Toepassing van elementaire lanthaniden in de selectieve C-F-activering van Trifluoromethylated Benzofulvenes de toegang tot verschillende Difluoroalkenes
Summary
Dit protocol beschrijft de bereiding van elementaire lanthaniden onder inerte atmosfeer en hun toepassing in een selectieve C-F-activeringsproces waarbij trifluoromethylated benzofulvenes.
Abstract
De selectieve activering van één binding van koolstof-fluor in polyfluorinated aromatische moleculen of Trifluormethyl-bevattende substraten biedt de mogelijkheid van toegang tot unieke fluor-bevattende moleculen, die moeilijk zijn te verkrijgen door andere synthetische trajecten. Onder verschillende metalen bevatten, die kunnen ondergaan C-F activering, zijn lanthaniden (Ln) goede kandidaten als zij sterke Ln-F bindingen vormen. Lanthanide metalen zijn sterke reductoren met een redox potentiële Ln3 +/Ln van ongeveer-2.3 V, die vergelijkbaar is met de waarde van de Mg2 +/Mg redox paar. Daarnaast lanthanide metalen weergeven een veelbelovende functiegroep tolerantie en hun reactiviteit kan variëren langs de lanthanide-serie, waardoor ze geschikt reagentia voor “fine-tuning”-reactie voorwaarden in organische en organometaalchemie transformaties. Echter, als gevolg van hun oxophilicity, lanthaniden gemakkelijk reageren met zuurstof en water en daarom vereisen bijzondere voorwaarden voor opslag, behandeling, voorbereiding en activering. Deze factoren hebben een meer wijdverbreid gebruik in de organische synthese beperkt. Hierin presenteren wij hoe dysprosium metaal- en naar analogie alle lanthanide metaal – kan worden vers bereid onder watervrije voorwaarden met behulp van de ‘ glovebox ‘ en Schlenk technieken. Het vers gearchiveerde metaal, in combinatie met aluminium chloride, initieert de selectieve C-F-activering in trifluoromethylated benzofulvenes. De resulterende reactie tussenproducten reageren met nitroalkenes om te verkrijgen van een nieuwe familie van difluoroalkenes.
Introduction
Lanthanide metalen zijn sporadisch gebruikt in de organische synthese sinds de late jaren 1970-1. Aanvankelijk werkten deze sterke reductoren, met een redox potentiële Ln3 +/Ln van ongeveer-2.3 V, voornamelijk in de berken-type vermindering van aromatische verbindingen en pinacol koppeling reacties. Een betere beschikbaarheid en de zuiverheid van lanthanide metalen uit de jaren 1980 op, alsmede de ontwikkeling van methodologieën en apparatuur om lucht en vocht gemakkelijk verbindingen geleid tot nieuwe toepassingen van lanthanide metalen. De voorbereiding van de gebruikte SmI-2 rechtstreeks vanuit Sm metaal en diiodoethane of jodium is een doorbraak in lanthanide chemie2. In de afgelopen jaren nieuwe patronen van de reactiviteit van lanthanide metalen zijn beschreven, bijvoorbeeld, de Barbier-type reactie van allylische halogeniden met carbonyl verbindingen3, de reacties van de reductieve koppeling waarbij diaryl ketonen4 of acyl chloriden5, selectieve cyclopropanation reacties6en de combinatie van lanthanide metaal met groep 4 metallocenen7,8. Deze studies toonden dat lanthanide metalen een veelbelovende functiegroep tolerantie weergeven en dat hun reactiviteit langs de lanthanide-serie variëren kan, waardoor ze geschikt reagentia voor “fine-tuning”-reactie voorwaarden in organische transformaties.
Organolanthanide complexen en anorganische lanthanide zouten zijn bestudeerd in C-F activering reacties met aromatische en alifatische koolstof-fluor obligaties voor meer dan 40 jaar9,10,11. In 2014 verscheen het eerste verslag over de activering van de C-F met behulp van elementaire ytterbium metaal12. Bleek de regioselectieve reactie van Yb met pentafluorobenzene p– tetrafluorobenzene en YbF2veroorloven. Meer recentelijk hebben wij aangetoond dat verschillende lanthanide metalen met trifluoromethylated benzofulvenes in aanwezigheid van aluminium chloride reageren kunnen te verkrijgen ε, ε-difluoropentadienylmetal complexen die selectief met een breed scala van aldehyden naar nieuw reageerde difluoroalkenes (Figuur 1)13. Het bleek dat de combinatie van dysprosium metaal en aluminium chloride gaf de hoogste opbrengst en de beste selectivities. Hierin presenteren wij een uitbreiding van dit werk met behulp van nitroalkenes als elektrofielen14, regioselectively leiden tot een nieuwe klasse van difluoroalkenes15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit protocol is werk met zeer reactief, lucht en vocht gevoelige lanthanide metalen. Dus de hele reactie procedure moet worden uitgevoerd onder droge inert gas, en alle grondstoffen, waaronder oplosmiddelen, moeten zeer schoon en gedroogde vóór gebruik.
Er zijn twee voordelen voor de bereiding van vers gearchiveerde metalen ten opzichte van de aankoop van reeds gearchiveerde metalen: (i) de aankoop van stukken of blokken is aanzienlijk meer economische en (ii) vers gearchiveerde metaal is me…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij erkennen de financiële steun van de ANR (ANR-15-CE29-0020-01, ACTIV-CF-LAN), CNRS, ICMR, Université de Reims Champagne Ardenne, ENSCM en ICGM. Wij danken Carine Machado en Anthony Robert voor hulp bij het EI-MS en NMR analyses.
Materials
| Dysprosium ingot | Strem | 93-6637 | Store under nitrogen/argon |
| Anhydrous aluminum chloride | Alfa Aesar | 88488 | Store under nitrogen/argon |
| Iodine 99.5% for analysis | Across Organics | 212491000 | |
| THF GPR Rectapur | VWR Chemicals | 28552.324 | Dried and distilled over Na/benzophenone before use |
| Glovebox | MBraun | Under nitrogen atmosphere |
Referencias
- Molander, G. A. Application of Lanthanide Reagents in Organic Synthesis. Chem. Rev. 92 (1), 29-68 (1992).
- Girard, P., Namy, J. L., Kagan, H. B. Divalent Lanthanide Derivatives in Organic Synthesis. 1. Mild Preparation of SmI2 and YbI2 and Their Use as Reducing or Coupling Agents. J. Am. Chem. Soc. 102 (8), 2693-2698 (1980).
- Wu, S., Li, Y., Zhang, S. α-Regioselective Barbier Reaction of Carbonyl Compounds and Allyl Halides Mediated by Praseodymium. J. Org. Chem. 81 (17), 8070-8076 (2016).
- Umeda, R., Ninomiya, M., Nishino, T., Kishida, M., Toiya, S., Saito, T., Nishiyama, Y., Sonoda, N. A Novel Lanthanum Metal-assisted Reaction of Diaryl Ketones and Electrophiles. Tetrahedron. 71 (8), 1287-1291 (2015).
- Chen, W., Li, K., Hu, Z., Wang, L., Lai, G., Li, Z. Utility of Dysprosium as a Reductant in Coupling Reactions of Acyl Chlorides: The Synthesis of Amides and Diaryl-Substituted Acetylenes. Organometallics. 30 (7), 2026-2030 (2011).
- Concellón, J. M., Rodríguez-Solla, H., Concellón, C., del Amo, V. Stereospecific and Highly Stereoselective Cyclopropanation Reactions Promoted by Samarium. Chem. Soc. Rev. 39 (11), 4103-4113 (2010).
- Bousrez, G., Dechamps, I., Vasse, J. -. L., Jaroschik, F. Reduction of Titanocene Dichloride with Dysprosium: Access to a Stable Titanocene(II) Equivalent for Phosphite-free Takeda Carbonyl Olefination. Dalton. Trans. 44 (20), 9359-9362 (2015).
- Bousrez, G., Jaroschik, F., Martinez, A., Harakat, D., Nicolas, E., Le Goff, X. F., Szymoniak, J. Reactivity Differences Between 2,4- and 2,5-Disubstituted Zirconacyclopentadienes: A Highly Selective and General Approach to 2,4-Disubstituted Phospholes. Dalton. Trans. 42 (30), 10997-11004 (2013).
- Klahn, M., Rosenthal, U. An Update on Recent Stoichiometric and Catalytic C-F Bond Cleavage Reactions by Lanthanide and Group 4 Transition-Metal Complexes. Organometallics. 31 (4), 1235-1244 (2012).
- Deacon, G. B., Junk, P. C., Kelly, R. P., Wang, J. Exploring the Effect of the Ln(III)/Ln(II) Redox Potential on C-F Activation and on Oxidation of Some Lanthanoid Organoamides. Dalton Trans. 45 (4), 1422-1435 (2016).
- Träff, A. M., Janjetovic, M., Ta, L., Hilmersson, G. Selective C-F Bond Activation: Substitution of Unactivated Alkyl Fluorides using YbI3. Angew. Chem. Int. Ed. 52 (46), 12073-12076 (2013).
- Deacon, G. B., Jaroschik, F., Junk, P. C., Kelly, R. P. A Divalent Heteroleptic Lanthanoid Fluoride Complex Stabilised by the Tetraphenylcyclopentadienyl Ligand, Arising From C-F Activation of Pentafluorobenzene. Chem. Commun. 50 (73), 10655-10657 (2014).
- Kumar, T., Massicot, F., Harakat, D., Chevreux, S., Martinez, A., Bordolinska, K., Preethanuj, P., Kokkuvayil Vasu, R., Behr, J. -. B., Vasse, J. -. L., Jaroschik, F. Generation of ε,ε-Difluorinated Metal-Pentadienyl Species through Lanthanide-Mediated C-F Activation. Chem. Eur. J. 23 (65), 16460-16465 (2017).
- Philips, F., Maria, A. Organocatalytic Asymmetric Nitro-Michael Reactions. Curr. Org. Synth. 13 (5), 687-725 (2016).
- Zhang, X., Cao, S. Recent Advances in the Synthesis and CF Functionalization of Gem-difluoroalkenes. Tetrahedron Lett. 58 (5), 375-392 (2017).
- Kodukulla, R. P. K., Trivedi, G. K., Vora, J. D., Mathur, H. H. Synthesis, Chemical Transformation and Antimicrobial Activity of a Novel Class of Nitroolefins: 1,3-Diaryl-2-nitroprop-1-enes. Synth. Commun. 24 (6), 819-832 (1994).
