Development of Methods and Reagents for the Trifluoromethylchalcogenation of Organic Compounds

Abstract

In this thesis, novel synthetic approaches towards organofluorine compounds were investigated. Overall, the reagents BT-SCF3, BT-SeCF3, BT-SeCF2H and several derivatives were introduced, and three new synthetic methods for the trifluoromethylchalcogenation of organic compounds were developed. Furthermore, C-F activation of α-fluoroketones was investigated.The reagents BT-SCF3 and BT-SeCF3 release the -SCF3 or -SeCF3 anion in situ upon reaction with an oxygen nucleophile. This was utilized for the development of the deoxytrifluoromethylthiolation and the deoxytrifluoromethylselenylation of alcohols. A broad range of alcohols was successfully transformed in up to excellent yields, including primary and secondary alcohols. The direct deoxytrifluoromethylselenylation of alcohols was described for the first time. Furthermore, the derivative BT-SeCF2H was used to successfully adapt a known deoxytrifluoromethylthiolation procedure for carboxylic acids to prepare a difluoromethyl selenoester. The reagent bis(trifluoromethyl)peroxide (BTMP) was, for the first time, used as an efficient source for the in situ generated OCF3 radical by employing photocatalysis and TEMPO-catalysis. Earlier synthetic methods that employed BTMP delivered trifluoromethoxylated compounds only in low yields and often inseparable mixtures. In contrast, the developed trifluoromethoxylation of (hetero)arenes could provide the desired products in up to very good yields. Moreover, trifluoromethoxylated pyridines were synthesized in a single step from inexpensive substrates, while earlier methods are based on expensive reagents or cumbersome multi-step procedures.

In dieser Arbeit wurden neuartige synthetische Ansätze zu Organofluorverbindungen untersucht. Insgesamt wurden die Reagenzien BT-SCF3, BT-SeCF3, BT-SeCF2H und mehrere Derivate synthetisiert und drei neue Synthesemethoden für die Trifluormethylchalkogenierung organischer Verbindungen entwickelt. Weiterhin wurde die C-F-Aktivierung von α-Fluorketonen untersucht. Die Reagenzien BT-SCF3 und BT-SeCF3 setzen bei der Reaktion mit einem Sauerstoff-Nukleophil das Anion -SCF3 bzw. -SeCF3 in situ frei. Dies wurde für die Entwicklung von zwei Synthesemethoden, der Desoxytrifluormethylthiolierung und der Desoxytrifluormethylselenylierung von Alkoholen, genutzt. Ein breites Spektrum von Alkoholen wurde erfolgreich in bis zu exzellenten Ausbeuten transformiert, einschließlich primärer und sekundärer Alkohole. Die direkte Desoxytrifluormethylselenylierung von Alkoholen wurde zum ersten Mal beschrieben. Weiterhin wurde mit dem Derivat BT-SeCF2H ein bekanntes Desoxytrifluormethylthiolierungsverfahren für Carbonsäuren erfolgreich zur Herstellung eines Difluormethylselenoesters adaptiert. Das Reagenz Bis(trifluormethyl)peroxid (BTMP) wurde erstmals als effiziente Quelle für das in situ erzeugte OCF3-Radikal unter Verwendung von Photokatalyse und TEMPO-Katalyse eingesetzt. Frühere Synthesemethoden, die BTMP einsetzten, lieferten trifluormethoxylierte Verbindungen nur in geringen Ausbeuten und in meist untrennbaren Gemischen. Im Gegensatz dazu kann die vorgestellte radikalische Trifluormethoxylierung von (Hetero)arenen die gewünschten Produkte in bis zu sehr guten Ausbeuten liefern. Darüber hinaus konnten trifluormethoxylierte Pyridine in einem einzigen Syntheseschritt aus preiswerten Ausgangsmaterialien synthetisiert werden, während frühere Methoden entweder auf teuren Reagenzien basieren oder umständliche, mehrstufige Verfahren benötigen.