Күкіртті тетрафторидпен фторлау - Fluorination by sulfur tetrafluoride

Күкіртті тетрафторидпен фторлау спирттерді, карбонилді қосылыстарды, алкил галогенидтерін және басқаларын қоса тотыққан органикалық қосылыстардан фторорганикалық қосылыстар өндіреді.[1]

Тетрафторлы күкірт карбонилді қосылыстарды, спирттерді және галогенидтерді қосқанда, әртүрлі органикалық функционалды топтарды фторлау үшін қолданылуы мүмкін газ тәрізді реагент. Карбонилді қосылыстарды емдеу оларды эквивалентті тотығу дәрежесіндегі органофторидтерге айналдырады: карбон қышқылдары трифторометилді қосылыстарға, кетондар мен альдегидтерден дифторидтерге айналады және т.б. салыстырмалы түрде жұмсақ жағдайда белгілі бір учаске.

(1)

SF4Gen.png

Спирттер мен галогендердің фторлануы SF кезінде де мүмкін4. Алайда, SF4 бөлме температурасында газ тәрізді, және осы реактивті қамтитын көптеген түрлендірулер жоғары температураны қажет етеді, сондықтан өңдеу біршама қиынға соғады. Сонымен қатар, реакция көп мөлшерде генерациялайды фтор сутегі. Бұл алаңдаушылық DAST сияқты қауіпсіз, неғұрлым сенімді фторлы реагенттердің дамуына әкелді (диэтиламинозурт трифторид ).[2]

Механизм және Стереохимия

Басым механизм

ФФ-тің фторлану механизмі4 белгісіз және субстратта әр түрлі болады. Бастапқыда алкоксисульфур трифторидтері аралық өнімдер ретінде ұсынылған;[3] дегенмен оқшауланған алкоксисульфурлы трифторидтердің реакциясы фтор сутегі немесе қыздыру тиісті алкил фторидтерін бермеген болса.

(2)

SF4Mech.png

Винальды диолдарды дифлоризациялау механизмі жақсы жолға қойылған,[4] және бір гидроксил тобына инвертивті шабуыл арқылы фторосульфитті аралық зат береді, ол SF қосымша өңдеуден кейін дифторланған өнімге айналады4 және HF. Екінші фторлау конфигурацияны сақтаумен жалғасады. Бұл жерде фторидті молекулаға жіберу мүмкін және SF-мен фторланудың кейбір басқа жағдайларында байқалған4. SNКарбокацияларды оңай түзетін қосылыстар үшін 1 механизм жұмыс істейді, ал SNИонданбайтын қосылыстармен 2 реакция жүреді.

(3)

SF4SMech2.png

Карбон қышқылдарын фторлау тек күтілген трифторметил қосылыстарын ғана емес, сонымен қатар α-тетрафторлы эфирлерді де береді. Екі өнімді есепке алу тетігі ұсынылған және эксперименттік қолдау көрсетілген.[5] Дифлорметил катиондарының түзілуін түсіндіру үшін фторды молекулааралық жіберу ұсынылды. Ацил фторид молекуласының дифлорометил катионына шабуылы, содан кейін орнында түзілген бифторид, α-тетрафторлы эфир өнімдеріне әкеледі. Бифторидпен тікелей реакциясы құрамында трифторметил бар өнімдер береді.

(4)

SF4Mech3.png

Қолдану аясы және шектеулер

Күкірт тетрафторидті әртүрлі функционалды топтарды ішінара немесе толық фторланған туындылармен ауыстыру үшін қолдануға болады. Сұйық фторлы сутегі SF бар еріткіш және катализатор ретінде қолданыла алады4 спирттерді таңдамалы фторлау үшін.[6] SF4Карбонил қосылыстарымен реактивтілігі HF болған жағдайда күшеймейді. Әдетте, салыстырмалы қышқыл спирттерді ғана SF тиімді фторлауға болады4, дегенмен, аминқышқылдар бұл ережеге ерекше болып көрінеді.

(5)

SF4Scope1.png

Винальды диолдар SF-мен біріктірілген кезде4, дифлорлау спирттердің бірінде конфигурацияның инверсиясымен жүреді. Бұл синтезде көрсетілген мезо-difluorosuccinate (L) -tartrate және (D) - және (L) -difluorosuccinate синтезі мезо-тарттау.[7]

(6)

SF4Scope2.png

Карбонилді қосылыстар әдетте SF-мен әрекеттеседі4 геминалды дифлоридтерді алу үшін. Реакция уақыты сағаттарға сәйкес келеді және өнімділік орташа болады.[8]

(7)

SF4ScopeAld.png

Лактондарды фторлау гетероциклді фторидтерді қамтамасыз ете алады, дегенмен γ-бутиролактон үшін сақинаның ашылуы байқалған. Алты мүшелі лактид сақинаның ашылуын сезбейді.[9]

(8)

SF4Scope3.png

Фторлау көп жағдайда геминальды немесе винальды дифторидтер беру үшін эпоксидтерді ашады. Моноарелепоксидтер арил тобының миграциясымен геминалды өнімдер береді. Стерикалық кедергіге ұшыраған ди- және үш ауыстырылған эпоксидтердің шығымы төмен. Эфир тобымен алмастырылған эпоксидтер алкогисульфурлы трифторидті аралық зат арқылы викинальды дифлоридтер береді.[10]

(9)

SF4Scope4.png

Аминдер СФ-мен өңделгенде4 ал иминосульфурлы дифторидтер негізін алады. Осы қосылыстардың сілтілік металл фторидтерімен одан әрі әрекеттесуі әкеледі нитрил сульфидтері, олар диполярофилдердің қатысуымен [3 + 2] циклодрессияға ұшырайды.[11]

(10)

SF4Scope5.png

Карбон қышқылдары SF-мен әрекеттеседі4 ацил фторидінің делдалдығы арқылы трифторометилді қосылыстар алуға мүмкіндік береді. Тетрафторалкил эфирлері де дифлорометил катионы мен ацил фторидінің реакциясы арқылы түзіледі.[12]

(11)

SF4Scope6.png

Күкіртті тетрафторидті полимерлерді тиімді фторлау үшін қолдануға болады. Бұл көбінесе полимердің қасиеттеріне қатты әсер етеді - мысалы, поливинил спиртін фторлау оның күшті қышқылдар мен негіздерге төзімділігін жақсартады.[13]

Синтетикалық қосымшалар

С-16-да трифторметил тобы бар простагландиннің синтезі карбон қышқылын тетрафторидпен күкіртпен фторлау нәтижесінде алынған аралық затқа негізделген.[14]

(12)

SF4Synth.png

Өзге әдістермен салыстыру

Фторлаудың заманауи әдістері күкіртті трифторидті ескірген етіп шығарды. Оңай басқарылатын DAST реагентін қолдану (диэтиламинозурт трифторид ) енді SF-тен артық4 флюоринацияның нуклеофильді реакциялары үшін. DAST спирттерді флюоринациялауда анағұрлым талғамды және қышқылға сезімтал субстраттарда аз мөлшерде түзіліп, элиминацияға ықпал етеді. Газ тәрізді СҚ-ны қолданудың қолайсыздығы4 бұл реактивті қолданатын флюоринацияның жетіспеушілігі. Сонымен қатар, егер HF қолданылса, қышқыл-лабильді функционалдығы субстратта болуы мүмкін емес. Сияқты электрофильді фторлы реагенттер Флюор және N-фторосульфонимидтер, СФ реактивтілігін толықтырады4 және осы мәселелерден аулақ болыңыз.[15]

(13)

SF4Alt.png

Эксперименттік жағдайлар мен процедура

Типтік шарттар

Тетрафторлы күкірт - бөлме температурасында түссіз газ, бірақ ол -38 ° С-та қайнатады. Ол сулы ортада тез гидролизденеді және коррозиялы және улы; осылайша реакцияларды қолғаптары мен көзілдіріктері бар жақсы желдетілетін түтін сорғышында жүргізу керек. Тетрафтор күкірті баспайтын болатпен, мыспен немесе никельмен әрекеттеспейді. Әдетте SF-пен фторлану реакциялары4 тот баспайтын болаттан жасалған шайқау аппаратында жүзеге асырылады. Газ тәрізді реактивтер шайқауға конденсация арқылы енгізіледі және газ тәріздес өнімдер әдетте реакция аяқталғаннан кейін шығады (егер газ тәрізді өнімдер қызығушылық тудырмаса, бұл жағдайда оларды бөлек ыдысқа қоюға болады). Фторсутегін қажетті өнімдерден реакция қоспасын суға құю, содан кейін сүзу арқылы бөлуге болады. Бұл жағдайда кальций гидроксидінің ерітінділерін қолдануға болады, бұл зиянсыз фторлы кальций.

Мысал рәсімі[16]

(14)

SF4Ex.png

5-гидроксихистамин дигидрохлориді (1700 мг, 3,5 ммоль) 25 мл сусыз сұйықтық HF-де ерітіліп, ерітінді құрғақ азот ағынында буланып, HCl алынады. Қалдық 40 мл HF-де -78 «C температурада қайта еріді, 2,3 мл SF-мен өңделді4 (40,3 ммоль), және 0 «С-қа дейін 2,5 сағат қыздырылды. -78» С-қа дейін салқындағаннан кейін қосымша 2 мл SF4 ерітіндіге қойылды. Содан кейін реакторды мұзды ваннаға батырды (шамамен 1 л), оны түнде бөлме температурасына дейін жылытуға мүмкіндік берді, содан кейін HF N ағынымен шығарылды2, қалдық 25 мл 2,5 N HCl-де ерітіліп, ерітінді концентрацияланған вакуумда сағыздың қалдықтарына дейін. Бұл 150 мл Dowex 50X8-ге қолданылған және 200 мл H-мен элюирленген2O, 400 мл 1 N HCl және шамамен. 1L 2,5 N HCl. Нингидриннің оң фракциялары (2,5 N HCl) 500 мг кристалды В-фторохистамин дигидрохлоридіне (71%) дейін шоғырланған: осы температураға енгізгенде 130 ° C температурада ыдырау; 60-МГц 1H NMR (D.2O-DCl) δ 3.3-4.2 (кең мультиплет, 2 H), 6.27 (төрт қатарлы мультиплеттің дублеті, 1 H, JHF = 47 Гц), 7,83 (м, 1 Н, ДжHF = 2 Гц), 9,0 (с, 1 Н). Анал. Есептелген. C үшін5H10N3FCl2: C, 29.70; H, 4.95; N, 20.80; F, 9.40. Табылды: C, 29.69; H, 4.94; N, 20.51; F, 9.72.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Ванг, C.-L. Дж. Org. Реакция. 1985, 34, 319. дои:10.1002 / 0471264180.or034.02
  2. ^ Худликки, М. Org. Реакция. 1988, 35, 513.
  3. ^ Хасек, Р .; Смит, С .; Энгельхардт, А. Дж. Хим. Soc. 1960, 82, 543.
  4. ^ Бурмаков, Мен .; Мотняк, А .; Куншенако, V .; Алексеева, А .; Ягупольский, М. Дж.Фтор химиясы. 1981, 19, 151.
  5. ^ Дмовски, В .; Колинский, А. Pol. Дж.Хем. 1978, 52, 547.
  6. ^ Коллонич, Дж .; Марбург, С .; Перкинс, М. Дж. Орг. Хим. 1975, 40, 3808.
  7. ^ Белл, М .; Худликки, М. Дж.Фтор химиясы. 1980, 15, 191.
  8. ^ Моббс, Х. Дж.Фтор химиясы. 1971, 1, 361.
  9. ^ Муратов, Н .; Бурмаков, Мен .; Куншенко, V .; Алексеева, А .; Ягупольский, М. Дж. Орг. Хим. КСРО (ағылшын. Аударма) 1982, 18, 1220.
  10. ^ Ягупольский, М .; Голиков, Мен .; Алексеева, А .; Александров, М. Дж. Орг. Хим. КСРО (ағылшын. Аударма) 1971, 7, 737.
  11. ^ Грунвелл, Р .; Бояу, Л. Тетраэдр Летт., 1975, 1739.
  12. ^ Дмовски, В .; Колинский, А. Роц. Хим. 1974, 48, 1697.
  13. ^ Безсолицен, П .; Горбунов, Н .; Назаров, А .; Хардин, П. Высокомол. Соедин., Сер. A 1972, 14, 950 [C.A., 77, 75710e (1972)].
  14. ^ Голландия, Г.В .; Джернов, Дж. Л .; Розен, П. 4.256.911 (1981) [C.A., 89, 146500x (1978)].
  15. ^ Баду, Дж .; Кахард, Д. Org. Реакция. 2007, 69, 347.
  16. ^ Бурмаков, Мен .; Мотняк, А .; Куншенко, V .; Алексеева, А .; Ягупольский, М. Дж. Орг. Хим. КСРО (ағылшын. Аударма) 1980, 16, 1204.