At lave eller bryde:Ny reversibel teknik producerer acylfluorid ved hjælp af sjældent metal

Acylfluorider er organiske forbindelser, der indeholder et fluoratom i deres struktur. Disse forbindelser har for nylig vundet meget opmærksomhed i overgangsmetalkatalyse på grund af deres stabilitet og selektive reaktivitet. Imidlertid, deres kommercielle produktion er fortsat en udfordring. En gruppe forskere i Tokyo har fundet en måde at generere komplekse acylfluorider fra bredt tilgængelige acylfluorider gennem en reversibel reaktion, med det sjældne metal palladium som kernen i denne proces.

I organisk kemi, metaller har for nylig vundet opmærksomhed for deres roller som katalysatorer for en række forskellige reaktioner, hvor to forskellige udgangsmaterialer er sat sammen, almindeligvis kendt som krydskoblingsreaktioner. Acylfluorider er en speciel type kulstofforbindelser, der indeholder fluor i deres struktur. De er meget vigtige i forskellige krydskoblingsreaktioner på grund af deres stabilitet og reaktivitet, som det fremgår af den stigende mængde forskning, der rapporterer deres relevans.

På grund af deres centrale rolle i disse reaktioner, syntese af acylfluorider er et vigtigt forskningsemne, der udforskes af kemikere verden over. Forskere har allerede udtænkt adskillige teknikker til at syntetisere acylfluorider ved hjælp af metalkatalysatorer, men anvendelse af et simpelt acylfluorid som et reagens til syntese af komplekse acylfluorider er ikke blevet undersøgt.

Junior lektor Prof Yohei Ogiwara, Prof Norio Sakai, og Shintaro Hosaka, en gruppe videnskabsmænd fra Tokyo University of Science, havde tidligere identificeret en række teknikker til at transformere acylfluorider ved hjælp af palladium som katalysator, herunder en teknik, der involverer manipulation af acyl-C-F-bindingen. Som et resultat af detaljerede eksperimenter, de fandt ud af, at palladium kan hjælpe med at spalte acyl-C-F-bindingen af ​​acylfluorid. Hvad der var mere fascinerende var, at denne reaktion var reversibel, hvilket betyder, at tilstedeværelsen af ​​palladium også katalyserede dannelsen af ​​denne binding.

Disse resultater tilskyndede forskerne til nu at udvikle en ny strategi til syntese af acylfluorider. "Vi forestillede os, at reversibiliteten af ​​spaltningen/dannelsen af ​​acyl-C−F-bindingen kan være svaret på gåden med acylfluoridsyntese, " siger Dr. Ogiwara, ledende videnskabsmand i undersøgelsen. I deres seneste rapport offentliggjort i Organometaller , de beskriver den palladium/phosphin-katalyserede syntese af en række acylfluorider fra et simpelt og kommercielt tilgængeligt acylfluorid - kaldet benzoylfluorid - som en fluoridkilde.

Denne nye metode involverer en 'acyl-udvekslingsreaktion, ' hvorved en reaktion induceres mellem benzoylfluorid og benzoesyreanhydrid af palladium. Benzoesyreanhydrid er en del af en større underklasse af forbindelser kendt som syreanhydrider, som er sammensat af to acylgrupper bundet til det samme oxygenatom. Derfor, denne forbindelse var en perfekt leverandør af acylgrupper.

Forskerne fandt ud af, at denne reaktion resulterede i produktionen af ​​passende mængder af komplekse acylfluorider som ønsket. Ved at teste forskellige katalysatorer og substrater (kemikalierne, der gennemgår reaktionen), de bekræftede, at benzoylfluorid, benzoesyreanhydrid, og palladium giver faktisk de bedste resultater. Imidlertid, det foretrukne komplekse acylfluorid kan opnås ved at lege med substraterne. Denne reaktion er således effektiv og muliggør fremstilling af en række mere komplekse acylfluorider. "I sin kerne, " rapporterer Prof Sakai, "denne reaktion forløber gennem spaltningen og dannelsen af ​​acyl C−F-bindingen ved palladiumcentret."

Ved at bruge denne metode, Dr. Ogiwara og hans team lykkedes med at opnå 10 eller flere typer acylfluorid fra benzoylfluorid, demonstrerer effektiviteten af ​​denne teknik. En ekstra bonus er, at gennem denne teknik, acylfluorid udgør en attraktiv kilde til fluor. "Denne undersøgelse repræsenterer den første praktiske protokol til at bruge kommercielt tilgængeligt acylfluorid som et fluoreringsreagens til den katalytiske generering af en række værdiskabende acylfluorider, " rapporterer Prof Sakai. Reversibiliteten af ​​brydningen og dannelsen af ​​C-F-bindingen er højdepunktet i denne undersøgelse, og det kan potentielt finde mange industrielle anvendelser.