La fluoración con aminosulfuranos es una reacción química que transforma compuestos orgánicos oxidados en compuestos organofluorados . Los aminosulfuranos intercambian selectivamente grupos hidroxilo por flúor, pero también son capaces de convertir grupos carbonilo, haluros, éteres de sililo y otras funcionalidades en organofluoruros. [1]
Antes de la introducción del trifluoruro de dietilaminoazufre (DAST) en 1970 para la sustitución de grupos hidroxilo por fluoruro, el tetrafluoruro de azufre era el reactivo más comúnmente utilizado para lograr esta transformación. Sin embargo, el tetrafluoruro de azufre solo reacciona con los grupos hidroxilo más ácidos (su alcance de sustrato es limitado), y es difícil de manipular, tóxico y capaz de generar fluoruro de hidrógeno por hidrólisis. Por lo tanto, los reactivos de aminosulfurano como el trifluoruro de dietilaminoazufre han reemplazado en gran medida al SF4 como los reactivos de elección para la sustitución de grupos hidroxilo por fluoruro. [2]
Los aminosulfuranos se preparan generalmente por reacción de los dialquilamino(trialquil)silanos correspondientes con SF4 . [ 2] Cuando el aminosulfurano se expone a un segundo equivalente de aminosilano, resultan difluoruros de bis(dialquilamino)azufre. [3] Los difluorotrimetilsilicatos de tris(dialquilamino)sulfonio, como el difluorotrimetilsilicato de tris(dietilamino)sulfonio ( TASF ), han alcanzado una utilidad sintética como reactivos para la fluoración de haluros. Estos se forman cuando tres equivalentes de aminosilano se exponen a tetrafluoruro de azufre. [4]
El mecanismo de fluoración por DAST es paralelo al del tetrafluoruro de azufre . El ataque del grupo hidroxilo del sustrato al azufre y la eliminación del fluoruro de hidrógeno conducen a un intermedio de difluoruro de alcoxiaminoazufre. El ataque nucleofílico por fluoruro, ya sea por una vía S N 1 [5] o S N 2 [6] , conduce al producto. Aunque se ha observado una inversión configuracional limpia en varios alcoholes quirales, también se han observado reordenamientos carbocatiónicos en algunos casos. La vía operativa depende de la estructura del sustrato.
La conversión de aldehídos y cetonas en los difluoruros geminales correspondientes se produce mediante un mecanismo similar, con adición de fluoruro de hidrógeno antes del mecanismo de reemplazo de hidroxilo descrito anteriormente. Un producto secundario importante en las fluoraciones de cetonas enolizables es el fluoruro de vinilo correspondiente, que resulta de la desprotonación de carbocationes fluorados intermedios.
Los haluros reaccionan mediante un intercambio esencialmente metatético del haluro por fluoruro. Se han aislado subproductos que contienen el haluro intercambiado. [7]
Los aminosulfuranos son altamente selectivos para el reemplazo de grupos hidroxilo con fluoruro, pero en ausencia de funcionalidad de alcohol, tienen la capacidad de transformar una amplia gama de sustratos en los fluoruros o fluoruros de acilo correspondientes. Por ejemplo, las cetonas se convierten en difluoruros geminales. [8] Sin embargo, a diferencia del tetrafluoruro de azufre, los aminosulfuranos no convierten los ácidos carboxílicos en grupos trifluorometilo; la reacción se detiene en la etapa de fluoruro de acilo. [9] Los éteres de sililo se convierten en organofluoruros en presencia de DAST. [10]
Los aldehídos y las cetonas reaccionan con DAST para formar los difluoruros geminales correspondientes. La fluoración de cetonas enolizables da una mezcla de difluoroalcano y fluoruro de vinilo. En la glima con ácido sulfúrico fumante , predomina el producto de fluoruro de vinilo. [11] Los compuestos carbonílicos ricos en electrones, como los ésteres y las amidas, no reaccionan con DAST ni con otros aminosulfuranos.
Los epóxidos pueden dar lugar a una variedad de productos según su estructura. En general, los productos que se forman con mayor rendimiento son los difluoruros vecinales y los bis(α-fluoroalquil)éteres. Sin embargo, esta reacción produce rendimientos bajos y no es útil desde el punto de vista sintético. [12]
El mecanismo polar de fluoración por DAST implica que ciertos sustratos pueden sufrir reordenamientos de Wagner-Meerwein . Este proceso se ha observado en la fluoración del pivalaldehído, que produce una mezcla de 1,2-difluoro-1,2-dimetilpropano, 1,1-difluoro-2,2-dimetilpropano y 1-fluoro-2,2-dimetiletileno. [8]
Los dioles pueden sufrir una reorganización de pinacol en condiciones de fluoración. [13]
Cuando los sulfóxidos se tratan con DAST, se produce un interesante reordenamiento de tipo Pummerer para producir sulfuros de α-fluoro. [14]
Los aminosulfuranos se comparan favorablemente con muchos de los otros métodos de fluoración disponibles. Son más fáciles de manejar que el tetrafluoruro de azufre; sin embargo, el SF4 no promueve reordenamientos catiónicos. [15] Con respecto a los ácidos carboxílicos, los aminosulfuranos y el SF4 son complementarios: el primero da fluoruros ácidos, mientras que el segundo da compuestos trifluorometilados.
Las alquilaminas perfluoradas, como el reactivo de Ishikawa ( N , N -dietil-1,1,2,3,3,3-hexafluoropropilamina MOLÉCULA INCORRECTA EN EL ESQUEMA A CONTINUACIÓN), [16] son altamente selectivas para los grupos hidroxilo y no reaccionan con aldehídos y cetonas. Sin embargo, los subproductos de amida de estos reactivos son más difíciles de separar de los productos deseados que los subproductos de aminosulfurano.
Se pueden utilizar fluoruros de álcali y tetraalquilamonio para desplazar los ésteres de sulfonato; sin embargo, estas reacciones requieren temperaturas más altas que la fluoración con aminosulfurano de los alcoholes libres correspondientes. [17]
Las fluoraciones con DAST se pueden llevar a cabo en equipos de vidrio convencionales, aunque el vidrio puede sufrir un ataque químico a partir de subproductos de la reacción. Las reacciones se llevan a cabo normalmente en disolventes apróticos o no polares. La humedad y el oxígeno atmosférico deben excluirse de la reacción. Las reacciones suelen iniciarse a -78 °C y se calientan a temperatura ambiente o superior; sin embargo, las reacciones no deben calentarse por encima de los 80 °C, ya que la descomposición del reactivo fluorante comienza a producirse a esta temperatura. El tratamiento suele implicar verter la mezcla de reacción sobre agua o hielo, seguido de la neutralización de los subproductos ácidos con bicarbonato de sodio. Se pueden utilizar métodos de purificación estándar para aislar los productos fluorados deseados.
Se añadió gota a gota una solución de 13,0 g (0,1 mol) de 1-octanol en 25 ml de diclorometano a una solución de 16,1 g (0,1 mol) de trifluoruro de dietilaminoazufre en 60 ml de diclorometano enfriada a una temperatura de –70° a –65°. La mezcla de reacción se calentó a 25°, se añadieron 50 ml de agua y la capa orgánica inferior se separó y se secó con sulfato de magnesio anhidro y se destiló para dar 12,0 g (90 %) de 1-fluorooctano en forma de líquido incoloro, p.e. 42–43° (20 mm). RMN 19 F (CCl 3 F): -218,8 ppm (tt, 2 J = 49 Hz, 3 J = 25 Hz). [18]