Jump to content

Радикальное фторирование

Радикальное фторирование — это тип реакции фторирования , дополняющий нуклеофильный и электрофильный подходы. [1] Он включает реакцию независимо генерируемого углеродцентрированного радикала с атомарным источником фтора и дает фторорганическое соединение .

Исторически для радикального фторирования были доступны только три источника атомарного фтора: фтор (F 2 ), гипофториты (реагенты на основе O–F) и XeF 2 . Их высокая реакционная способность и трудность обращения с F 2 и гипофторитами ограничивали развитие радикального фторирования по сравнению с электрофильными и нуклеофильными методами. [2] Обнаружение способности электрофильных фторирующих агентов N–F выступать в качестве источника атомарного фтора. [3] привело к возрождению радикального фторирования. [2]

С тех пор были разработаны различные методологии радикального образования связей C–F. [1] Радикальные промежуточные продукты были получены из карбоновых кислот и производных бороновой кислоты путем радикального присоединения к алкенам или активации связей C–H и C–C. В настоящее время появляются новые источники атомарного фтора, такие как комплексы фторидов металлов.

Источники атомарного фтора

[ редактировать ]

Газ фтор

[ редактировать ]

Газообразный фтор (F 2 ) может выступать как электрофильным, так и атомарным источником фтора. [4] Слабая прочность связи F–F (36 ккал/моль (150 кДж/моль) [5] ) допускает гомолитическое расщепление . реакция F 2 Однако с органическими соединениями сильно экзотермична и может привести к неселективному фторированию и расщеплению C–C, а также к взрывам. [6] Сообщалось лишь о нескольких методах селективного радикального фторирования. [7] [8] Использование фтора для радикального фторирования в основном ограничивается реакциями перфторирования. [5]

Реагенты O–F

[ редактировать ]

Связь O–F в гипофторитах сравнительно слабая. Для трифторметилгипофторита (CF 3 OF) оно оценивается в 43,5 ккал/моль (182 кДж/моль). [9] Способность трифторметилгипофторита переносить фтор к алкильным радикалам особенно продемонстрирована при взаимодействии независимо образующихся этильных радикалов из этилена и трития в присутствии CF 3 OF. [10] Высокая реакционная способность гипофторитов ограничила их применение селективным радикальным фторированием. Однако их можно использовать в качестве радикальных инициаторов полимеризации . [11]

Дифторид ксенона (XeF 2 ) в основном использовался для радикального фторирования в реакциях радикального декарбоксилативного фторирования. [12] В этой реакции типа Хунсдикера дифторид ксенона используется для образования промежуточного радикального продукта, а также в качестве источника переноса фтора. [13]

XeF 2 также можно использовать для получения арильных радикалов из арилсиланов и действовать в качестве источника атомарного фтора для получения арилфторидов. [14]

N–F реагенты

[ редактировать ]

Selectfluor и N -фторбензолсульфонимид (NFSI) традиционно используются в качестве электрофильных источников фтора , но недавно была продемонстрирована их способность переносить фтор на алкильные радикалы. [3] В настоящее время они широко используются в качестве агентов переноса фтора к алкильным радикалам. [1]

Примеры радикального фторирования с использованием трифторида брома (BrF 3 ) [15] и фторированные растворители [16] было сообщено. Недавние примеры радикального фторирования позволяют предположить, что генерируемые in-situ комплексы фторидов металлов также могут действовать как агенты переноса фтора к алкильным радикалам. [ нужна ссылка ]

Методики радикального фторирования

[ редактировать ]

Декарбоксилативное фторирование

[ редактировать ]

Термолиз . перэфиров трет бутиловых - использовался для генерации алкильных радикалов в присутствии NFSI и Selectfluor [3] Промежуточные соединения радикалов были эффективно фторированы, что продемонстрировало способность двух электрофильных фторирующих агентов переносить фтор к алкильным радикалам.

Карбоновые кислоты можно использовать в качестве предшественников радикалов в методах радикального фторирования. Металлические катализаторы, такие как серебро [17] и марганец [18] были использованы для индукции фтордекарбоксилирования. Фтордекарбоксилирование карбоновых кислот можно также запустить с помощью фотоокислительно-восстановительного катализа . [19] [20] Более конкретно, было показано, что производные феноксиуксусной кислоты подвергаются фтордекарбоксилированию при прямом воздействии ультрафиолетового облучения. [21] или с помощью фотосенсибилизатора . [22]

Радикальное фторирование алкенов

[ редактировать ]

Алкильные радикалы, образующиеся в результате радикального присоединения к алкенам, также фторируются. Гидриды [23] и азот-, [24] углерод-, [25] и фосфорцентрированный [26] радикалы были использованы, что дало широкий спектр фторированных дифункционализированных соединений.

Фторирование производных бороновой кислоты

[ редактировать ]

Алкилфториды были синтезированы посредством радикалов, образующихся из бороновой кислоты производных с использованием серебра . [27]

C(sp 3 )–H фторирование

[ редактировать ]

Одним из основных преимуществ радикального фторирования является то, что оно позволяет напрямую фторировать удаленные связи C–H. Металлические катализаторы, такие как марганец , [28] медь , [29] и вольфрам [30] были использованы для ускорения реакции. Безметалловый C(sp 3 )–H-фторирование основано на использовании радикальных инициаторов ( триэтилборан , [31] персульфаты [32] или N -оксильные радикалы [33] ) или органические фотокатализаторы. [33]

Также были разработаны некоторые методы селективного фторирования бензильных связей C–H. [34]

Активация связи C–C

[ редактировать ]

Циклобутанолы и циклопропанолы использовались в качестве радикальных предшественников для синтеза β- или γ-фторкетонов. Напряженные кольца подвергаются разрыву связи C–C в присутствии серебра. [35] [36] или железный катализатор [36] или при воздействии ультрафиолетового света в присутствии фотосенсибилизатора . [37]

Возможные применения

[ редактировать ]

Одним из потенциальных применений радикального фторирования является эффективный доступ к новым фрагментам, которые могут служить строительными блоками в медицинской химии . [38] С помощью этого подхода доступны производные пропеллана с реакционноспособными функциональными группами, такие как гидрохлоридная соль 3-фторбицикло[1.1.1]пентан-1-амина. [38]

  1. ^ Перейти обратно: а б с Пакен, Жан-Франсуа; Сэммис, Гленн; Чаталова-Сазепин, Клэр; Хемелаэр, Реми (август 2015 г.). «Последние достижения в области радикального фторирования». Синтез . 47 (17): 2554–2569. дои : 10.1055/s-0034-1378824 .
  2. ^ Перейти обратно: а б Сиби, Мукунд П.; Ландэ, Янник (февраль 2013 г.). «С сп 3 –F Формирование связи: свободнорадикальный подход». Angewandte Chemie International Edition . 52 (13): 3570–3572. doi : 10.1002/anie.201209583 . PMID   23441011 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с Руэда-Бесерриль, Монтсеррат; Чаталова-Сазепин, Клэр; Люнг, Джо Коннектикут; Окбиноглу, Тулин; Кеннеполь, Пьер; Пакен, Жан-Франсуа; Сэммис, Гленн М. (март 2012 г.). «Переход фтора в алкильные радикалы». Журнал Американского химического общества . 134 (9): 4026–4029. дои : 10.1021/ja211679v . ISSN   0002-7863 . ПМИД   22320293 .
  4. ^ Бигелоу, Люциус А. (февраль 1947 г.). «Действие элементарного фтора на органические соединения». Химические обзоры . 40 (1): 51–115. дои : 10.1021/cr60125a004 . ISSN   0009-2665 . ПМИД   20287884 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Хатчинсон, Джон; Сэндфорд, Грэм (1997). Чемберс, Ричард Д. (ред.). Элементарный фтор в органической химии . Темы современной химии. Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 1–43. дои : 10.1007/3-540-69197-9_1 . ISBN  978-3-540-63170-5 .
  6. ^ Саймонс, Дж. Х.; Блок, LP (октябрь 1939 г.). «Фторуглероды. Реакция фтора с углеродом». Журнал Американского химического общества . 61 (10): 2962–2966. дои : 10.1021/ja01265a111 . ISSN   0002-7863 .
  7. ^ Гракаускас, Витаутас (август 1969 г.). «Водное фторирование солей карбоновых кислот». Журнал органической химии . 34 (8): 2446–2450. дои : 10.1021/jo01260a040 . ISSN   0022-3263 .
  8. ^ Бокемюллер, Вильгельм (январь 1933 г.). «Попытки фторирования органических соединений. III. О влиянии фтора на органические соединения» [Попытки фторирования органических соединений. III. О влиянии фтора на органические соединения. Анналы химии Юстуса Либиха (на немецком языке). 506 (1): 20–59. дои : 10.1002/jlac.19335060103 . ISSN   1099-0690 .
  9. ^ Чарновский, Дж.; Кастеллано, Э.; Шумахер, HJ (январь 1968 г.). «Энергия связи O–F в трифторметилгипофлюорите». Химические коммуникации (20): 1255. doi : 10.1039/c19680001255 .
  10. ^ Ван, Нуньи; Роуленд, Ф.С. (ноябрь 1985 г.). «Трифторметилгипофторит: поглотитель радикалов, доноров фтора». Журнал физической химии . 89 (24): 5154–5155. дои : 10.1021/j100270a006 . ISSN   0022-3654 .
  11. ^ Франческо, Вентурини; Сансотера, Маурицио; Наваррини, Уолтер (ноябрь 2013 г.). «Последние достижения в химии органических перфторгипофторитов». Журнал химии фтора . Премия ACS по фтору 2013 г.: профессор Ивао Одзима. 155 : 2–20. дои : 10.1016/j.jfluchem.2013.07.005 .
  12. ^ Тиус, Маркус А. (июнь 1995 г.). «Дифторид ксенона в синтезе». Тетраэдр . 51 (24): 6605–6634. дои : 10.1016/0040-4020(95)00362-C .
  13. ^ Патрик, Тимоти Б.; Дорогая, Диана Л. (август 1986 г.). «Фторирование активированных ароматических систем фтороксисульфатом цезия». Журнал органической химии . 51 (16): 3242–3244. дои : 10.1021/jo00366a044 . ISSN   0022-3263 .
  14. ^ Лотиан, Эйлин П.; Рамсден, Кристофер А. (январь 1993 г.). «Быстрое фтородесилилирование арилтриметилсиланов с использованием дифторида ксенона: эффективный новый путь к ароматическим фторидам». Синлетт . 1993 (10): 753–755. дои : 10.1055/s-1993-22596 .
  15. ^ Сассон, Ревитал; Розен, Шломо (январь 2005 г.). «Построение группы CF 3 ; уникальное трифтордекарбоксилирование, индуцированное BrF 3 ». Тетраэдр . 61 (5): 1083–1086. дои : 10.1016/j.tet.2004.11.063 .
  16. ^ Ямада, Сигэюки; Гаврюшин Андрей; Кнохель, Пол (март 2010 г.). «Удобное электрофильное фторирование функционализированных арильных и гетероарилмагниевых реагентов». Angewandte Chemie, международное издание . 49 (12): 2215–2218. дои : 10.1002/anie.200905052 . ПМИД   20162637 .
  17. ^ Инь, Фэн; Ван, Жентао; Ли, Чжаодун; Ли, Чаочжун (июнь 2012 г.). «Катализируемое серебром декарбоксилативное фторирование алифатических карбоновых кислот в водном растворе». Журнал Американского химического общества . 134 (25): 10401–10404. дои : 10.1021/ja3048255 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   22694301 .
  18. ^ Хуан, Сюнъи; Лю, Вэй; Хукер, Джейкоб М.; Гроувс, Джон Т. (апрель 2015 г.). «Направленное фторирование ионом фтора путем декарбоксилирования, катализируемого марганцем». Angewandte Chemie, международное издание . 54 (17): 5241–5245. дои : 10.1002/anie.201500399 . ISSN   1521-3773 . ПМИД   25736895 .
  19. ^ Руэда Бесеррил, Монтсеррат; Маэ, Оливье; Друэн, Мириам; Маевский, Марек Б.; Уэст, Джулиан Г.; Вольф, Майкл О.; Сэммис, Гленн М.; Пакен, Жан-Франсуа (январь 2014 г.). «Прямое образование связи C – F с использованием фотоокислительно-восстановительного катализа». Журнал Американского химического общества . 136 (6): 2637–2641. дои : 10.1021/ja412083f . ПМИД   24437369 .
  20. ^ Вентр, Сандрин; Петрониевич, Филип Р.; Макмиллан, Дэвид У.К. (апрель 2015 г.). «Декарбоксилативное фторирование алифатических карбоновых кислот посредством фотоокислительно-восстановительного катализа» . Журнал Американского химического общества . 137 (17): 5654–5657. дои : 10.1021/jacs.5b02244 . ПМЦ   4862610 . ПМИД   25881929 .
  21. ^ Люнг, Джо Коннектикут; Чаталова-Сазепин, Клэр; Уэст, Джулиан Г.; Руэда Бесеррил, Монтсеррат; Пакен, Жан-Франсуа; Сэммис, Гленн М. (октябрь 2012 г.). «Фотофтордекарбоксилирование 2-арилокси и 2-арилкарбоновых кислот». Angewandte Chemie, международное издание . 51 (43): 10804–10807. дои : 10.1002/anie.201206352 . ISSN   1521-3773 . ПМИД   23023887 .
  22. ^ Люнг, Джо Коннектикут; Сэммис, Гленн М. (апрель 2015 г.). «Радикальное декарбоксилативное фторирование арилоксиуксусных кислот с использованием N -фторбензолсульфонимида и фотосенсибилизатора». Европейский журнал органической химии . 2015 (10): 2197–2204. дои : 10.1002/ejoc.201500038 . ISSN   1099-0690 .
  23. ^ Баркер, Тимоти Дж.; Богер, Дейл Л. (август 2012 г.). «Fe(III)/NaBH 4 -опосредованное свободнорадикальное гидрофторирование неактивированных алкенов» . Журнал Американского химического общества . 134 (33): 13588–13591. дои : 10.1021/ja3063716 . ПМЦ   3425717 . ПМИД   22860624 .
  24. ^ Ли, Чжаодун; Чжан, Ченгвэй; Чжу, Линь; Лю, Чао; Ли, Чаочжун (февраль 2014 г.). «Радикальное азидофторирование неактивированных алкенов в водном растворе без переходных металлов при комнатной температуре» . Границы органической химии . 1 (1): 100–104. дои : 10.1039/c3qo00037k .
  25. ^ Киндт, Стефани; Генрих, Маркус Р. (ноябрь 2014 г.). «Межмолекулярное радикальное карбофторирование неактивированных алкенов». Химия: Европейский журнал . 20 (47): 15344–15348. дои : 10.1002/chem.201405229 . ISSN   1521-3765 . ПМИД   25303212 .
  26. ^ Чжан, Ченгвэй; Ли, Чжаодун; Чжу, Линь; Ю, Лимей; Ван, Жентао; Ли, Чаочжун (сентябрь 2013 г.). «Катализируемое серебром радикальное фосфонофторирование неактивированных алкенов». Журнал Американского химического общества . 135 (38): 14082–14085. дои : 10.1021/ja408031s . ПМИД   24025164 .
  27. ^ Ли, Чжаодун; Ван, Жентао; Чжу, Линь; Тан, Синьцян; Ли, Чаочжун (ноябрь 2014 г.). «Радикальное фторирование алкилборонатов, катализируемое серебром, в водном растворе». Журнал Американского химического общества . 136 (46): 16439–16443. дои : 10.1021/ja509548z . ПМИД   25350556 .
  28. ^ Лю, Вэй; Хуан, Сюнъи; Ченг, Му-Дженг; Нильсен, Роберт Дж.; Годдард, Уильям А.; Гроувс, Джон Т. (сентябрь 2012 г.). «Окислительное алифатическое фторирование C – H ионом фтора, катализируемое порфирином марганца» (PDF) . Наука . 337 (6100): 1322–1325. Бибкод : 2012Sci...337.1322L . дои : 10.1126/science.1222327 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   22984066 . S2CID   90742 .
  29. ^ Блум, Стивен; Питтс, Коди Росс; Миллер, Дэвид Кертин; Хазелтон, Натан; Холл, Максвелл Гарджуло; Урхейм, Эллен; Лекка, Томас (октябрь 2012 г.). «Поликомпонентное алифатическое, аллильное и бензильное фторирование, катализируемое металлами». Angewandte Chemie, международное издание . 51 (42): 10580–10583. дои : 10.1002/anie.201203642 . ISSN   1521-3773 . ПМИД   22976771 .
  30. ^ Гальперин, Шира Д.; Фан, Надежда; Чанг, Стэнли; Мартин, Райнер Э.; Бриттон, Роберт (март 2014 г.). «Удобное фотокаталитическое фторирование неактивированных связей C – H». Angewandte Chemie, международное издание . 53 (18): 4690–4693. дои : 10.1002/anie.201400420 . ПМИД   24668727 .
  31. ^ Питтс, Коди Росс; Линг, Билл; Уолторнист, Райан; Лю, Ран; Лекка, Томас (октябрь 2014 г.). «Радикально-цепное фторирование, инициированное триэтилбораном: синтетический метод, основанный на механистическом понимании». Журнал органической химии . 79 (18): 8895–8899. дои : 10.1021/jo501520e . ПМИД   25137438 .
  32. ^ Чжан, Сяофэй; Го, Шуо; Тан, Пинпин (июнь 2015 г.). «Окислительное алифатическое фторирование C – H без переходных металлов». Границы органической химии . 2 (7): 806–810. дои : 10.1039/c5qo00095e .
  33. ^ Перейти обратно: а б Амаока, Юки; Нагатомо, Масанори; Иноуэ, Масаюки (апрель 2013 г.). «Безметалловое фторирование связей C(sp 3 )–H с использованием каталитического N -оксильного радикала». Органические письма . 15 (9): 2160–2163. дои : 10.1021/ol4006757 . ПМИД   23600550 .
  34. ^ Копернику, Ана; Лю, Хунцян; Херли, Пол Б. (январь 2016 г.). «Моно- и дифторирование бензильных атомов углерода». Европейский журнал органической химии . 2016 (5): 871–886. дои : 10.1002/ejoc.201501329 . ISSN   1099-0690 .
  35. ^ Исида, Наоки; Окумура, Синтаро; Наканиси, Юта; Мураками, Масахиро (январь 2015 г.). «Фторирование циклобутанола и циклопропанола с раскрытием цикла, катализируемое серебром» . Химические письма . 44 (6): 821–823. дои : 10.1246/кл.150138 .
  36. ^ Перейти обратно: а б Рен, Шичао; Фэн, Чао; Ло, Тек-Пенг (апрель 2015 г.). «Катализируемое железом или серебром окислительное фторирование циклопропанолов для синтеза β-фторкетонов». Органическая и биомолекулярная химия . 13 (18): 5105–5109. дои : 10.1039/c5ob00632e . ПМИД   25866198 .
  37. ^ Блум, Стивен; Буме, Деста Доро; Питтс, Коди Росс; Лектка, Томас (май 2015 г.). «Сайт-селективный подход к β-фторированию: фотокаталитическое раскрытие кольца циклопропанолов». Химия: Европейский журнал . 21 (22): 8060–8063. дои : 10.1002/chem.201501081 . ISSN   1521-3765 . ПМИД   25877004 .
  38. ^ Перейти обратно: а б Гох, ЮЛ; Адсол, Вирджиния (декабрь 2015 г.). «Целесообразность синтеза 3-фторбицикло[1.1.1]пентан-1-амина с помощью радикального фторирования». Органическая и биомолекулярная химия . 13 (48): 11597–11601. дои : 10.1039/C5OB02066B . ПМИД   26553141 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f96df3f056f5e53bb1723d94c8a66144__1674943560
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f9/44/f96df3f056f5e53bb1723d94c8a66144.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Radical fluorination - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)