Aplicación de lantánidos Elemental en la activación de C-F selectiva de Trifluoromethylated Benzofulvenes acceso a varios Difluoroalkenes

Este método puede proporcionar nuevos conocimientos sobre la química de reducción de metales lantánidos en el campo de la química orgánica, como se demostró en este caso en las reacciones de activación C-F. La principal ventaja de esta técnica, que se puede aplicar a todos los metales lantánidos, es que proporciona metales altamente reactivos para una amplia gama de reacciones orgánicas y órgano-metálicas. Antes del procedimiento, sintetice el benzofulveno trifluorometilado y el nitroalqueno deseados.

El día antes de la reacción, destilar al menos dos mililitros de tetrahidrofurano anhidro y almacenarlo en tamices moleculares activados. Además, transfiera a una guantera llena de nitrógeno o argón una lima de metal, alicates, papel de aluminio, un recipiente de polipropileno poco profundo, un tubo de ensayo de cinco mililitros secado al horno y dos tabiques de goma. Para comenzar, mida 65 milimoles de benzofulvena trifluorometilada y colóquelo en un tubo Schlenk de 50 mililitros secado al horno, equipado con una barra agitadora magnética secada al horno.

Cierre el tubo Schlenk con un tapón de rosca de plástico revestido de PTFE. Sujete el tubo sobre un agitador magnético y conecte el brazo lateral a una línea Schlenk. Comience a remover a aproximadamente 700 a 800 rpm y abra el tubo para aspirar.

Seque el benzofulvena al vacío durante diez minutos y luego ventile el tubo con nitrógeno o gas argón. Repita el proceso de secado dos veces más, para un total de tres veces. Luego, llene el tubo con gas inerte y cierre su llave de paso.

Transfiera el tubo a la guantera llena de gas inerte. Coloque un trozo de papel de aluminio en la balanza de la guantera, en lugar de pesar el papel. Cubra la placa de polipropileno con otro trozo de papel de aluminio para atrapar las limaduras de metal.

Luego, sostenga firmemente la pieza grande de metal de disprosio con los alicates. Lime la capa exterior inactiva del metal sobre la placa revestida de papel de aluminio, teniendo cuidado de evitar el contacto entre la lima y los alicates, para minimizar la contaminación del metal. Luego, mida 82 miligramos de disprosio metálico recién limado.

Coloque el metal en el tubo Schlenk y tape el tubo con un tabique de goma. Después de eso, mida 200 miligramos de cloruro de aluminio anhidro en un tubo de ensayo y tape el tubo con el segundo tabique de goma. Retire el tubo Schlenk y el tubo de ensayo de la guantera cuando esté listo para comenzar la activación C-F.

Sujete el tubo Schlenk sobre un agitador magnético y conéctelo a la línea Schlenk. Realice tres ciclos de secado de la mezcla al vacío durante diez minutos y vuelva a llenar el tubo con gas inerte. Luego, coloque el tubo Schlenk bajo un flujo de presión positiva de gas inerte y comience a agitar la mezcla seca.

Sujete el tubo de ensayo de cloruro de aluminio en el capó y conecte el tubo de ensayo a un flujo positivo de gas inerte a través de una aguja a través del tabique. A continuación, agregue 10-12 miligramos de yodo al tubo de Schlenk, bajo un flujo positivo de gas inerte. Luego, purgue una jeringa seca de plástico de dos mililitros, equipada con una aguja hipodérmica de calibre 21 y 120 milímetros, llenando la jeringa con gas inerte y expulsándola tres veces.

Extraiga 1,5 mililitros de THF seco recién destilado en la jeringa purgada. Agregue 5 mililitros de THF al tubo Schlenk para obtener una solución de color marrón oscuro. Agregue el mililitro restante de THF gota a gota al cloruro de aluminio.

Si es necesario, agite suavemente el tubo para disolver el cloruro de aluminio. Luego, extraiga la solución de cloruro de aluminio aún tibia y teñida de amarillo en la jeringa y agréguela a la mezcla de reacción en el tubo Schlenk. Continúe revolviendo la mezcla de reacción hasta que el benzofulveno se haya consumido por completo, lo que generalmente tarda aproximadamente una hora.

La mezcla primero se volverá de color marrón amarillento y luego se volverá turbia, de color verde oscuro. Mientras tanto, mida en un tubo de ensayo seco al horno 5 milimoles del nitroalqueno deseado. Selle el tubo con un tapón de goma y comience a secar el nitroalqueno al vacío a través de una aguja a través del tabique.

Después de que la reacción haya procedido durante una hora, tome una muestra de la mezcla con un capilar de diez centímetros para cromatografía en capa fina. Eluya la muestra con éter de petróleo y verifique si hay una mancha amarilla brillante debido al benzofulveno. Una vez que se haya consumido el benzofulveno, llene el tubo de nitroalqueno con gas inerte.

A continuación, añada el nitroalqueno seco al tubo de Schlenk, bajo un flujo positivo de gas inerte. La mezcla de reacción se volverá de color amarillo verdoso. Continúe revolviendo la mezcla hasta que se haya consumido el nitroalqueno, lo que generalmente toma aproximadamente una hora.

Evalúe el consumo de nitroalqueno a través de TLC, con una mezcla de éter de petróleo y acetato de etilo de 95 a 5 por volumen como eluyente. Una vez finalizada la reacción, diluir la mezcla del producto con 20 mililitros de éter dietílico. Con el tubo de Schlenk abierto en la campana extractora, enfríe la mezcla con cinco mililitros de una solución acuosa de ácido clorhídrico de un mol por litro.

Finalmente, extraiga el producto en éter dietílico, seque el extracto sobre un sulfato de magnesio y purifique el producto con cromatografía en columna de gel de sílice. El mecanismo de reacción propuesto implica una activación de CF mediada por lantánidos, transmetalación y adición de nitroalquenos. La RMN de flúor del producto crudo mostró dos conjuntos de dos dobletes atribuidos a los grupos difluroalquenos de los productos diastereoméricos.

Se observó una pequeña cantidad del producto hidrolizado, debido al exceso de benzofulvena de partida. Se observa una cantidad significativa de producto hidrolizado si la humedad entró en la mezcla de reacción, o si la reacción se apagó antes de completar la adición de nitroalqueno. Se puede observar material de partida si la activación de C-F no se completó, lo que puede indicar un lantánido insuficientemente reactivo.

Los diastereómeros podían separarse mediante elución lenta, en una larga columna de gel de sílice. Usando disprosio, la reacción se desarrolló bien, con un rango de dos nitroalquenos. Mientras que el benzofulveno sustituido por 2-tienil reaccionó con éxito con el nitroalqueno de para-clorofenil.

No se produjo ninguna reacción en condiciones similares si el benzofulveno se sustituyó por el grupo para-dimetilaminofenilo rico en electrones. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo manejar metales lantánidos reactivos en atmósfera inerte y cómo usar el fuerte potencial de reducción para procedimientos interesantes y sintéticos.