氨基呋喃的氟化是一种化学反应,可将氧化的有机化合物转化为有机氟化合物。氨基呋喃选择性地交换羟基用于氟,但也能够将羰基,卤化物,甲硅烷基醚和其他官能团转化为有机氟化物。
介绍
在1970年引入二乙氨基三氟化硫(DAST)以用氟取代羟基之前,四氟化硫是最常用于完成这种转化的试剂。然而,四氟化硫仅与最酸性的羟基反应(其底物范围有限),并且难以处理,有毒并且能够在水解时产生氟化氢。因此,氨基磺酰胺试剂如二乙氨基三氟化硫已大量取代SF 4作为用氟化物取代羟基的选择试剂。[2]
(1)
氨基呋喃通常通过相应的二烷基氨基(三烷基)硅烷与SF
4反应制备。
[2]当氨基磺酰胺暴露于第二当量的氨基硅烷时,产生双(二烷基氨基)二氟化硫。
[3]三(二烷基氨基)锍二氟三甲基硅酸盐如二(三乙基氨基)锍二氟三甲基硅酸盐(TASF)已经实现了作为卤化物氟化试剂的合成效用。当三当量的氨基硅烷暴露于四氟化硫时形成这些。
[4]
(2)
机制与立体化学
流行机制
DAST的氟化机理与四氟化硫的机理相似。底物的羟基对硫的攻击和氟化氢的消除导致烷氧基二硫化硫中间体。通过S N 1 [5]或S N 2 [6]途径的氟化物的亲核攻击导致产物。尽管在许多手性醇中已观察到清洁的构型转化,但在某些情况下也观察到碳阳离子重排。手术通路取决于基底的结构。
(3)
通过类似的机理将醛和酮转化成相应的偕二氟化物,在上述羟基置换机理之前加入氟化氢。可烯醇化酮的氟化中的重要副产物是相应的氟乙烯,其由中间氟碳阳离子的去质子化产生。
(4)
卤化物通过卤化物基本上复杂的氟化物交换反应。已经分离出含有交换的卤化物的副产物。
[7]
范围和限制
氨基呋喃对用氟化物取代羟基具有高度选择性,但在没有醇官能团的情况下,它们能够将多种底物转化为相应的氟化物或酰基氟化物。例如,酮转化为偕二氟化物。[8] 然而,与四氟化硫不同,氨基呋喃不会将羧酸转化为三氟甲基; 反应在酰氟阶段停止。[9]甲硅烷基醚在DAST存在下转化为有机氟化物。[10]
(5)
醛和酮与DAST反应形成相应的偕二氟化物。可烯醇化酮的氟化产生二氟烷烃和氟乙烯的混合物。在含有发烟硫酸的甘醇二甲醚中,氟乙烯产品占主导地位。
[11]富含电子的羰基化合物,如酯和酰胺,不与DAST或其他氨基呋喃反应。
(6)
环氧化物可根据其结构产生多种产物。通常,以最高产率形成的产物是邻位二氟化物和双(α-氟烷基)醚。然而,该反应导致产率低并且在合成上不是有用的。
[12]
(7)
DAST氟化的极性机制意味着某些底物可能遭受Wagner-Meerwein重排。在新戊醛的氟化反应中观察到该过程,得到1,2-二氟-1,2-二甲基丙烷,1,1-二氟-2,2-二甲基丙烷和1-氟-2,2-二甲基乙烯的混合物。 。
[8]
(8)
二醇可在氟化条件下进行频哪醇重排。
[13]
(9)
当用DAST处理亚砜时,发生有趣的Pummerer型重排以提供α-氟代硫化物。
[14]
(10)
与其他方法比较
氨基呋喃与许多其他可用的氟化方法相比是有利的。它们比四氟化硫更容易处理; 然而,SF 4不会促进阳离子重排。[15]关于羧酸,氨基呋喃和SF 4是互补的:前者产生酸性氟化物,而后者产生三氟甲基化合物。
(11)
全氟烷基胺,如Ishikawa试剂(N,N-二乙基-1,1,2,3,3,3-六氟丙胺),
[16]对羟基具有高选择性,不与醛和酮反应。然而,这些试剂的酰胺副产物比氨基磺酰胺副产物更难与所需产物分离。
(12)
碱金属和四烷基铵氟化物可用于置换磺酸酯; 然而,这些反应需要比相应游离醇的氨基砜氟化更高的温度。
[17]
(13)
实验条件和程序
典型条件
DAST的氟化可以在常规的玻璃设备中进行,尽管玻璃的蚀刻可能是由反应副产物引起的。反应通常在非质子或非极性溶剂中进行。应从反应中排除水分和大气中的氧气。反应通常在-78℃开始并升温至室温或以上; 但是,反应不应加热到80℃以上,因为氟化试剂的分解在该温度下开始发生。后处理通常包括将反应混合物倒在水或冰上,然后用碳酸氢钠中和酸性副产物。标准纯化方法可用于分离所需的氟化产物。
示例程序[18]
(14)
将13.0g(0.1mol)1-辛醇在25mL二氯甲烷中的溶液滴加到16.1g(0.1mol)二乙氨基三氟化硫在60mL二氯甲烷中的溶液中,冷却至-70°至-65°。将反应混合物温热至25°,加入50mL水,分离下层有机层,用无水硫酸镁干燥,蒸馏,得到12.0g(90%)1-氟辛烷,为无色液体,沸点42℃。 -43°(20毫米)。
19 F NMR(CCL
3 F):218.8 ppm的(TT,
2 J = 49赫兹,
3 J = 25赫兹)。