La fluoración con aminosulfuranos es una reacción química que transforma los compuestos orgánicos oxidados en compuestos organofluorados. Los aminosulfuranos intercambian selectivamente grupos hidroxilo por flúor, pero también son capaces de convertir grupos carbonilo, haluros, éteres de sililo y otras funciones en organofluoruros. [1]
Introducción
Antes de la introducción del trifluoruro de dietilaminosulfuro (DAST) en 1970 para el reemplazo de grupos hidroxilo con fluoruro, el tetrafluoruro de azufre era el reactivo más comúnmente usado para lograr esta transformación. Sin embargo, el tetrafluoruro de azufre solo reacciona con los grupos hidroxilo más ácidos (su alcance de sustrato es limitado) y es difícil de manejar, tóxico y capaz de generar fluoruro de hidrógeno tras la hidrólisis. Por tanto, los reactivos de aminosulfurano como el trifluoruro de dietilaminosulfuro han reemplazado en gran medida al SF 4 como reactivos de elección para la sustitución de grupos hidroxilo por fluoruro. [2]
- HO R F R
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Los aminosulfuranos se preparan normalmente por reacción de los correspondientes dialquilamino (trialquil) silanos con SF 4 . [2] Cuando el aminosulfurano se expone a un segundo equivalente de aminosilano, resultan difluoruros de bis (dialquilamino) azufre. [3] Los difluorotrimetilsilicatos de tris (dialquilamino) sulfonio tales como el difluorotrimetilsilicato de tris (dietilamino) sulfonio ( TASF ) han alcanzado una utilidad sintética como reactivos para la fluoración de haluros. Estos se forman cuando se exponen tres equivalentes de aminosilano al tetrafluoruro de azufre. [4]
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Mecanismo y estereoquímica
Mecanismo predominante
El mecanismo de fluoración por DAST es paralelo al del tetrafluoruro de azufre . El ataque del grupo hidroxilo del sustrato sobre el azufre y la eliminación del fluoruro de hidrógeno conducen a un intermedio alcoxiamino-difluoruro de azufre. El ataque nucleofílico por el fluoruro, ya sea por una vía S N 1 [5] o S N 2 [6] , conduce al producto. Aunque se ha observado una inversión configuracional limpia en varios alcoholes quirales, también se han observado reordenamientos carbocatiónicos en algunos casos. La vía operatoria depende de la estructura del sustrato.
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La conversión de aldehídos y cetonas en los correspondientes difluoruros geminales se realiza mediante un mecanismo similar, con la adición de fluoruro de hidrógeno que precede al mecanismo de sustitución de hidroxilo descrito anteriormente. Un subproducto importante en las fluoraciones de cetonas enolizables es el correspondiente fluoruro de vinilo, que resulta de la desprotonación de los fluorocarbocados intermedios.
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Los haluros reaccionan mediante un intercambio esencialmente metatético del haluro por fluoruro. Se han aislado los subproductos que contienen el haluro intercambiado. [7]
Alcance y limitaciones
Los aminosulfuranos son altamente selectivos para el reemplazo de grupos hidroxilo con fluoruro, pero en ausencia de funcionalidad alcohol, tienen la capacidad de transformar una amplia gama de sustratos en los correspondientes fluoruros o fluoruros de acilo. Por ejemplo, las cetonas se convierten en difluoruros geminales. [8] Sin embargo, a diferencia del tetrafluoruro de azufre, los aminosulfuranos no convierten los ácidos carboxílicos en grupos trifluorometilo; la reacción se detiene en la etapa de fluoruro de acilo. [9] Los éteres de sililo se convierten en organofluoruros en presencia de DAST. [10]
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Los aldehídos y las cetonas reaccionan con DAST para formar los correspondientes difluoruros geminales. La fluoración de cetonas enolizables da una mezcla de difluoroalcano y fluoruro de vinilo. En glima con ácido sulfúrico humeante , predomina el producto de fluoruro de vinilo. [11] Los compuestos carbonílicos ricos en electrones, como ésteres y amidas, no reaccionan con DAST u otros aminosulfuranos.
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Los epóxidos pueden producir una variedad de productos dependiendo de su estructura. Generalmente, los productos que se forman con mayor rendimiento son los difluoruros vecinos y los éteres de bis (α-fluoroalquilo). Sin embargo, esta reacción da como resultado rendimientos bajos y no es útil sintéticamente. [12]
( 7 )
El mecanismo polar de fluoración por DAST implica que ciertos sustratos pueden sufrir reordenamientos de Wagner-Meerwein . Este proceso se ha observado en la fluoración de pivalaldehído, que produce una mezcla de 1,2-difluoro-1,2-dimetilpropano, 1,1-difluoro-2,2-dimetilpropano y 1-fluoro-2,2-dimetiletileno. . [8]
( 8 )
Los dioles pueden sufrir un reordenamiento de pinacol en condiciones de fluoración. [13]
( 9 )
Cuando los sulfóxidos se tratan con DAST, se produce una reordenación de tipo Pummerer interesante para producir α-fluorosulfuros. [14]
( 10 )
Comparación con otros métodos
Los aminosulfuranos se comparan favorablemente con muchos de los otros métodos de fluoración disponibles. Son más fáciles de manipular que el tetrafluoruro de azufre; sin embargo, SF 4 no promueve reordenamientos catiónicos. [15] Con respecto a los ácidos carboxílicos, los aminosulfuranos y SF 4 son complementarios: el primero da fluoruros de ácido, mientras que el segundo da compuestos trifluorometil.
( 11 )
Las alquilaminas perfluoradas, como el reactivo de Ishikawa ( N , N -dietil-1,1,2,3,3,3-hexafluoropropilamina MOLÉCULA INCORRECTA EN EL ESQUEMA A CONTINUACIÓN), [16] son altamente selectivas para los grupos hidroxilo y no reaccionan con aldehídos y cetonas. Sin embargo, los subproductos de amida de estos reactivos son más difíciles de separar de los productos deseados que los subproductos de aminosulfurano.
( 12 )
Se pueden usar fluoruros de álcali y tetraalquilamonio para desplazar los ésteres de sulfonato; sin embargo, estas reacciones requieren temperaturas más altas que la fluoración con aminosulfurano de los correspondientes alcoholes libres. [17]
- R OSO
2R R F( 13 )
Condiciones y procedimiento experimentales
Condiciones típicas
Las fluoraciones con DAST se pueden llevar a cabo en equipos de vidrio convencionales, aunque el grabado del vidrio puede resultar de los subproductos de la reacción. Las reacciones se llevan a cabo típicamente en disolventes apróticos o no polares. La humedad y el oxígeno atmosférico deben excluirse de la reacción. Las reacciones se inician generalmente a -78 ° C y se calientan a temperatura ambiente o superior; sin embargo, las reacciones no deben calentarse por encima de 80 ° C, ya que la descomposición del reactivo fluorante comienza a ocurrir a esta temperatura. El tratamiento generalmente implica verter la mezcla de reacción sobre agua o hielo, seguido de la neutralización de subproductos ácidos con bicarbonato de sodio. Pueden usarse métodos de purificación estándar para aislar los productos fluorados deseados.
Procedimiento de ejemplo
- HO C
7H
15 F C
7H
15 (90%)( 14 )
Se añadió gota a gota una solución de 13,0 g (0,1 mol) de 1-octanol en 25 ml de diclorometano a una solución de 16,1 g (0,1 mol) de trifluoruro de dietilaminosulfuro en 60 ml de diclorometano enfriado a –70 ° a –65 °. La mezcla de reacción se calentó a 25 °, se añadieron 50 ml de agua y la capa orgánica inferior se separó y se secó con sulfato de magnesio anhidro y se destiló para dar 12,0 g (90%) de 1-fluorooctano como un líquido incoloro, pe 42 –43 ° (20 mm). 19 F RMN (CCl 3 F): -218,8 ppm (tt, 2 J = 49 Hz, 3 J = 25 Hz). [18]
Referencias
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