Synthesis of $N$-CF$_3$ carbonyl compounds and their derivatives

Bouayad-Gervais, Samir; Schoenebeck, Franziska (Thesis advisor); Niggemann, Meike (Thesis advisor); Patureau, Frederic W. (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021, 2022)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Diese Arbeit zeigt die Herstellung verschiedener N-CF3 Carbonylverbindungen über ein einziges wichtiges Zwischenprodukt (d.h. Carbamoylfluoride). Die Relevanz dieser N-CF3 Carbonylverbindungen wird durch ihren breiten Anwendungsbereich sowie durch ihren Einsatz in nachfolgenden Transformationen zur Erzeugung neuer N-CF3 Derivate unterstrichen, wodurch ihre Robustheit zusätzlich unter Beweis gestellt wird. Die allgemeine Botschaft ist, dass sie wie jedes andere Motiv wahrgenommen werden sollten, jedoch mit den besonderen Eigenheiten, die die Fluorierung mit sich bringt, und daher Teil des Werkzeugkastens eines jeden Chemikers sein sollten. Kapitel 2 beschreibt die Herstellung eines breiten Spektrums von Carbamoylfluoriden, die anschließend zur Herstellung aller anderen in dieser Arbeit vorgestellten N-CF3 Verbindungen verwendet werden. Der Mechanismus, durch den sie gebildet werden, wurde ebenso untersucht wie ein alternativer Weg, bei dem ein vorgeformtes Silberreagenz verwendet wird. Wir zeigten auch, dass Carbamoylfluoride eine eingeschränkte Rotation aufweisen können, die nur in 19F NMR sichtbar ist. Kapitel 3 beschreibt die Herstellung von N-CF3 Amiden durch einfache Zugabe eines Kohlenstoffnukleophils zu den Carbamoylfluoriden. Um die Allgemeingültigkeit dieser Methode zu demonstrieren, wurde eine breite Palette von Verbindungen sowie mehrere chirale Verbindungen hergestellt, die dann zur Bewertung der Wirkung dieser synthetischen Methode auf bereits bestehende empfindliche chirale Zentren verwendet wurden. Diese Amide wurden auch üblichen organischen und katalytischen Umwandlungen unterzogen, um ihre Robustheit zu testen. Eine Untergruppe der hergestellten Amide wurde ebenfalls ausgewählt und verwendet, um die Eigenschaften dieser Verbindungen zu untersuchen, wie z.B. den π-Charakter der Amidbindung und ihre relative Konformation im Vergleich zu N-H und N-CH3 Amiden. Schema III | Herstellung von N-CF3 Carbamaten und Carbamoylaziden. Eine chirale Testsubstanz wurde hergestellt und verwendet, um zu untersuchen, ob die angewandten Reaktionsbedingungen einen negativen Einfluss auf bereits vorhandene chirale Zentren haben oder nicht. Carbamoylazide wurden ebenfalls aus dem entsprechenden Fluorid hergestellt. Ihre Bildung wurde kurz untersucht, während ihre Verwendung in den Kapiteln 5 und 6 weiter untersucht wurde. Kapitel 5 beschreibt die Vorbereitung von azyklischen N-CF3 Harnstoffen und eine Reihe von Methoden zur Vorbereitung von 5-gliedrigen zyklischen Harnstoffen. Eine dieser Methoden erwies sich als recht allgemein und ihr Mechanismus wurde sowohl experimentell als auch rechnerisch weiter untersucht (DFT und BOMD), um die beobachtete Stereoselektivität zu erklären. Die erzeugten Harnstoffe wurden dann weiter funktionalisiert, um ihre Anwendbarkeit und Robustheit bei allgemeinen Transformationen zu demonstrieren. Kapitel 6 beschreibt die Verwendung von N-CF3 Carbamoylaziden zur Herstellung von N-CF3 Hydrazinen. Es wurde gezeigt, dass die Fähigkeit von N-CF3 Hydrazinen, als Steuerungsgruppe zu fungieren, nicht beeinträchtigt wird, und ihre Stabilität wurde dann durch Derivatisierung zu einer Reihe von funktionalisierten Hydrazinen unter Verwendung traditioneller organischer Reaktionen sowie empfindlicherer metallkatalysierter Reaktionen nachgewiesen. Zu solchen Derivaten gehören auch N-CF3 Indole, die früher im Wesentlichen unzugänglich waren. Ähnlich wie die Hydrazine und andere N-CF3 Verbindungen wurden die N-CF3 Indole dann einer Vielzahl von Bedingungen ausgesetzt und weiter derivatisiert, wodurch ihre Stabilität, aber auch ihr Potenzial als relevante fluorierte Bausteine zur Geltung kamen.

Identifikationsnummern

Downloads