je aktivní látkou trifluormethylový radikál;[43] jako činidla se nejčastěji používaly bromtrifluormethan a haloformy,[44][45] ovšem s ohledem na Montrealský protokol byly vyvinuty alternativy jako například trifluorjodmethan;[46][47] používá se také směs trifluorjodmethanu a triethylboranu[48][49] nebo trifluormethansulfinát sodný a bis(trifluoracetyl)peroxid.

Thumb
Trifluormethylace za použití CF3I a triethylboranu

Zásadou je 2,6-lutidin[48]

V radikálu CF3 je atom fluoru, díky indukčnímu efektu a omezené možnosti odevzdat elektron, skupinou odtahující elektrony. Na rozdíl od methylového radikálu má čtyřstěnný tvar s velkou přechodovou bariérou, disponuje větší elektrofilitou a je též reaktivnější (například při reakci se styrenem 440krát[50]). V roce 1949 byla popsána fotochemická reakce trifluorjodmethanu s ethenem za vzniku 3-jod1,1,1-trifluorpropanu.[51]

K látkám či směsím, o kterých je známo, že mohou být použity na přímou trifluormethylaci arenů, patří CF3I, CF3Br, trifluoroctan stříbrný s TiO2 a trifluormethansulfinát sodný s Cu(OSO2CF3)2/tBuOOH.

Nukleofilní trifluormethylace

V nukleofilní trifluormethylaci je aktivní látkou anion CF -
3 ,[52] o kterém se však předpokládá, že je pouze přechodným produktem a tak jej není možné izolovat, i když byla zachycena a popsána jeho sloučenina s kationtem [K(18-crown-6)]+.[53]

Pozorování trifluormethyového aniontu je obtížné z důvodu jeho silně zásadité povahy a snahy vytvořit pětinásobně koordinované sloučeniny s křemíkem, například [(CH3)3Si(CF3)2]− nebo [(CH3)3Si(F)(CF3)]−; příkladem může být reaktivita fluoroformu za přítomnosti silné zásady jako je terc-butoxid draselný s karbonylovými sloučeninami v dimethylformamidu (DMF),[52] kdy CF -
3  reaguje s DMF za vzniku hemiaminolátového aduktu.([Me2NCH(O)CF3]K).[24][54][55][56]

Thumb
Trifluormethylace s využitím methylfluorsulfonyldifluoroctanového aniontu;

meziproduktem je CF3Cu[57][56]

Elektrofilní trifluormethylace

Při elektrofilní trifluormethylaci má donor trifluormethylové skupiny kladný náboj.[58][59] Tvorba kationtu CF +
3  byla označena za „velmi obtížnou“.[60] První odpovídající činidla, diaryl(trifluoromethyl)sulfoniové soli (Ar2S+CF3SbF6−) byla připravena roku 1984 reakcí aryltrifluormethylsulfoxidu 1 s SF 3
+ SbF −
6  následovanou reakcí s arenem bohatým na elektrony.[61] tato látka se používala k trifluormethylaci thiofenolátů. Tetrafluorboritan S-(trifluormethyl)dibenzothiofenia představuje komerčně dostupné trifluormethylační činidlo fungující stejným způsobem; poprvé byl připraven v roce 1990.[62][63] U tohoto druhu sloučenin může být síra nahrazena kyslíkem, selenem nebo tellurem. Jako substráty je možné použít například pyridin, anilin, trifenylfosfin a lithnou sůl fenylacetylenu.

Electrophilic Perfluoroalkylating Agents
Thumb Thumb Thumb
5-(trifluormethyl)dibenzothiofeniumtrifluormethansulfonát Tetrafluorboritan 5-(trifluormethyl)dibenzothiofenia 3,3-dimethyl-1-(trifluormethyl)-1,2-benziodoxol

Další skupinou donorů trifluormethylové skupiny jsou hypervalentní sloučeniny CF3 s trojmocným jodem jako například 3,3-dimethyl-1-(trifluoromethyl)-1,2-benziodoxol.[64][65][66][67] Substráty zde mohou být thioly, alkoholy, fosfiny, areny,[68] neaktivované alkeny[69] a nenasycené karboxylové kyselny.[70]

Thumb
Trifluormethylace na thiolové skupině pomocí hypervalentního jodu[68]
Remove ads

Asymetrická trifluormethylace

Během asymetrické trifluormethylace se trifluormethylová skupina na substrát připojuje enantioselektivně.[71][72] K dosažení enantioselektivity lze použít Ruppertova činidlo, s nímž je možné připravit deriváty chirálních aminokyselin,[73] sacharidů[74] a steroidů. Jako katalyzátory se také používají chirální amoniumfluoridy.[75][76] K prvním popsaným elektrofilním asymetrickým trifluormethylacím patří například reakce enolátů kovů s trifluormethylchlakogenovými solemi za přítomnosti chirálního katalyzátoru s obsahem boru.[77]

Thumb Thumb
Asymetrická trifluorace popsaná v roce 1994[75] Asymetrická trifluorace popsaná v roce 2003[76]

Později byly objeveny velmi enantioselektivní metody α trifluormethylace aldehydů karbonylových sloučenin pomocí fotoredoxních katalyzátorů, například tris(bipyridin)chloridu ruthenatého[78] nebo jodonia.[79] Trifluormethylaci je možné provést i u β ketoesterů[80] a též u enolátů zirkonia, v tomto případě probíhá jako radikálová adice, katalyzovaná sloučeninami ruthenia.[81]

Remove ads

Reference

Loading related searches...

Wikiwand - on

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Remove ads
Remove ads