Application des Lanthanides élémentaires dans l’Activation sélective de C-F de trifluorométhylés Benzofulvenes donnant accès à divers Difluoroalkenes

Cette méthode peut apporter de nouvelles perspectives sur la chimie de réduction des métaux lanthanides dans le domaine de la chimie organique, comme démontré dans ce cas dans les réactions d’activation C-F. Le principal avantage de cette technique, qui peut être appliquée à tous les métaux lanthanides, est qu’elle fournit des métaux hautement réactifs pour un large éventail de réactions organiques et organométalliques. Avant l’intervention, synthétisez le benzofulvène trifluorométhylé et le nitroalcène souhaités.

La veille de la réaction, distillez au moins deux millilitres de tétrahydrofurane anhydre, et stockez-le sur des tamis moléculaires activés. Transférez également dans une boîte à gants remplie d’azote ou d’argon une lime métallique, des pinces, du papier d’aluminium, un récipient peu profond en polypropylène, un tube à essai de cinq millilitres séché au four et deux septa en caoutchouc. Pour commencer, mesurez 65 millimoles de benzofulvène trifluorométhylé et placez-le dans un tube Schlenk de 50 millilitres séché au four, équipé d’une barre d’agitation magnétique séchée au four.

Fermez le tube Schlenk à l’aide d’un bouchon à vis en plastique doublé de PTFE. Fixez le tube sur un agitateur magnétique et connectez le bras latéral à une ligne Schlenk. Commencez à remuer à environ 700 à 800 tr/min et ouvrez le tube pour aspirer.

Faites sécher le benzofulvene sous vide pendant dix minutes, puis aérez le tube avec de l’azote ou de l’argon gazeux. Répétez le processus de séchage deux fois de plus, pour un total de trois fois. Ensuite, remplissez le tube de gaz inerte et fermez son robinet d’arrêt.

Transférez le tube dans la boîte à gants remplie de gaz inerte. Mettez un morceau de papier d’aluminium sur la balance dans la boîte à gants, à la place du papier de pesée. Tapisser la plaque de polypropylène d’un autre morceau de papier d’aluminium pour attraper la limaille métallique.

Ensuite, tenez fermement le gros morceau de dysprosium métallique avec la pince. Limez la couche externe inactive du métal sur la plaque doublée d’une feuille d’aluminium, en prenant soin d’éviter tout contact entre la lime et la pince, afin de minimiser la contamination métallique. Ensuite, mesurez 82 milligrammes de dysprosium métal fraîchement limé.

Placez le métal dans le tube de Schlenk et bouchez le tube avec un septum en caoutchouc. Après cela, mesurez 200 milligrammes de chlorure d’aluminium anhydre dans un tube à essai et bouchez le tube avec le deuxième septum en caoutchouc. Retirez le tube Schlenk et le tube à essai de la boîte à gants lorsque vous êtes prêt à commencer l’activation C-F.

Fixez le tube Schlenk sur un agitateur magnétique et connectez-le à la ligne Schlenk. Effectuez trois cycles de séchage du mélange sous vide pendant dix minutes et de remplissage du tube avec du gaz inerte. Ensuite, placez le tube Schlenk sous un flux de gaz inerte à pression positive et commencez à agiter le mélange sec.

Fixez le tube à essai de chlorure d’aluminium dans la hotte et connectez le tube à essai à un flux positif de gaz inerte via une aiguille à travers le septum. Ensuite, ajoutez 10 à 12 milligrammes d’iode dans le tube de Schlenk, sous un flux positif de gaz inerte. Ensuite, purgez une seringue sèche en plastique de deux millilitres, équipée d’une aiguille hypodermique de calibre 21 et de 120 millimètres, en remplissant la seringue de gaz inerte et en l’expulsant trois fois.

Aspirez 1,5 millilitre de THF sec fraîchement distillé dans la seringue purgée. Ajoutez 5 millilitres de THF dans le tube de Schlenk, pour obtenir une solution brune foncée. Ajouter le millilitre restant de THF goutte à goutte au chlorure d’aluminium.

Si nécessaire, faites tourner doucement le tube pour dissoudre le chlorure d’aluminium. Ensuite, aspirez la solution de chlorure d’aluminium encore chaude et teintée de jaune dans la seringue et ajoutez-la au mélange réactionnel dans le tube de Schlenk. Continuez à remuer le mélange réactionnel jusqu’à ce que le benzofulvène soit complètement consommé, ce qui prend généralement environ une heure.

Le mélange deviendra d’abord jaune-brun, puis deviendra trouble, vert foncé. Pendant ce temps, mesurez dans un tube à essai sec au four 5 millimoles du nitroalcène souhaité. Fermez le tube avec un bouchon en caoutchouc et commencez à sécher le nitroalcène sous vide à l’aide d’une aiguille à travers le septum.

Après que la réaction ait duré une heure, prélevez un échantillon du mélange avec un capillaire de dix centimètres pour la chromatographie sur couche mince. Éluez l’échantillon avec de l’éther de pétrole et vérifiez la présence d’une tache jaune vif provenant du benzofulvénène. Une fois le benzofulvène consommé, remplissez le tube de nitroalcène avec un gaz inerte.

Ensuite, ajoutez le nitroalcène sec dans le tube de Schlenk, sous un flux positif de gaz inerte. Le mélange réactionnel deviendra jaune-vert. Continuez à remuer le mélange jusqu’à ce que le nitroalcène soit consommé, ce qui prend généralement environ une heure.

Évaluer la consommation de nitroalcène par CCM, avec un mélange d’éther de pétrole et d’acétate d’éthyle de 95 à 5 en volume comme éluant. Une fois la réaction terminée, diluez le mélange de produit avec 20 millilitres d’éther diéthylique. Avec le tube Schlenk ouvert dans la hotte, trempez le mélange avec cinq millilitres d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique à raison d’une mole par litre.

Enfin, extrayez le produit dans de l’éther diéthylique, séchez l’extrait sur un sulfate de magnésium et purifiez le produit avec une chromatographie sur colonne de gel de silice. Le mécanisme réactionnel proposé implique une activation de la FC médiée par les lanthanides, une transmétallation et l’ajout de nitroalcène. La RMN du fluor du produit brut a montré deux séries de deux doublets attribués aux groupes difluroalcènes des produits diastéréoisomères.

Une petite quantité de produit hydrolysé a été observée, en raison de l’excès de benzofulvénène de départ. Une quantité importante de produit hydrolysé est observée si de l’humidité a pénétré dans le mélange réactionnel, ou si la réaction a été éteinte avant la fin de l’ajout de nitroalcène. Le matériel de départ peut être observé si l’activation C-F n’est pas allée jusqu’au bout, ce qui peut indiquer un lanthanide insuffisamment réactif.

Les diastéréoisomères pouvaient être séparés par élution lente, sur une longue colonne de gel de silice. En utilisant du dysprosium, la réaction s’est bien déroulée, avec une gamme de deux nitroalcènes. Alors que le benzofulvène substitué au 2-thiényle a réagi avec succès avec le para-chlorophénylnitroalcène.

Aucune réaction ne s’est produite dans des conditions similaires si le benzofulvène a été substitué par le groupe para-diméthylamino phényle riche en électrons. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de manipuler les métaux lanthanides réactifs sous atmosphère inerte, et comment utiliser le fort potentiel de réduction pour des procédures intéressantes et synthétiques.