Radikálová fluorace

Radicalkálová fluorace je druh fluorační reakce, který je doplňkem nukleofilní a elektrofilní fluorace. Spočívá v reakci radikálu se zdrojem atomárního fluoru a vzniká při ní fluorovaná sloučenina.

bezrámu

Původně byly k dispozici pouze tři zdroje atomárního fluoru: fluor (F2), fluornany a fluorid xenonatý (XeF2). Vysoká reaktivita a obtížné skladování F2 a fluornanů omezovalo rozvoj radikálové fluorace. +more Byla však objevena elektrofilní N-F fluorační činidla, která lze rovněž použít jako zdroje fluoru; tento objev vedl k obnovení využívání radikálové fluorace.

Je známo několik způsobů radikálové tvorby vazeb C-F. tento objev vedl k obnovení využívání radikálové fluorace. +more Radikálové meziprodukty se vytvářejí z derivátů karboxylových kyselin a kyseliny borité, a to radikálovou adicí na alkeny, nebo aktivací vazeb C-H a C-C. Vyvíjejí se nové zdroje atomárního fluoru, jako jsou například komplexy fluoridů kovů.

Zdroje fluoru

Plynný fluor

Plynný fluor lze použít jako elektrofilní i atomární zdroj fluoru. Nízká energie vazeb F-F (150 kJ/mol) umožňuje homolytické štěpení. +more Reakce F2 s organickými sloučeninami jsou ovšem značně exotermické a mohou způsobovat neselektivní fluorace a štěpení vazeb C-C, dokonce může dojít k výbuchu. Popsáno bylo pouze několik selektivních metod radikálové fluorace. Použití fluoru k radikálové fluoraci je převážně omezeno na perfluorační reakce.

O-F reaktanty

Vazby O-F u fluornanů jsou poměrně slabé, například u CF3OF je vazebná energie přibližně 182 kJ/mol. Schopnost této látky fluorovat alkylové radikály byla ukázána na reakci ethylových radikálů vytvořených z ethenu a tritia za přítomnosti CF3OF. +more Vysoká reaktivita fluornanů omezuje jejich využití při selektivních radikálových fluoracích, mohou však být použity jako radikálové iniciátory při polymerizaci.

Fluorid xenonatý

Nejčastější využití fluoridu xenonatého k radikálové fluoraci je při dekarboxylačních fluoracích. Při těchto Hunsdieckerových reakcích slouží fluorid xenonatý jako zdroj radikálových meziproduktů a fluoru.

bezrámu

XeF2 může být také použit na tvorbu arylových radikálů z arylsilanů a může sloužit jako zdroj atomárního fluoru při přípravě arylfluoridů.

400x400px

N-F reaktanty

Jako elektrofilní zdroje fluoru se běžně používají selektfluor a N-fluorbenzennsulfonimid (NFSI), protože mají schopnost dodávat fluor na alkylové radikály.

Ostatní

Byly popsány radikálové fluorace pomocí BrF3 a fluorovaných rozpouštědel. K přesunu fluoru na alkylové radikály lze rovněž použít in situ připravené komplexy fluoridových iontů s kovy.

Druhy radikálové fluorace

Dekarboxylační fluorace

Ternolýzou t-butylperesterů lze za přítomnosti NFSI a selectfluoru získat alkylové radikály. Radikálové meziprodukty se účinně fluorují působením dvou elektrofilních fluoračních činidel.

300x300px

Jako prekurzory radikálů je možné použít karboxylové kyseliny. K usnadnění fluordekarboxylace lze použít kovové katalyzátory, například stříbro a mangan; také je možné využít fotoredoxní katalýzu. +more Deriváty kyseliny fenoxyoctové mohou být fluordekarboxylovány vystavením ultrafialovému záření nebo pomocí fotosenzitizátoru.

350x350px

Radikálová fluorace alkenů

Radikály vzniklé z alkenů mohou být také fluorovány. Lze využít hydridy a radikály s dusíkovými, uhlíkovými a fosforovými centry; tímto způsobem je možné připravit mnoho různých difluorovaných sloučenin.

Fluorace derivátů kyseliny borité

Alkylfluoridy lze připravit z radikálů odvozených od derivátů kyseliny borité za katalýzy stříbrem.

500x500px

C(sp3)-H fluorace

Jednou z hlavních výhod radikálové fluorace je to, že lze provést fluoraci vzdálených vazeb C-H. Katalyzátory zde bývají kovy, například mangan, měď a wolfram. +more C(sp3)-H fluorace lze provést i bez použití kovů, které se nahradí iniciátory radikálů (Et3B, peroxosiřičitany a N-oxylové radikály) nebo organickými fotokatalyzátory.

Byly též vyvinuty metody selektivní fluorace benzylových vazeb C-H.

Aktivace vazeb C-C

Cyklopropanoly a cyklobutanoly lze použít jako prekurzory radikálů při syntéze β- nebo γ-fluorketonů. Ke štěpení vazeb C-C dochází za přítomnosti stříbra nebo železa jako katalyzátoru či působením ultrafialového záření a fotosensitizátoru.

600x600px

Využití

Jedním z možných využití radikálové fluorace je příprava různých funkčních skupin, které jsou součástmi molekul léčiv. K tomuto účelu lze použít například deriváty [[1. +more1. 1-propelan|[1. 1. 1]-propelanu]] s reaktivními funkčními skupinami, jako jsou hydrochloridy 3-fluorbicyklo[1. 1. 1]pentan-1-aminu.

Reference

fluorace Kategorie:Organofluoridy