Synthesis and Evaluation of New Reagents for Organofluorine Chemistry

Abstract

In this thesis, novel synthetic approaches to introduce fluorinated functional groups were investigated. Expanding upon the work previously carried out by our group, the reagents BT-SCF2H and BT-SeCF2H were introduced, and their reactivity toward alcohols and acids was investigated. A wide scope of carboxylic acids, both aliphatic and aromatic, were successfully converted into the corresponding difluoromethylthio- and -seleno esters under mild conditions in good to excellent yields, representing the first method to access these valuable compounds directly from carboxylic acids through a nucleophilic reaction. As suggested by computational calculations, the mechanism likely proceeds through an unusual 4-membered TS, with no release of the free unstable anion. The difluoromethylchalcogenation of alcohols proved to be more challenging that the corresponding trifluoromethylchalcogenation previously published by our group, owing to the lower stability of partially fluorinated anions. Whilst the reaction proceeds without any additive with BT-SeCF2H, the yields are low with all but the most activated substrates. The addition of silver triflate proved to be the key to enabling this valuable transformation, increasing the yield, and expanding the alcohol scope with BT-SeCF2H, and enabling the difluoromethylthiolation of benzylic alcohols altogether.

In dieser Arbeit wurden neue synthetische Ansätze zur Einführung fluorierter funktioneller Gruppen untersucht. In Erweiterung der zuvor von unserer Gruppe durchgeführten Arbeiten wurden die Reagenzien BT-SCF2H und BT-SeCF2H eingeführt und ihre Reaktivität gegenüber Alkoholen und Säuren untersucht. Eine Vielzahl von Carbonsäuren, sowohl aliphatische als auch aromatische, wurden unter milden Bedingungen erfolgreich in die entsprechenden Difluormethylthio- und -selenoester umgewandelt, und zwar in guten bis ausgezeichneten Ausbeuten. Wie aus Berechnungen hervorgeht, läuft der Mechanismus wahrscheinlich über einen ungewöhnlichen 4-gliedrigen TS ab, wobei das freie instabile Anion nicht freigesetzt wird. Die Difluormethylchalcogenierung von Alkoholen erwies sich aufgrund der geringeren Stabilität der teilfluorierten Anionen als schwieriger als die entsprechende Trifluormethylchalcogenierung, die unsere Gruppe zuvor veröffentlicht hatte. Während die Reaktion mit BT-SeCF2H ohne jeglichen Zusatz abläuft, sind die Ausbeuten bei allen außer den am stärksten aktivierten Substraten gering. Die Zugabe von Silbertriflat erwies sich als Schlüssel zur Ermöglichung dieser wertvollen Umwandlung, zur Erhöhung der Ausbeute und zur Erweiterung des Alkoholbereichs mit BT-SeCF2H, und ermöglichte die Difluormethylthiolierung von Benzylalkoholen insgesamt.