Azidoperfluoroalkanes: Synthesis and Application

Abstract

Zavedení trifluormethylové a perfluoralkylové skupiny do organických molekul představuje jedno z hlavních témat syntetické organofluorové chemie. Existuje řada metod pro zavedení CF3 skupiny na atom uhlíku, kyslíku a síry. Naopak metody pro syntézu N-trifluor-methylovaných a N-perfluoralkylovaných sloučenin jsou velmi omezené a vývoj nových přístupů k jejich syntéze je vysoce žádaný. Nedostatek těchto sloučenin nás vedl k vývoji činidel schopných přenosu perfluoralkylové skupiny na atom dusíku, kde jsme jako vhodná činidla zvolili azidoperfluoralkany. Tato práce se zabývá syntézou a aplikací perfluoralkylazidů. První část popisuje přípravu azidoperfluoralkanů. Po aktivaci fluoridem cesným může TMSCF3 přenést trifluormethylovou skupinu na elektrofilní azid za vzniku žádaného azidotrifluormethanu. Azidoperfluoralkany s delším uhlíkatým řetězcem byly připraveny podobným způsobem vycházejícím z příslušného organosilanu. Rozdílný syntetický přístup byl použit pro přípravu azidoperfluorethanu, kde byl při reakci pentafluorethanu s n BuLi generován perfluorethylový anion, k němuž byl následně přidán tosylazid. Fluorované azidy byly izolovány pomocí destilace s vhodným rozpouštědlem. Druhá část se zabývá syntetickým potenciálem azidoperfluoralkanů. Tyto azidy vykazovaly velkou reaktivitu v azido-alkynových...

The incorporation of the trifluoromethyl and perfluoroalkyl motifs into organic compounds has been a hot topic in synthetic organofluorine chemistry. There is a plethora of methods for the introduction of the CF3 moiety at carbon, oxygen and sulfur centers. In sharp contrast, methods for synthesizing N-trifluoromethyl and N-perfluoroalkyl compounds are very limited and new approaches are highly sought-after. The scarcity of these compounds prompted us to develop reagents capable of transferring the perfluoroalkyl unit to nitrogen atom. To fulfil this purpose, we have regarded azidoperfluoroalkanes as ideal reagents, therefore, this thesis is concerned with the synthesis and applications of these azides. The first part describes the preparation of azidoperfluoroalkanes. Upon activation by cesium fluoride, TMSCF3 transfers the trifluoromethyl group to an electrophilic azide to produce the desired azidotrifluoromethane. Longer carbon chain azidoperfluoroalkanes were prepared in a similar way, starting from the corresponding organosilane. A different synthetic strategy was applied for the preparation of azidopentafluoroethane where the perfluoroalkyl anion was generated from pentafluoroethane with n BuLi, followed by the addition of tosyl azide. The isolation of these fluorinated azides was...