DE69724141T2

DE69724141T2 - Verbindungen verwendbar zur perhaloalkylierung, reagenz für ihrer durchführung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69724141T2
Application number: DE69724141T
Authority: DE
Inventors: Nicolas Roques; James Russell; Bernard Langlois; Laurent Saint-Jalmes; Sylvie Large
Original assignee: Rhodia Chimie SAS; Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: DE69724141D1; ATE247085T1; WO1998022435A1; AU5225398A; JP2001506593A; EP0946504B1; EP0946504A1; US6203721B1; WO1998022435A9

Description

Die vorliegende Erfindung hat ein Periluoralkylierungsverfahren sowie ein Reagenz für die Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand. Sie betrifft im einzelnen ein Reagenz und ein Verfahren zur Anbindung einer substituierten Difluormethylgruppe an eine Verbindung, die mindestens eine elektrophile Funktion aufweist. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Perfluoralkylierung verschiedener Verbindungen mit Hilfe von nukleophilen Substitutionsreaktionen oder von Additionsreaktionen, die typischerweise mit Hilfe von Organometallverbindungen durchgeführt werden.
Perfluoralkylierungs- und entsprechende Verfahren werden im allgemeinen unter Verwendung von Verbindungen des Typs Perfluoralkyliodid beziehungsweise -bromid in Gegenwart von Zink durchgeführt. Diese Verfahrensweise ist jedoch kostspielig und erfordert darüber hinaus Anlagen für die Behandlung der metallischen Rückstände, die aufbereitet werden müssen, weil Zink in Fließgewässern einen erheblichen Schadstoff darstellt. Des weiteren tragen die Verbindungen des Typs Trifluormethylbromid beträchtlich zum Treibhauseffekt bei.
Die anderen Verfahren, bei denen der Perfluoralkylrest kein stabilisiertes reaktives Zwischenprodukt des Organometall-Typs bildet, sind im allgemeinen auf Grund der sehr geringen Stabilität der freien perfluorierten Anionen in den Reaktionsmedien schwierig durchzuführen. Diese freien perfluorierten Anionen führen im allgemeinen zu Produkten des Carben-Typs, die bei der Reaktion einen ihrer Substituenten verloren haben. Aus diesem Grund besteht eines der Ziele der vorliegenden Erfindung darin, ein Reagenz zur Verfügung zu stellen, das eine Perfluoralkylierung nach einem Mechanismus ermöglicht, bei dem ein Carbanion beteiligt ist, ohne dass auf Organometallverbindungen von Übergangsmetallen wie Zink zurückgegriffen werden müsste.
Es wurden in der Vergangenheit bereits zahlreiche Versuche unternommen, Perfluorcarbonsäuren als eine Quelle für Perfluoralkylreste und insbesondere für Trifluormethylreste zu nutzen, indem Zersetzungsreaktionen durchgeführt wurden, die darauf hinzielten, das Carbonsäurefragment der besagten Säuren unter Freisetzung von Kohlendioxid eliminieren. Die hierbei erzielten Erfolge, die unter Verwendung von ausgesprochen komplizierten Katalysatorsystemen zu Stande kamen, waren jedoch nur sehr mäßig. Die Perfluoralkylreste beziehungsweise ihre durch die Zersetzung der besagten Perfluorcarbonsäuren erzeugten Analoga waren überdies im Reaktionsmedium instabil und machten die Verwendung von Stabilisatoren erforderlich.
In jüngerer Zeit hat SHONO in einem Artikel, der mit "a novel trifluoromethylation of aldehydes and ketones promoted by an electrogenerated base" betitelt ist und in J. Org. Chem. 1991, 56, 2–4 veröffentlicht wurde, versucht, Perfluormethylierungsreaktionen ausgehend von Fluoroform durchzuführen und dabei gezeigt, dass es sehr schwierig ist, positive Ergebnisse zu erzielen, sofern nicht in Gegenwart einer Base gearbeitet wird, die aus einem Pyrrolidonyl-Anion besteht, welches mit einem quartären Ammoniumkation assoziiert ist, und zwar unter der ausdrücklichen Voraussetzung, dass diese Base durch Elektrolyse erzeugt wurde. Dieses Verfahren macht sich die Barbier-Reaktion zu Nutze. Im Verlauf dieser vergleichenden Studie, bei der als Modellreaktion die Trifluormethylierung von Benzaldehyd nach dem so genannten Barbier-Verfahren (das darin besteht, das Substrat mit der Base und Fluoroform zu versetzen) untersucht wurde, zog der Autor den Schluss, dass die mit Hilfe von anderen Basen erzielten Ergebnisse keine oder nur mittelmäßige Ausbeuten ergaben und dass die Nebenreaktionen, insbesondere die Cannizzaro-Reaktion (Disproportionierung des Benzaldehyds zu Benzoesäure und Benzylalkohol), überhand nahmen [wobei die den gebräuchlichen Basen (Kalium-tert.-butylat, Natriumhydrid...) entsprechenden Vorgehensweisen allerdings nicht beschrieben wurden].
R. KRISHNAMURTI ET AL. beschreiben in "Preparation of trifluoromethyl and other perfluoroalkyl compounds with (perfluoralkyl)trimethylsilanes", J. Org. Chem, vol. 56, no. 3, pp 984–989 (1991), ein Verfahren zur Anbindung einer CF₃-Gruppe an Ketone unter Verwendung des Ruppert-Reagenzes in Gegenwart einer Base, wobei ein perfluoriertes Alkoholat gebildet wird. Die von Krishnamurti beschriebenen Verfahren, bei denen mit elektrochemisch erzeugten Basen gearbeitet wird, erfordern jedoch zum einen eine komplexe Apparatur und zum anderen besondere Geschicklichkeit, insofern als sie schwer zu reproduzieren und extrem schwierig in den industriellen Maßstab zu übertragen sind. Schließlich erfordert die Verwendung von quartären Ammoniumverbindungen, die stark hygroskopisch sind, besondere Sorgfalt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Nachteilen der bestehenden Verfahren entgegenzutreten, indem ein Reagenz zur Verfügung gestellt wird, das nicht umweltschädlich ist und mit dessen Hilfe die gewünschten Produkte mit zufriedenstellender Ausbeute dargestellt werden können.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Reagenzien und Arbeitsbedingungen vorzulegen, die die Nachteile der quartären Ammoniumverbindungen reduzieren, so dass deren Verwendung ermöglicht wird.
Diese und weitere Ziele, die aus dem weiteren Text hervorgehen, werden mit Hilfe eines Reagenzes erreicht, das mindestens eine Verbindung der folgenden Formel IV enthält:
in der:

– M⁺ ein einwertiges Kation darstellt, das vorteilhafterweise unter den Alkalikationen, den Phosphoniumkationen und den quartären Ammoniumkationen ausgewählt ist;
– R₁₁, R₁₂ und R₁₃ Kohlenwasserstoffketten darstellen, wobei diese Ketten unter Bildung eines (oder auch mehrerer) Ringe(s) miteinander verbunden sein können und wobei R₁₃ auch ein Wasserstoffatom darstellen kann;
– R_f ein Rest der folgenden Formel ist: GEA-(CX₂)_p- (II),in der:
– die Reste X, die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein Fluoratom, einen Rest der Formel C_nF_2n+1, wobei in diesem Rest n eine ganze Zahl kleiner oder gleich 5 und vorzugsweise kleiner oder gleich 2 darstellt, oder ein Chloratom darstellen;
– p eine ganze Zahl größer oder gleich 1 und kleiner oder gleich 2 darstelllt;
– GEA eine elektronenziehende Gruppe darstellt, deren Hammett-Konstante σ_P größer oder gleich 0 ist, mit der Maßgabe, dass R_f, R₁₃, R₁₁ und R₁₂ nicht gleichzeitig Trifluormethyl, Wasserstoff, Ethyl oder Methyl darstellen können; wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome dieser Verbindung maximal 50 beträgt.

Die Additionsverbindung von Fluoroform an DMF ist möglicherweise bereits früher dargestellt, jedoch nicht identifiziert worden, nämlich im Rahmen eines Versuchs (bei dem nach der so genannten Grignard-Reaktion gearbeitet wurde), der als Beispiel in der französischen Patentanmeldung FR 95/13996 genannt ist, welche aber zum Zeitpunkt der Einreichung der früheren, für die vorliegende Anmeldung prioritären Anmeldung FR 96/14133 noch nicht veröffentlicht war.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das besagte Reagenz zusätzlich ein polares, wenig oder nicht protisches Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die besagte Verbindung der Formel (IV) in einer Konzentration größer oder gleich 1 mmol/l, vorteilhafterweise größer oder gleich 5 mmol/l und vorzugsweise größer oder gleich 10 mmol/l vor.
Das Reagenz, auf das oben Bezug genommen wird, kann durch Verwendung eines weiteren Reagenzes erhalten werden, welches ebenfalls zum Erhalt von fluorierten Verbindungen von Nutzen ist und das zur sukzessiven oder gleichzeitigen Addition folgende Komponenten aufweist:

– eine silicophile Base und
– eine Verbindung der Formel R_f-Z, in der Z unter dem Wasserstoffatom und den Resten der Formel -Si(R')₃ ausgewählt ist, in der die Reste R', die gleich oder verschieden sein können, Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis ungefähr 20, vorteilhafterweise 1 bis 10 und vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bezeichnen. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von R_f-Si(R')₃ beträgt hierbei vorteilhafterweise maximal 50 und vorzugsweise maximal 30; mit der Maßgabe, dass in den Fällen, in denen Z ein Wasserstoffatom darstellt, das Reagenz zusätzlich ein persilyliertes dreiwertiges Stickstoffderivat in mindestens stöchiometrischer Menge enthält.

Das persilylierte dreiwertige Stickstoffderivat kann insbesondere ein persilyliertes Amid sein, dessen Anion stark basisch ist (zum Beispiel persilyliertes Formamid), persilylierte Amine werden jedoch bevorzugt.
Aus verschiedenen, vor allem jedoch aus wirtschaftlichen Gründen werden die Verbindungen, in denen Z ein Wasserstoffatom darstellt, bevorzugt. In diesem Falle weist das Reagenz zur sukzessiven oder gleichzeitigen Addition folgende Komponenten auf:

– eine Verbindung der Formel R_fH;
– eine silicophile Base und
– ein persilyliertes dreiwertiges Stickstoffderivat.

Die Reaktion kann folgendermaßen dargestellt werden: R_fH + B^– + >N-Si(R')₃ → R_f ^– + >NH + B-Si(R')₃ wobei sich im allgemeinen folgendes Gleichgewicht einstellt: R_f ^– + >NH ↔ R_fH + >N^–
Die Basenstärke der durch die Desilylierung des besagten persilylierten dreiwertigen Stickstoffderivats erhaltenen Base (>N^– ) ist wünschenswerterweise mindestens gleich der Basenstärke von Natriummethylat und vorteilhafterweise mindestens gleich der Basenstärke von Natriumethylat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Reagenz zusätzlich ein polares Lösungsmittel (oder Lösungsmittelgemisch) enthalten, das wenig oder nicht protisch ist. Das (beziehungsweise die) mit der besagten silicophilen Base assoziierte(n) Kationen) ist (sind) vorteilhafterweise unter den quartären Ammoniumkationen, den quartären Phosphoniumkationen und den Alkalikationen ausgewählt.
Soll die Verwendung quartärer Ammoniumverbindungen vermieden werden, so ist (sind) das (beziehungsweise die) mit der besagten silicophilen Base assoziierte(n) Kationen) vorzugsweise unter den quartären Phosphoniumkationen und den Alkalikationen (vorteilhafterweise denjenigen mit einer Ordnungszahl, die größer oder gleich der Ordnungszahl des Natriums ist) ausgewählt.
Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gebrauch quartärer Ammoniumverbindungen jedoch vereinfacht, so dass das (beziehungsweise die) mit der besagten silicophilen Base assoziierte(n) Kationen) auch unter den quartären Ammoniumkationen ausgewählt sein kann (können).
Handelt es sich bei dem (den} mit der besagten silicophilen Base assoziierte(n) Kationen) um Alkalikationen, so handelt es sich hierbei um Alkalikationen, deren Ordnungszahl größer oder gleich und vorzugsweise größer als die Ordnungszahl des Natriums ist. Das silicophile Anion der Basen ist vorteilhafterweise unter den Anionen ausgewählt, die befähigt sind, eine Bindung mit einem Silylrest einzugehen, die eine Bindungsenergie von mindestens 110 kcal, vorteilhafterweise von mindestens ungefähr 120 kcal und vorzugsweise von mindestens 130 kcal pro mol aufweist (siehe R. Walsh, Acc. Chem. Res.). (Wird die silicophile Base in Verbindung mit einem tetraedrischen Silylderivat eingesetzt, so wird als Base vorzugsweise ein Fluorid oder ein Alkoholat mit einem pK_a-Wert, der höher ist als der pK_a-Wert der tetraedrischen Verbindung, gewählt.) Nach einer vorteilhaften Variante der vorliegenden Erfindung ist das Anion der Basen unter dem Fluoridanion und seinen Komplexen, den Alkoholatanionen und deren Gemischen ausgewählt.
Bezüglich der Alkoholate ist anzumerken, dass diese insbesondere in Gegenwart eines persilylierten dreiwertigen Stickstoffderivats einen pK_a-Wert größer oder gleich 6, vorteilhafterweise größer oder gleich 8 und vorzugsweise größer oder gleich 9 aufweisen. Die besagte silicophile Base ist insbesondere unter den Fluoriden und den Alkoholaten ausgewählt, einschließlich der Alkoholate der Formel R_f(R₅)(R₆)C-O^–, in der R_f die oben angegebene Bedeutung hat, während R₅ und R₆ unter dem Wasserstoffatom und den Kohlenwasserstoffresten ausgewählt sind und vorteilhafterweise keine stark elektronenziehende Gruppe darstellen, das heißt, dass vorzugsweise mit funktionellen Gruppen gearbeitet wird, deren Hammett-Konstante σ_P kleiner oder gleich 0,2 und noch bevorzugter kleiner oder gleich 0,1 ist.
Das mit den Verbindungen des Carbonyltyps erhaltene tetraedrische Anion ist somit in der Regel selbst silicophil. In diesem Falle kann die Base daher in katalytischer Menge eingesetzt werden (vorteilhafterweise in einer Menge von 1/50 bis 1/2 und vorzugsweise von 1/20 bis 1/3 der stöchiometrischen Menge}. Es ist hervorzuheben, dass durch dieses Verfahren bestimmte Nachteile der Verwendung von quartären Ammoniumverbindungen reduziert werden und es daher nicht notwendig ist, mit elektrochemisch erzeugten Basen zu arbeiten. Das Verfahren führt direkt zu zumindest partiell silylierten Verbindungen.
Somit besteht das Verfahren darin, eine Verbindung der Formel >N-Si(R')₃ mit einer silicophilen Base (einer Base, die ein silicophiles Anion besitzt) umzusetzen, wobei die Reste R', die gleich oder verschieden sein können, Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis ungefähr 20, vorteilhafterweise 1 bis 10 und vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von >N-Si(R')₃ beträgt vorteilhafterweise maximal 50 und vorzugsweise maximal 30. Die Silylreste, auf die in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, weisen vorteilhafterweise dieselben Eigenschaften auf.
Das besagte silicophile Anion ist vorteilhafterweise unter dem Fluorid und seinen Komplexen (beispielsweise TBAT), den sauerstoffhaltigen Anionen [vorteilhafterweise den Alkoholaten und insbesondere dem Perfluorcarbinolat (perfluoriert in Bezug auf den Rest R_f)] und deren Gemischen ausgewählt.
Das besagte persilylierte dreiwertige Stickstoffderivat weist vorteilhafterweise eine Molmasse kleiner oder gleich ungefähr 1000 auf. Es weist damit maximal ungefähr 50 Kohlenstoffatome auf und ist vorzugsweise ausgewählt unter persilyliertem Ammoniak und den persilylierten primären Aminen sowie deren Gemischen. Die verschiedenen Silylgruppen können gleich oder verschieden sein, wobei letzterer Fall gleichwohl einfacher und kostengünstiger ist.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden das Anion der Base und das besagte persilylierte dreiwertige Stickstoffderivat so ausgewählt, dass das silylierte Anion unter Atmosphärendruck einen Siedepunkt kleiner oder gleich ungefähr 100°C und vorteilhafterweise kleiner oder gleich 50°C aufweist. Diese Eigenschaft ermöglicht eine leichtere Verschiebung des Gleichgewichts durch allmähliches Entfernen von B-Si(R')₃ [und erlaubt – gegebenenfalls unter vermindertem Druck – sogar die Entfernung des B-Si(R')₃ in dem Maße, wie es gebildet wird], wodurch das Arbeiten mit relativ geringen Mengen an Base ermöglicht wird.
Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, mit einem Reagenz zu arbeiten, das eine Gasphase aufweist, in der der Partialdruck des silylierten Anions unterhalb dem Sättigungsdruck des besagten silylierten Anions bei den Arbeitsbedingungen liegt.
Das besagte Reagenz enthält vorteilhafterweise zusätzlich mindestens eine Verbindung (bei dieser Verbindung kann es sich auch um das Lösungsmittel handeln), die zumindest eine Doppelbindung des Typs >C=Y aufweist, wobei Y ein Stickstoffatom, das vorteilhafterweise substituiert ist, oder – bevorzugt – ein Chalcogenatom darstellt. Diese Verbindungen stellen entweder einen Träger der durch R_f ^– gebildeten Spezies dar oder bilden mit R_f ^– ein Zwischenprodukt der Reaktion.
Das Reagenz, das wie beschrieben erhalten wurde, indem eine Verbindung der Formel R_fH und eine Base in einem polaren, wenig oder nicht protischen Medium mit einem Substrat in Kontakt gebracht wurden, welches mindestens eine Doppelbindung des Typs >C=Y aufweist, wobei Y ein Stickstoffatom, das vorteilhafterweise substituiert ist, oder – bevorzugt – ein Chalcogenatom (vorteilhafterweise Schwefel oder, häufiger, Sauerstoff) darstellt, ist in diesem Falle ausreichend stabil und kann entweder als ein Zwischenprodukt der Reaktion als solches oder aber als Perfluoralkylierungsreagenz dienen.
Die Bedingungen, unter denen die obigen Reagenzien eingesetzt werden, sind im wesentlichen identisch und werden im folgenden ausführlich beschrieben.
In der vorliegenden Beschreibung sind unter H-R_f Verbindungen der folgenden Formel zu verstehen: H-(CX₂)_p-GEA (II),in der:

– die Reste X, die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein Fluoratom, einen Rest der Formel C_nF_2n+1, in der n eine ganze Zahl kleiner oder gleich 5 und vorzugsweise kleiner oder gleich 2 bezeichnet, oder ein Chloratom darstellen;
– p eine ganze Zahl größer oder gleich 1 und kleiner oder gleich 2 darstellt und
– GEA eine elektronenziehende Gruppe, deren gegebenenfalls vorhandene funktionellen Gruppen unter den Reaktionsbedingungen inert sind, und vorteilhafterweise ein Fluoratom oder einen perfluorierten Rest der Formel C_nF_2n+1, in der n eine ganze Zahl kleiner oder gleich 8 und vorteilhafterweise kleiner oder gleich 5 bezeichnet, darstellt.

Vorteilhafterweise stellt nur jeweils einer der an ein bestimmtes Kohlenstoffatom gebundenen Reste X ein Chloratom dar. Die Fälle, in denen das Kohlenstoffatom, das das Wasserstoffatom trägt, zusätzlich zwei von Chlor verschiedene Substituenten X trägt, sind von besonderem Interesse.
Ebenfalls vorteilhaft sind die Fälle, in denen sich unter den Substituenten X und GEA mindestens ein, vorteilhafterweise jedoch zwei (Chlor- oder Fluor-) Atome befinden. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von R_f liegt vorteilhafterweise im Bereich von 1 bis 15 und vorzugsweise von 1 bis 10.
In der Verbindung R_fH des erfindungsgemäßen Reagenzes ist die Struktureinheit GEA, die eine elektronenziehende Wirkung auf das difluorierte Kohlenstoffatom ausübt, vorzugsweise unter den funktionellen Gruppen ausgewählt, deren Hammett-Konstante σ_P größer oder gleich 0,1 ist. Zu bevorzugen sind darüber hinaus die Fälle, in denen die Induktionskomponente σ_i von σ_P mindestens 0,2, vorteilhafterweise jedoch mindestens 0,3 beträgt. Diesbezüglich sei auf den Titel "Advanced Organic Chemistry" von March, 3. Ausgabe, John Wiley and Son, Seiten 242 bis 250, und insbesondere auf die Tabelle 4 dieses Abschnitts verwiesen.
Im einzelnen kann die elektronenziehende Gruppe unter den Halogenatomen, und zwar vorzugsweise den niedrigen Halogenatomen und insbesondere unter Chlor und Fluor ausgewählt sein. Bei der entsprechenden Verbindung R_fH handelt es sich somit, sofern p gleich 1 ist, um ein Haloform.
Bei der Gruppe GEA kann es sich in vorteilhafter Weise auch um Nitrilgruppen oder um carbonylierte, sulfonierte oder perfluoralkylierte Gruppen handeln.
Bevorzugte Verbindungen der Formel R_fH dieses Typs, die verwendet werden können, entsprechen der Formel R-G-CF₂-H, in der:

– G eine zweiwertige Gruppe der Formel -Z-G'- darstellt, in der:
– das zweiwertige Z eine Einfachbindung, ein Chalcogenatom oder einen zweiwertigen Rest -Y(R')- bezeichnet, in dem R' ein Kohlenwasserstoffrest mit maximal 10 Kohlenstoffatomen, vorteilhafterweise maximal 6 Kohlenstoffatomen und in noch vorteilhafterer Weise maximal 2 Kohlenstoffatomen ist und Y ein Nichtmetall der V Gruppe (Stickstoff, Phosphor...) ist; und
– G' eine der folgenden Gruppen darstellt: >C=O, >S=O, -SO₂- und -(CF₂)_n-, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 1 bezeichnet; und
– R einen organischen oder einen inerten anorganischen Rest und vorzugsweise einen gegebenenfalls substituierten organischen Rest, wie Aryl oder Alkyl, einschließlich Arylalkyl, darstellt; wobei R auch einen festen anorganischen oder organischen Träger, wie ein Harz, bezeichnen kann; oder in der:
– die Gesamteinheit R-G eine Nitrilgruppe, eine Estergruppe oder eine Amidgruppe (die vorteilhafterweise kein Wasserstoffatom trägt), einschließlich Sulfamid, darstellt.

In den Fällen, in denen G eine Perfluoralkylengruppe -(CF₂)_n- darstellt, ist n vorteilhafterweise eine ganze Zahl von 1 bis 10 und vorzugsweise von 1 bis 5. Auch in diesem Falle bleibt die Möglichkeit bestehen, dass R ein Halogenatom und insbesondere ein Fluoratom darstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der vorliegenden Erfindung entspricht die besagte Verbindung der Formel R_fH der Formel II, in der GEA eine elektronenziehende Gruppe der folgenden Formel III darstellt: R-C_nX'_2n- (III),in der:

– n eine ganze Zahl kleiner oder gleich 5 bezeichnet;
– R unter dem Wasserstoffatom, den Kohlenwasserstoffresten, wie den Aryl- und Alkylresten mit 1 mit 10 Kohlenstoffatomen, und den niedrigen Halogenatomen (Chlor und Fluor, vorteilhafterweise jedoch Fluor) ausgewählt ist; und
– die Reste X', die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein niedriges Halogenatom (Chlor oder Fluor, vorteilhafterweise jedoch Fluor) oder einen Rest der Formel C_mF_2m+1, in der m eine ganze Zahl kleiner oder gleich 5 und vorzugsweise kleiner oder gleich 2 bezeichnet, darstellen.

Stellt R ein Wasserstoffatom dar, so ist die Reaktion komplexer, da die besagte Verbindung verschiedene Reaktionen eingehen kann, die Mengenverhältnisse zwischen den Reaktionspartnern müssen daher in diesem Falle der Stöchiometrie der verschiedenen Reaktionsmöglichkeiten Rechnung tragen. Diese Mehrfach-Reaktionsmöglichkeit der Verbindungen kann einen Nachteil darstellen, und auf Grund dieser Tatsache sind die Fälle, in denen R ein Wasserstoffatom darstellt, im allgemeinen nicht wünschenswert.
So sollten mindestens drei Viertel, vorteilhafterweise jedoch mindestens neun Zehntel und vorzugsweise die Gesamtzahl der Reste X und X', gegebenfalls mit Ausnahme eines einzigen, Fluoratome oder Perfluoralkylreste darstellen (im strengen Sinne entsprechend der allgemeinen Formel des Typs C_vF_2v+1).
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das besagte Substrat vorteilhafterweise eine Verbindung des folgenden Typs:
in der:

– Y wie oben definiert zu verstehen ist;
– R₁ ein unter dem Wasserstoffatom und den Kohlenwasserstoffresten, wie den Arylresten (einschließlich Alkylaryl) und den Alkylresten (einschließlich Arylalkyl und Cycloalkyl) ausgewählter Rest ist und
– R₂ ein unter den Kohlenwasserstoffresten, wie den Arylresten (einschließlich Alkylaryl) und den Alkylresten (einschließlich Arylalkyl und Cycloalkyl), den Aminogruppen, die vorteilhafterweise persubstituiert sind (d.h. deren Stickstoffatom kein Wasserstoffatom mehr trägt), den Acyloxygruppen und den Alkoxygruppen ausgewählter Rest ist, mit der Maßgabe, dass in den Fällen, in denen R₁ ein Wasserstoffatom bezeichnet, R₂ weder eine Phenyl- noch eine Dimethylaminogruppe ist.

Die Ketten R₁ und R₂ können unter Bildung eines (oder auch mehrerer) Ringe(s) miteinander verbunden sein. Ihre Substituenten sind vorteilhafterweise so geartet, dass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome im Molekül maximal ungefähr 50 und vorzugsweise maximal 30 beträgt. Vorteilhaft sind die Fälle, in denen einer, vorteilhafterweise jedoch beide Substituenten, R₁ und R₂, nicht sperrig sind, das heißt, die Fälle, in denen das Atom, über das der betreffende Rest R₁ beziehungsweise R₂ an die besagte Funktion >C=Y gebunden ist, seinerseits nicht mehr als zwei Ketten (sekundärer Rest) und vorzugsweise nicht mehr als eine Kette (primärer Rest) trägt.
R₁ und R₂ können einen sekundären Aminrest (Dialkylamino) darstellen, in diesem Falle ist eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer der durch R_f ^– gebildeten Spezies zu beobachten. Der tetraedrische Komplex ist jedoch zu flüchtig, um zu einem späteren Zeitpunkt als Reagenz eingesetzt zu werden und muss daher in situ dargestellt werden. In Gegenwart eines ketonischen oder aldehydischen Substrats sind diese tetraedrischen Komplexe, ebenso wie die übrigen tetraedrischen Komplexe des Hemiaminal-Typs, nicht existent oder konnten zumindest bislang nie detektiert werden.
Die tetraedrischen Komplexe, einschließlich der dem DMF entsprechende, können auch durch Umsetzung einer mit einem Rest der Formel R_f-(R₁)(R₂)-C-O-Z', in der Z' unter dem Wasserstoffatom (die Formel bezeichnet in diesem Falle ein Hemiaminal, sofern, wie bevorzugt, R₂ ein unter den Aminogruppen ausgewählter Rest ist) und den Resten -Si(R')₃, in denen die Reste R', die gleich oder verschieden sein können, Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis ungefähr 20, vorteilhafterweise 1 bis 10 und vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind, ausgewählt ist. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von R_f-Si(R')₃ beträgt vorteilhafterweise maximal 50 und vorzugsweise maximal 30. Die besagte Base ist vorteilhafterweise silicophil, insbesondere in den Fällen, in denen Z' ein Silylrest ist.
Ist Z ein Wasserstoffatom und bildet ein Hemiaminal, so wird dieses Hemiaminal vorteilhafterweise durch Umsetzung des Aldehyds der Formel R_f-CHO mit einem sekundären Amin und anschließende Dehydratisierung erhalten.
Die besagte Dehydratisierung erfolgt vorzugsweise durch (hetero-)azeotropes Abdestillieren des Wassers (mit einem Hilfsstoff [zum Beispiel Toluol] oder dem Amin selbst [wie zum Beispiel im Falle von Dibutylamin]). Sie kann auch mit einem Dehydratationsmittel durchgeführt werden.
Während viele Male empfohlen wurde, im Zusammenhang mit Perfluoralkylierungsmitteln Elemente der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente einzusetzen mit dem Ziel, bestimmte Substrate und bestimmte Reaktionstypen zu begünstigen, hat sich dies im Falle der Reaktion, auf die hier Bezug genommen wird, nicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Reagenzien, die keine Metalle der Gruppe VIII, insbesondere keine Metalle der Platingruppe (dies ist die aus Platin, Osmium, Iridium, Palladium, Rhodium und Ruthenium bestehende Gruppe) enthalten, vorzuziehen. Diesbezüglich nimmt die vorliegende Beschreibung Bezug auf die Ergänzung zu "Bulletin de la Société Chimique de France, numéro 1, janvier 1966", wo ein Periodensystem der Elemente veröffentlicht wurde.
So ist es von Vorteil, mit einem Gehalt an Metallen der Platingruppe, insbesondere an Metallen der Gruppe VIII, kleiner 100 ppm, vorteilhafterweise kleiner 10 ppm und vorzugsweise kleiner 1 ppm zu arbeiten. Diese Werte, die bezüglich der Ausgangsbase zu verstehen sind, sind in mol ausgedrückt.
Allgemeiner und empirtscher ausgedrückt, ist darauf hinzuweisen, dass in jeder dieser beiden Kategorien von Metallen, nämlich der Übergangsmetalle mit zwei Valenzzuständen und der Elemente der Gruppe VIII, die Gesamtkonzentration der betreffenden Metalle in dem Reagenz vorteilhafterweise maximal 1000 ppm (molar) und vorzugsweise maximal 10 ppm (molar) beträgt.
Es ist anzumerken, dass die Menge, in der die verschiedenen, in einem solchen Gesamtkonzentrationsbereich vorkommenden Metalle vorliegen, äußerst gering ist und dass ihnen aufgrunddessen keinerlei katalytische Bedeutung zukommt. Ihre Anwesenheit übt keinen positiven Einfluss auf die Reaktionskinetik aus, vielmehr beeinflussen sie die Kinetik in negativer Weise, sofern sie in zu großer Menge vorliegen.
Außer in Gegenwart eines Silylierungsmittels, bei dem sie die Funktion der Base übernehmen (siehe oben), hat sich die Verwendung von Alkalimetallfluoriden oder von quartären Phosphoniumfluoriden [und unter Berücksichtigung der durch diesen Verbindungstyp auferlegten Zwänge vornehmlich von quartären Ammoniumverbindungen] über ihre Verwendung als Bestandteile der oben genannten Reagenzien hinaus zwar nicht als nachteilig erwiesen, jedoch ist sie im allgemeinen von geringem Interesse, insbesondere auf Grund der Tatsache, dass bei der Verwendung solcher Fluoride schwierig aufzubereitende, mit Salzen belastete Abwässer entstehen. Aus diesem Grund ist eine Begrenzung des Gehalts – insbesondere des Anfangsgehalts – an Alkalimetall- und quartären Ammoniumfluoriden von Vorteil. So wird der Gehalt an Fluoriden, die als ionisch einzustufen sind, das heißt die in dem polarisierenden Reaktionsmedium ionisiert werden können, vorzugsweise auf eine Maximalkonzentration begrenzt, die der Anfangskonzentration (molar) der besagten Verbindung R_fH, vorteilhafterweise jedoch der Hälfte und vorzugsweise einem Viertel dieser Anfangskonzentration entspricht.
Ist das Substrat empfindlich gegenüber einer Zersetzung durch die Base, so sollte deren Menge begrenzt und insbesondere ein Überschuss vermieden werden; dies gilt für die Fälle, in denen die Substrate zur Disproportionierung befähigt sind, wie im Falle der Aldehyde, die Cannizzaro- und/oder Tischtschenko-Reaktionen oder Crotonisierungsreaktionen eingehen können; hier empfiehlt sich eine Begrenzung der Basenmenge auf 4/3, vorteilhafterweise auf 5/4 und vorzugsweise auf 1/1 der stöchiometrischen Menge bezogen auf das Substrat.
Bei Verwendung eines nicht gegenüber einer Zersetzung durch die Base empfindlichen Substrats hingegen kann mit großen Überschüssen an Base und damit an Reagenzien gearbeitet werden. So sind Überschüsse von 20 bis 300% möglich; aus Kostengründen sind jedoch Beschränkungen, im allgemeinen auf einen Wert von ungefähr 100%, von Vorteil. Dieselben Werte gelten selbstverständlich auch für basenempfindliche Substrate. Dient das Substrat zugleich auch als Lösungmittel, so kann in diesem Falle mit wesentlich geringeren Mengen an Base gearbeitet werden (siehe unten).
Die Reaktion wird im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich zwischen dem Schmelzpunkt des Mediums und dem Siedepunkt unter den Druckbedingungen der Reaktion durchgeführt.
Genauer ausgedrückt, wird die Reaktion in flüssiger Phase bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr –100 bis 0°C und vorteilhafterweise von ungefähr –60 bis –10°C durchgeführt. Ist R_fH sehr leichtflüchtig, so sollte sichergestellt werden, dass keine Verdampfung stattfindet; diesbezüglich empfiehlt es sich, entweder eine zu große Differenz zwischen der Reaktionstemperatur und der Siedetemperatur zu vermeiden, das heißt genauer, es empfiehlt sich, bei einer Temperatur zu arbeiten, die (unter Berücksichtigung von 2 Stellen) nicht mehr als 100°C und vorteilhafterweise nicht mehr als 80°C über dem Siedepunkt (unter Atmosphärendruck) liegt; es kann jedoch auch in geschlossener Apparatur, unter erhöhtem Partialdruck der besagten Verbindung R_fH oder nach der Grignard-Technik gearbeitet werden. Es ist möglich, ja von Vorteil, mindestens zwei der obigen Maßnahmen kombiniert anzuwenden.
In den Fällen schließlich, in denen die Bildung eines Carbens durch die Temperatur begünstigt wird, ist diese Carbenbildung verbunden mit einer Freisetzung von Halogenwasserstoffsäure, was wiederum Nebenreaktionen begünstigt. So sollte auch das Arbeiten bei Temperaturen oberhalb Raumtemperatur und vorzugsweise oberhalb –20°C vermieden werden, wenn die Gefahr der Carbenbildung besteht (insbesondere in den Fällen, in denen die Anzahl der Kohlenstoffatome von R_fH gleich 1 ist, und in den Fällen, in denen GEA und/oder X ein Chloratom darstellen).
Ist das Substrat empfindlich gegenüber einer Zersetzung durch die Base, so ist es ebenfalls von Vorteil, bei einer Temperatur kleiner oder gleich Raumtemperatur zu arbeiten. Besteht sowohl die Gefahr der Carbenbildung als auch die Gefahr der Zersetzung des Substrats durch die Base, so sollte die Temperatur in diesem Falle nicht oberhalb von ungefähr –20°C liegen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Reaktionsführung gewählt, bei der zunächst entweder die Verbindung R_fH oder die Base in das Reaktionsmedium gegeben wird, während das Substrat erst anschließend zugegeben wird. Mit anderen Worten, es wird ausgehend von der Verbindung R_fH, der Base und gegebenenfalls dem Lösungsmittel und/oder dem Verdünnungsmittel ein Reagenz gebildet, und dieses Reagenz wird anschließend mit dem Substrat umgesetzt. Diese Variante wird im folgenden unter der Bezeichnung "Grignard-Variante" geführt.
Die Reaktionsführung sieht eine allmähliche Zugabe des letzten Bestandteils des Reagenzes vor, die sich vorteilhafterweise über einen Zeitraum von 5 bis 300 Minuten erstreckt. Die Reaktionsführung sieht des weiteren auch eine allmähliche Zugabe der besagten Base vor, die sich vorteilhafterweise über einen Zeitraum von 5 bis 300 Minuten erstreckt. So wurde im Verlauf der Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung führten, gezeigt, das aus dem Reagenz eine neue Spezies gebildet wird:
Diese Spezies,
M⁺, ist nach Kenntnis der Anmelderin noch nirgendwo beschrieben worden. Ein weiteres bedeutendes Merkmal des Reagenzes gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Gegenwart dieser Spezies (oder mehrerer dieser Spezies) im Reagenz, vorteilhafterweise in Konzentrationen, die im folgenden für den Fall von Amidderivaten aufgeführt sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Verbindungen der folgenden Formel N:
In dieser Formel stellt M⁺ ein vorteilhafterweise einwertiges Kation entsprechend den in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Basen dar; es handelt sich bei diesem Kation vorteilhafterweise um ein Alkali- oder ein Phosphoniumkation. Die bevorzugten Bedeutungen der Reste R_f und R₁₃ sind im folgenden am Beispiel der Amidderivate aufgeführt.
Dieses tetraedrische Zwischenprodukt kann als Perfluoralkylierungsreagenz wie oben beschrieben eingesetzt werden, es kann aber auch ein Reaktions-Zwischenprodukt darstellen, das zu anderen interessanten Verbindungen weiterrreagiert, wie den entsprechenden, durch Hydrolyse gebildeten Verbindungen. Die tetraedrische Struktur kann insbesondere durch (im wesentlichen elektrophile) Substanzen blockiert werden, die dafür bekannt sind, dass sie sich insbesondere unter Bildung von O-silylierten oder O-acylierten (Bi-)Sulfitderivaten an Alkoholate anlagern. Diese blockierten Verbindungen stellen besonders interessante Reagenzien und Reaktions-Zwischenprodukte dar.
Wird das tetraedrische Zwischenprodukt als Perfluoralkylierungsreagenz eingesetzt, so ist es von Vorteil, wenn die Substituenten R₁ und R₂ sowie gegebenenfalls auch der Substituent von Y eine geringe Größe aufweisen: handelt es sich bei diesen Substituenten um Alkylgruppen, so beträgt ihre Anzahl an Kohlenstoffatomen vorteilhafterweise maximal 6 und in noch vorteilhafterer Weise maximal 3, wobei Methylgruppen besonders bevorzugt werden; handelt es sich bei diesen Substituenten hingegen um Arylgruppen und vorteilhafterweise um (gegebenenfalls substituierte) Phenylgruppen, so beträgt ihre Anzahl an Kohlenstoffatomen vorteilhafterweise maximal 10 und in noch vorteilhafterer Weise maximal B. Vorzugsweise beträgt die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von R₁, R₂ und Y maximal 15, in noch vorteilhafterer Weise maximal 12 und vorzugsweise maximal B. Wird das tetraedrische Zwischenprodukt nicht als Perfluoralkylierungsreagenz eingesetzt, sondern dient es als Zwischenprodukt einer Synthese, so können R₁, R₂ und Y größer sein (unter der Bedingung, dass die Verbindung zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig im Reaktionsmedium löslich ist), und ihre Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen kann in diesem Falle bis zu ungefähr 50 betragen. Nichtsdestotrotz ist es von Vorteil, eine Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen von ungefähr 30 nicht zu überschreiten.
Wird mit Amiden gearbeitet, so sind diese an der Bildung des Reagenzes beteiligt. In der Tat konnte gezeigt werden, dass das mit den Amiden gebildete Reagenz (insbesondere in den Fällen, in denen dieses eine Vorstufe der tetraedrischen Verbindung entsprechend der folgenden Formel darstellt) ein Reagenz ist, dessen reaktive Spezies die Additionsverbindung von CF₃ ^– an das Kohlenstoffatom der Carbonylfunktion ist, wobei durch diese Addition von CF₃ ^– das Sauerstoffatom der Carbonylfunktion anionisch wird. Diese Verbindung ist es auch, der gemäß der vorliegenden Erfindung die Funktion des CF₃ ^–-Trägers, beziehungsweise, genauer ausgedrückt, des R_f ^–-Trägers zukommt.
Die Verbindungen der Formel V können auch entsprechend den folgenden Reaktionswegen erhalten werden:
Addition eines Amins an Fluoralhydrat oder an Fluoral (in den folgenden beiden Reaktionsgleichungen nimmt R_f die Bedeutung CF₃ an):
und anschließende Anionisierung mit Hilfe einer Base beispielsweise des Typs, auf den sich die vorliegende Anmeldung bezieht. Es kann sich bei dieser Base jedoch auch um eine relativ schwache Base handeln.
Die Vorgehensweise ist vorteilhafterweise dieselbe wie im Falle des Verfahrens, das oben ausführlich beschrieben wurde, wobei die Anwesenheit eines Amids zwar wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erforderlich ist.
Die Amine können vom Typ R₂NH oder vom Typ RNH₂ sein (R = einfaches Alkyl oder Aryl entsprechend R₁₁ und/oder R₁₂ der Formel IV), dieses Verfahren wurde nie beschrieben.
Nach einem anderen möglichen Reaktionsweg können Verbindungen des Typs R_f-Si-(R)₃ in Gegenwart einer Base, deren Anion silicophil sein kann, eingesetzt werden. Das erhaltene tetraedrische Anion ist selbst silicophil, die Base kann in katalytischer Menge (vorteilhafterweise entsprechend 1/50 bis 1/2 und vorzugsweise entsprechend 1/20 bis 1/3 der stöchiometrischen Menge) eingesetzt werden. Die Reaktion wird an Hand eines Modellsystems dargestellt, das aus CF₃SiEt₃, Formamid und einem (quartären Ammonium-) Fluorid als silicophiler Komponente besteht. Es ist anzumerken, dass mit Hilfe dieses Verfahrens bestimmte Nachteile der Verwendung quartärer Ammoniumverbindungen reduziert werden.
Somit besteht das Verfahren darin, eine Verbindung der Formel R_f-Si(R')₃ mit einer Base, die ein silicophiles Anion aufweist, umzusetzen, wobei die Reste R', die gleich oder verschieden sein können, Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis ungefähr 20, vorteilhafterweise 1 bis 10 und vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind. Die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von R_f-Si(R')₃ beträgt hierbei vorteilhafterweise maximal 50 und vorzugsweise maximal 30.
Als silicophil werden solche Basen verstanden, die befähigt sind, eine Bindung mit einem Silylrest einzugehen, die eine Bindungsenergie von mindestens 110 kcal, vorteilhafterweise mindestens ungefähr 120 kcal und vorzugsweise mindestens 130 kcal pro mol aufweist (siehe R. Walsh, Acc. Chem. Res.).
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Verbindung der Formel V sowie insbesondere die Verbindung der Formel N durch Umsetzung einer Verbindung der Formel R₁R₂R_fC-Y-R₂₀, in der:

– R₂₀ ein unter den Silylresten und den Acylresten ausgewählter Rest ist, der vorteilhafterweise maximal ungefähr 10 Kohlenstoffatome aufweist;
– Y ein vorteilhafterweise substituiertes Stickstoffatom oder ein Chalcogenatom darstellt;
– R₁ ein unter dem Wasserstoffatom und den Kohlenwasserstoffresten, wie den Alkyl- und den Arylresten, ausgewählter Rest ist und
– R₂ ein unter den Kohlenwasserstoffresten, wie den Aryl- und den Alkylresten, den vorteilhafterweise persubstituierten Aminogruppen, den Acyloxygruppen und den Alkoxygruppen ausgewählter Rest ist, mit einer (in den Fällen, in denen R₂₀ einen Silylrest bezeichnet, vorteilhafterweise silicophilen) Base dargestellt werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal des besagten neuen Reagenzes ist die Gegenwart dieser Spezies im Reagenz. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im besonderen auch auf die Verbindungen der Formel (IV) R_f-C[O^–(M⁺)][R₁₃][N(R₁₁)(R₁₂)] und auf die Reagenzien, die mindestens eine dieser Verbindungen enthalten.
Diese Formel bezieht sich selbstverständlich auch auf das zweite Enantiomer. Dieses Zwischenprodukt kann Fluor-NMR-spektroskopisch identifiziert werden (im Falle von Dimethylformamid erscheint ein schwierig aufzulösendes Dublett bei einer chemischen Verschiebung δ von ungefähr 1 ppm bezüglich HCF₃).
In dieser Formel stellt M⁺ ein vorteilhafterweise einwertiges Kation entsprechend den in der vorliegenden Beschreibung spezifizierten Basen dar, es handelt sich bei diesem Kation vorteilhafterweise um ein Alkali- oder ein Phosphoniumkation.
R_f wurde bereits oben definiert, R₁₁, R₁₂ und R₁₃ stellen Kohlenwasserstoffketten, wie Arylketten (einschließlich Alkylaryl) oder Alkylketten (einschließlich Arylalkyl und Cycloalkyl) dar, wobei diese Ketten unter Bildung eines (oder auch mehrerer) Ringe(s) miteinander verbunden sein können. Bezüglich R₁₃ ist anzumerken, dass der Absolutwert der Hammett-Konstante von R₁₃ kleiner 0,2 und vorzugsweise kleiner 0,1 ist.
R₁₃ kann jedoch auch ein Wasserstoffatom bezeichnen, dies stellt auch den bevorzugten Fall dar. Ebenfalls vorteilhaft sind die Fälle, in denen R₁₃ einen Arylrest darstellt, der eine Hammett-Konstante eines Absolutwerts kleiner 0,2 und vorzugsweise kleiner 0,1 aufweist.
Dieses Zwischenprodukt weist insbesondere bei niedrigen Temperaturen (beispielsweise bei –10°C, vorteilhafterweise bei –20°C und vorzugsweise bei –30°C) eine gute Stabilität auf. Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Reagenz des obigen Typs, das mindestens eine Verbindung der Formel (IV) in einer Konzentration von mindestens 1 mmol/l, vorteilhafterweise mindestens 5 mmol/l und vorzugsweise mindestens 10 mmol/l enthält.
Dieses Zwischenprodukt kann als Perfluoralkylierungsreagenz wie im folgenden beschrieben eingesetzt werden, es kann aber auch ein Reaktions-Zwischenprodukt darstellen, das zu anderen interessanten Verbindungen weiterreagiert. Dies gilt insbesondere für O-silylierte Derivate, (Bi-)Sulfitderivate und O-acylierte Derivate von Aldehyden.
Wird die Verbindung als Perfluoralkylierungsreagenz eingesetzt, so ist es von Vorteil, wenn die Substituenten R₁₁, R₁₂ und R₁₃ eine geringe Größe aufweisen: handelt es sich bei diesen Substituenten um Alkylgruppen, so weisen sie vorteilhafterweise maximal 6 und in noch vorteilhafterer Weise maximal 3 Kohlenstoffatome auf, wobei Methylgruppen besonders bevorzugt werden; handelt es sich bei diesen Substituenten hingegen um Arylgruppen und vorteilhafterweise um (gegebenenfalls substituierte) Phenylgruppen, so weisen diese vorteilhafterweise maximal 10 und in noch vorteilhafterer Weise maximal 8 Kohlenstoff atome auf. Vorzugsweise beträgt die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome von R₁₁, R₁₂ und R₁₃ maximal 15, vorteilhafterweise maximal 12 und vorzugsweise maximal B.
Wird das tetraedrische Zwischenprodukt nicht als Perfluoralkylierungsreagenz eingesetzt, sondern stellt es ein Zwischenprodukt der Synthese dar, so können R₁₁, R₁₂ und R₁₃ größer sein (unter der Bedingung, dass die Verbindung im Reaktionsmedium löslich ist), und ihre Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen kann in diesem Falle bis zu ungefähr 50 betragen. Nichtsdestotrotz ist es von Vorteil, eine Gesamtzahl an Kohlenstoffatomen von ungefähr 30 nicht zu überschreiten.
Sehr empfehlenswert ist die Verwendung von Amiden der Formel R₁₃-CO-N(R₁₁)(R₁₂), einzeln oder in Form eines Gemisches (gegebenenfalls mit anderen Amiden), wobei das empfohlene Verhältnis zwischen diesen Amiden und der verwendeten Base größer oder gleich 1, vorteilhafterweise größer oder gleich 2 und vorzugsweise größer oder gleich 5 ist. Es existiert keine Obergrenze, sofern die Amide nicht die Gesamtmenge an polarem Lösungsmittel darstellen. Werden diese Amide als Lösungsmittel eingesetzt, so beträgt bei den durchgeführten Tests (ohne dass dies jedoch notwendigerweise ein Optimum darstellen würde} der Gehalt an diesen Amiden, bezogen auf die Summe der polaren Lösungsmittel, ungefähr 40 bis 80%.
Bezüglich der Lösungsmittel ist anzumerken, dass als polare, aprotische Lösungsmittel vorzugsweise solche Lösungsmittel eingesetzt werden, die ein signifikantes Dipolmoment aufweisen. So beträgt die relative Dielektrizitätskonstante ε dieser Lösungsmittel vorteilhafterweise mindestens 5. Vorzugsweise beträgt ε maximal 50 (die Dezimalstellen werden, sofern nichts gegenteiliges vermerkt ist, in der vorliegenden Beschreibung als nicht wesentlich angesehen) und mindestens 5.
Des weiteren sind die Lösungsmittel der Erfindung vorzugsweise befähigt, die Kationen gut zu solvatisieren (was zumeist mit der Basizität des Lösungsmittels korreliert), diese Befähigung kann ausgedrückt werden durch den Donorindex D der Lösungsmittel. Bevorzugt werden Lösungsmittel mit einem Donorindex D im Bereich von 10 bis 30. Bezüglich der Anforderungen an die Basizität des zu verwendenden organischen Lösungsmittels sei darauf hingewiesen, dass der "Donorindex", die "Donorenzahl" beziehungsweise "donor number", die gelegentlich unter der Abkürzung "DN" geführt wird, einen Hinweis auf den nukleophilen Charakter des Lösungsmittels gibt und für die Befähigung des Lösungsmittels steht, sein Elektronenpaar zur Verfügung zu stellen.
In Christian Reichardts Werk "Solvent and Solvent Effects in Organic Chemistry" – VCH, S. 19 (1988), findet sich die Definition der Größe "donor number", die definiert ist als der Negativwert (-ΔH) der Wechselwirkungsenthalpie [kcal/mol] zwischen dem Lösungsmittel und Antimonpentachlortd in einer verdünnten Dichlorethan-Lösung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Reagenz gegenüber dem beziehungsweise den eingesetzten polaren Lösungsmittel(n) kein saures Wasserstoffatom aufweist. Insbesondere in den Fällen, in denen der polare Charakter des beziehungsweise der Lösungsmittels) auf der Anwesenheit von elektronenziehenden Gruppen beruht, sollte sich in α-Stellung zur elektronenziehenden Gruppe kein Wasserstoffatom befinden. Allgemeiner ausgedrückt, beträgt der zur ersten Dissoziationsstufe des Lösungsmittels gehörige pK_a-Wert des Lösungsmittels vorzugsweise mindestens ungefähr 20 ("ungefähr" bedeutet, dass nur die erste Ziffer von Bedeutung ist), vorteilhafterweise jedoch ungefähr 25 und liegt vorzugsweise im Bereich von 25 bis 35.
Die Bestandteile des Reaktionsmediums, insbesondere die besagte Base und vor allem die besagte Verbindung R_fH, sollten in dem Medium, das das Reagenz darstellt, zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig löslich sein.
Lösungsmittel, mit denen gute Ergebnisse erzielt werden, sind insbesondere Lösungsmittel des Amid-Typs. Unter Amiden werden hierbei auch die Amide mit besonderen Eigenschaften, wie die tetrasubstituierten Harnstoffe und die monosubstituierten Lactame, verstanden. Die Amide sind vorzugsweise substituiert (disubstituiert im Falle von gewöhnlichen Amiden). Als Beispiele können die Pyrrolidon-Derivate, wie N-Methylpyrrolidon, sowie N,N-Dimethylformamid und N,N-Dimethylacetamid genannt werden. Eine weitere, besonders interessante Klasse von Lösungsmitteln bilden die Ether, bei denen es sich um symmetrische oder nicht symmetrische, azyklische oder zyklische Ether handeln kann. Zur Klasse der Ether sind auch die verschiedenen Derivate der Glykolether, wie die verschiedenen Glyme, so beispielsweise Diglyme, zu zählen.
Aus Kostengründen wie auch auf Grund ihrer Eigenschaften sind als die am besten geeigneten Lösungsmittel zu nennen: die Ether, insbesondere die zyklischen Ether, wie THF, und die polyfunktionellen Ether, wie die Glyme, und die Amide, die, wie DMF und die N,N-Dialkyl-alkylen-harnstoffe (DAAU), wie zum Beispiel DMEU (N,N'-Dimethyl-ethylen-harnstoff) oder DMPU (N,N'-Dimethyl-propylen-harnstoff), kein saures Wasserstoffatom aufweisen.
Auch Heterozyklen mit basischem Charakter, wie Pyridin, können als Lösungsmittel eingesetzt werden, sie stellen jedoch keine bevorzugte Klasse von Lösungsmitteln dar.
Als Beispiele für Verdünnungsmittel sind die aliphatischen und die aromatischen Kohlenwasserstoffe, wie die Alkane und die Arylverbindungen, zu nennen. Zu beachten sind auch die Arylmethane, die als Verdünnungsmittel (da unter den Reaktionsbedingungen inert) und – in den Fällen, in denen die Base in situ dargestellt wird – zugleich auch als Ausgangsmaterial für Basen eingesetzt werden können.
Die Verwendung dieses Reagenzes als Perhalogenierungsmittel erfolgt durch einfache Zugabe des Reagenzes zum betreffenden Substrat oder umgekehrt, wobei die Amidderivate (Formel IV) derzeit die besten Reagenzien darstellen.
Die Substrate sind vorteilhafterweise ausgewählt unter den Verbindungen, die mindestens eine Gruppe aufweisen, die bei Additionen als elektrophile Gruppe fungiert. Anders ausgedrückt, verläuft die Reaktion zumindest im Sinne eines Übergangszustandes über eine Addition an eine Funktion, die eine Doppelbindung aufweist (und hierzu gehören natürlich auch diejenigen des Donor-Akzeptor-Typs), oder an ein Elektronenpaar eines Nichtmetalls, das mindestens der 3. Reihe des Periodensystems angehört.
So ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine solche Gruppe, die bei Additionen als elektrophile Gruppe fungiert, ausgewählt unter den Carbonylgruppen, den Thiocarbonylgruppen (>C=S), gegebenenfalls konjugiert mit einer oder mehreren ethylenischen Doppelbindungen, den Chalcogeniden (deren Chalcogenatom Schwefel oder ein Chalcogenatom mit höherer Ordnungszahl als der Schwefel ist), die eine gute Abgangsgruppe aufweisen (siehe oben), und insbesondere den Dichalcogeniden (deren Chalcogenatom Schwefel oder ein Chalcogenatom mit höherer Ordnungszahl als der Schwefel ist). Hierbei ist anzumerken, dass die Reaktion in den Fällen, in denen das Chalcogenatom einen sperrigen Rest (einen sekundären oder insbesondere einen tertiären Rest) trägt und/oder das Carbokation stabilisiert wird (im Falle eines Restes des Benzyl- oder tert.-Alkyl-Typs), die Reaktion gehindert wird.
So reagiert das Reagenz auch in vorteilhafter Weise mit einer Verbindung, die ausgewählt ist unter den Carbonylverbindungen des Typs Keton, Aldehyd, aktivierter Ester oder insbesondere Säurehalogenid, indem eine Addition an die Carbonylfunktion erfolgt. Das Reaktionsprodukt stellt einen Alkohol (ein Alkoholat) dar, dessen Kohlenstoffatom, das die Hydroxygruppe trägt, mit einer substituierten Difluormethylgruppe substituiert ist. Diese Alkoholate, die einen Übergangszustand darstellen, führen nach (im allgemeinen saurer) Hydrolyse zu der entsprechenden Substitutions- oder Additionsverbindung. Für den Fall der Amide wird die Reaktion in dem Abschnitt zum tetraedrischen Zwischenprodukt ausführlich dargestellt.
Besteht die Gefahr, dass die elektrophile Gruppe des Substrats eine Transveresterungsreaktion mit der Base eingeht, so ist es in diesem Falle von Vorteil, wenn die Basizität der Abgangsgruppe ungefähr gleich oder größer der Basizität der ursprünglich als Reagenz eingesetzten Base ist.
Die Reaktion wird vorteilhafterweise bei einer ähnlichen Temperatur und unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt wie die Darstellung des Reagenzes.
Die vorliegende Erfindung hat ferner die Verbindungen der folgenden Formel zum Gegenstand: R₁R₂R_fC-Y-R₂₀ in der:

– R₂₀ ein unter den Alkylresten, den Silylresten und den Acylresten (letztere in Form der Bisulfitaddukte) ausgewählter Rest ist, der vorteilhafterweise maximal ungefähr 10 Kohlenstoffatome aufweist;
– Y ein vorteilhafterweise substituiertes Stickstoffatom oder ein Chalcogenatom darstellt;
– R₁ ein unter dem Wasserstoffatom und den Kohlenwasserstoffresten, wie den Aryl- und den Alkylresten, ausgewählter Rest ist und
– R₂ ein unter dem Wasserstoffatom, den Kohlenwasserstoffresten, wie den Aryl- und den Alkylresten, den vorteilhafterweise persubstituierten Aminogruppen, den Acyloxygruppen und den Alkoxygruppen ausgewählter Rest ist, mit der Maßgabe, dass in den Fällen, in denen R₁ ein Wasserstoffatom darstellt, R₂ eine Phenylgruppe oder eine Dimethylaminogruppe darstellt und R_f nur ein Kohlenstoffatom aufweist, R₂ kein Silylrest mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen sein kann; oder – strenger – mit der Maßgabe, dass in den Fällen, in denen R₁ ein Wasserstoffatom darstellt, R₂ weder eine Phenylgruppe noch eine Dimethylaminogruppe sein kann, oder mit der Maßgabe, dass in den Fällen, in denen R_f nur ein Kohlenstoffatom aufweist, R₂ kein Silylrest mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen sein kann.

Die obigen Verbindungen (einschließlich derer, die oben vorteilhafterweise ausgeschlossen wurden) können (sofern es sich bei R₂₀O^– um eine gute Abgangsgruppe handelt) auch zur Darstellung eines Vilsmeyer-Salzes (CF₃CH=N⁺Me₂, wobei das Gegenanion im allgemeinen aus der Abgangsgruppe R₂₀O^– besteht) eingesetzt werden.
In der vorliegenden Beschreibung werden unter guten Abgangsgruppen die Verbindungen des Pseudohalogen-Typs verstanden, das heißt Reste (diese Reste enthalten im allgemeinen ein leichtes Chalcogenatom – Schwefel oder vorzugsweise Sauerstoffüber das der Rest an das übrige Molekül gebunden ist), die bei der Abspaltung ein Anion bilden, dessen zugehörige Säure eine (durch die Hammett-Konstante ausgedrückte) Säurestärke aufweist, die mindestens der Säurestärke der Essigsäure entspricht. Als Beispiele für typische Pseudohalogene sind die Acyloxyreste zu nennen, die den in α-Stellung zur Acyloxyfunktion perhalogenierten Säuren entsprechen, so zum Beispiel der Trifluoracetoxyrest (CF₃-CO-O^–) sowie insbesondere die Sulfonyloxyreste, hier im ganz besonderen diejenigen, bei denen das Kohlenstoffatom, an das der Schwefel gebunden ist, perfluoriert ist, wie beispielsweise der Trifluormethylsulfonyloxyrest (CF₃-SO₂-O^–).
Für die vorliegende Erfindung werden diejenigen Pseudohalogene bevorzugt, die als Abgangsgruppe eine Säurestärke aufweisen, die mindestens der Säurestärke von Sulfonsäuren entspricht, wie der Tosylatrest (beziehungsweise allgemein die Arylsulfonsäuren) oder der Mesylatrest (beziehungsweise allgemein die Alkylsulfonsäuren).
Allgemeine Vorgehensweise, nach der in den Beispielen gearbeitet wurde
ABKÜRZUNGEN
Äff.: Äquivalent
Ausb.: Ausbeute
CDCl₃: Deuterochloroform
CFCl₃: Trichlorfluormethan
ClSiMe₃: Trimethylsilylchlorid
CsF: Cäsiumfluorid
DMEU: N,N-Dimethylethylenharnstoff
DMF: Dimethylformamid
DMPU: N,N'-Dimethylpropylenharnstoff
HCF₃: Fluoroform
HCl: Chlorwasserstoffsäure
HMDZ: Hexamethyldisilazan
katal.: katalytisch
LiN(SiMe₃)₂: Lithium-bis-(trimethylsilyl)-amid
M: Molarität
Me₄NF: Tetramethylammoniumfluorid
mmol: Millimol
N(SiMe₃)₃: Trts-(trimethylsilyl)-amin
TBAF·3 H₂O: Tetrabutylammoniumfluorid-Trihydrat
TBAT: Tetrabutylammonium-difluortriphenylsilicat
t-BuOK: Kalium-tert.-butylat
THF: Tetrahydrofuran
UG: Umsetzungsgrad
Im Verlauf dieser Studie wurden die Reagenzien auf verschiedene Weisen miteinander in Kontakt gebracht. Um den Sachverhalt zu vereinfachen, wurden die verschiedenen Verfahren wie folgt festgelegt:
Verfahren A:
Im Falle der gewöhnlichen Basen (beispielsweise Amide des Typs LiN(SiMe₃)₂ oder t-BuOK) wird die Base (im allgemeinen 1 M in THF) zu einem Gemisch Fluoroform/Elektrophil/Lösungsmittel gegeben.
Im Falle des Systems N(SiMe₃)₃/M⁺F^– wird das in THF gelöste silylierte Amin zu dem Gemisch Fluorid/Elektrophil/Lösungsmittel gegossen.
Verfahren C:
Nach diesem Verfahren wurde insbesondere im Falle der Umsetzung des Systems des Typs N(SiMe₃)₃/F^– mit basenempfindlichen Substraten (siehe oben), wie Benzylderivaten oder enolisierbaren Ketonen, gearbeitet. Hierbei wird die Lösung silyliertes Amin/Elektrophil/ Lösungsmittel (im allgemeinen THF) zu dem Gemisch Fluorid/Fluoroform/Lösungsmittel gegeben.
Allgemeines
Alle beschriebenen Reaktionen wurden unter Stickstoff durchgeführt.
Alle verwendeten Lösungsmittel und Reagenzien waren wasserfrei:

– Dimethylformamid wurde über CaH₂ destilliert und anschließend über einem 4 Å-Molekularsieb und unter Stickstoff aufbewahrt.
– Tetrahydrofuran wurde über Na/Benzophenon destilliert und anschließend über einem 4 Å-Molekularsieb und unter Stickstoff aufbewahrt.

Die verschiedenen Bestandteile der verwendeten basischen Systeme sind kommerziell erhältlich:

– LiN(SiMe₃)₂ (1 M in THF), 100 ml: ALDRICH
– t-BuOK (1 M in THF), 50 ml: ALDRICH
– N(SiMe₃)₃ 98%, 25 g: ALDRICH
– Me₄NF wasserfrei, 10 g: ACROS
– TBAT 97%, 25 g: ALDRICH

Definition des Perfluoralkylierungssystems für chalcogenierte Verbindungen:
Im Falle aller sulfurierten und selenierten Substrate wurden 2 Arten von Bedingungen angewendet:
für 1 mmol Substrat:

– R_f im Überschuss (1,4 mmol bis 8,6 mmol entsprechend 200 bis 600 mg HCF₃)/ LiN(SiMe₃)₂ (1 M in THF) (1,1 ml entsprechend 1,1 mmol Base)/HIVIDZ (40 μl entsprechend 0,2 mmol)/DMF (2 ml); Verfahren A.
– 1,4 bis 8,6 mmol entsprechend 200 bis 600 mg HCF₃/persilyliertes Amin (1,5 mmol entsprechend 350 mg N(SiMe₃)₃) in 1 ml THF/silicophile Base (1,5 mmol entsprechend 140 mg Me₄NF)/DMF (2 ml) oder THF (2 ml); Verfahren A.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.
BEISPIEL 1: Trifluormethylierung dichalcogenierter Substrate
Verfahren A
Als Modellsubstrat für die verschiedenen Vorgehensweisen wurde Di-n-octyl-disulfid gewählt.
Temperaturbereich: –20 bis 30°C
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml
Reaktionstyp: (C₈H₁₇S)₂/N(SiMe₃)₃/Me₄NF
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff Di-n-octyl-disulfid (291 mg, 1 mmol), wasserfreies Tetramethylammoniumfluorid (140 mg, 1,5 mmol) und anschließend 2 ml wasserfreies DMF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf 0°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (200 mg, 2,9 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei 0°C eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (352 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 5 h 30 min bei 0°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeute an n-Octyl-trifluormethylsulfid beträgt 76%.
Aufarbeitung: Das rohe Reaktionsgemisch wird mit Wasser (2 ml) und 1 N Chlorwasserstoffsäure (0,5 ml) versetzt. Die wässerige Phase wird 3 Mal mit Diethylether extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt, ein Mal mit einer gesättigten wässerigen NaCl-Lösung sowie 2 Mal mit Wasser gewaschen und anschließend über Na₂SO₄ getrocknet. Nach dem Filtrieren wird das Lösungsmittel in der Kälte und unter vermindertem Druck verdampft, wobei ein rohes Öl (306 mg) erhalten wird. Durch chromatographische Reinigung des Öls über einer Kieselgelsäule (Fließmittel: reiner Petrolether) werden Di-n-octyl-disulfid (37 mg), n-C₈H₁₇SH (88 mg) und n-Octyltrifluormethylsulfid (140 mg, 0,65 mmol, 65%) isoliert.
Basische Systeme

I: LiN(SiMe₃)₂ (1,1 Äq.) / HMDZ (0,2 Äq.}
II: N(SiMe₃)₃ (1,5 Äq.) / Me₄NF (1,5 Äq.)
III: t-BuOK(1,1 Äq.)

BEISPIEL 2: Trifluormethylierung von Thiocyanaten
Die Trifluormethylierung der Thiocyanate und Selenocyanate erfolgt in Dimethylformamid innerhalb von zwei Stunden bei niedriger Temperatur und in Gegenwart eines Überschusses an Fluoroform.
Allgemeine Bedingungen:
Bei diesen Versuchen wurden zum einen das Basensystem N(SiMe₃)₃ / Me₄NF und zum anderen – als Vergleich – t-BuOK eingesetzt.
BEISPIEL 3: Trifluormethylierung von Selenocyanaten
TRIFLUORMETHYLIERUNG VON CARBONYLDERIVATEN MIT HCF₃
Definition des Trifluormethylierungssystems
Im Falle von Carbonylderivaten ist die Wahl der Trifluormethylierungsbedingungen abhängig von der Empfindlichkeit des Substrats gegenüber Basen.
Nicht basenempfindliche Substrate
Für 1 mmol Substrat:

– HCF₃ (200 bis 600 mg entsprechend 1,4 bis 8,6 mmol)/LiN(SiMe₃)₂ (1 M in THF) (1,1 ml entsprechend 1,1 mmol Base)/HMDZ (40 μl entsprechend 0,2 mmol)/DMF (2 ml). Verfahren A.
– HCF₃ (200 bis 600 mg entsprechend 1,4 bis 8,6 mmol)/N(SiMe₃)₃ (350 mg entsprechend 1,5 mmol) in 1 ml THF/F^– (0,2 bis 1,5 mmol). Verfahren A.

Art des Fluorids:

– Me₄NF (19 bis 140 mg)/DMF (2 ml) oder DMEU (2 ml) oder DMPU (2 ml)
– Me₄NF (wie oben)/DMF katal. (25 μl entsprechend 0,3 mmol)/THF (2 ml)
– CsF (25 bis 230 mg)/DMF (2 ml)
– TBAT (111 bis 835 mg)/DMF (2 ml)
– TBAT (wie oben)/DMF katal. (25 μl entsprechend 0,3 mmol)/THE (2 ml)
– TBAT/wie oben)/THF (2 ml)

Enolisierbare Ketone
Im Falle der enolisierbaren Ketone können die trifluormethylierten Alkohole mit Hilfe eines einzigen Trifluormethylierungssystems erhalten werden:
Für 1 mmol Substrat:

– HCF₃ (200 bis 600 mg entsprechend 1,4 bis 8,6 mmol)/N(SiMe₃)₃ (350 mg entsprechend 1,5 mmol) in 1 ml THF/Me₄NF (140 mg entsprechend 1,5 mmol)/DMF (2 ml). Verfahren C.

BEISPIEL 4: Nicht enolisierbare Ketone
Beispiel unter Verwendung von Me₄NF als Fluorid
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff Benzophenon (183 mg, 1 mmol), wasserfreies Tetramethylammoniumfluorid (22 mg, 0,24 mmol), 2 ml THF und anschließend DMF (25 μl, 0,3 mmol) gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Tris-(trimethylsilyl)-amin (348 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeuten an silyliertem Trifluormethylcarbinol und Trifluormethylalkoholat betragen 38% beziehungsweise 52%.
Aufarbeitung: Das rohe Reaktionsgemisch wird mit Wasser (2 ml) und 1 N Chlorwasserstoffsäure (0,5 ml) versetzt. Die wässerige Phase wird 3 Mal mit Diethylether extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt, ein Mal mit einer gesättigten wässerigen NaCl-Lösung sowie 2 Mal mit Wasser gewaschen und anschließend über Na₂SO₄ getrocknet. Nach dem Filtrieren wird das Lösungsmittel in der Kälte und unter vermindertem Druck verdampft, wobei ein rohes Öl (311 mg) erhalten wird. Durch chromatographische Reinigung über einer Kieselgelsäule (Fließmittel: Petrolether/ Aceton = 7/1) werden Benzophenon (32 mg), 1,1-Diphenyl-1-(trimethylsilyloxy)-2,2,2-trifluorethanol (194 mg, 0,6 mmol, 60%) und 1,1-Diphenyl-2,2,2-trifluorethanol (18 mg, 0,07 mmol, 7%) isoliert.
PhCOPh/LiN(SiMe₃)₂/HMDZ
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff Benzophenon (181 mg, 1 mmol) und anschließend 2 ml wasserfreies DMF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –15°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (300 mg, 4,3 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend werden bei –15°C nacheinander Hexamethyldisilazan (50 μl, 0,24 mmol) und LiN(SiMe₃)₂ (1,1 ml, 1,1 mmol) injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –15°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ^l9F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeuten an silyliertem Trifluormethylcarbinol und Trifluormethylalkoholat betragen 2% beziehungsweise 19%. Die Aufarbeitung erfolgt wie oben.
Allgemeine Bedingungen (sofern in der Tabelle nichts anderes vermerkt ist):
BEISPIEL 5: Nicht enolisierbare Ketone – Lösungsmitteleffekt
BEISPIEL 6: Nicht enolisierbare Ketone: Chinole
Die Arbeitsbedingungen, nach denen vorgegangen wurde, sind dieselben, die auch im Falle der Ketone angewendet wurden, wobei die zuletzt erfolgende Hydrolyse in neutralem oder saurem Milieu durchgeführt wurde.
Aufarbeitung nach der Reaktion in neutralem Milieu:
1) N(SiMe₃)₃ (1,5 Äq.) / Me₄NF (0,2 Äq.) in DMF bei –10°C, 1 Stunde (Verfahren A)
2) H₂O
in Klammern: Ausbeute an isoliertem Produkt
Nach wässeriger Behandlung in neutralem Milieu und chromatographischer Reinigung über Kieselgel erhält man den trifluormethylierten Alkohol (2) (45%) und das aus der Hydrolyse der Ketalfunktion von (2) hervorgegangene Keton (1) (22%).
Aufarbeitung nach der Reaktion in saurem Milieu:
1) N(SiMe₃)₃ (1,5 Äq.) / Me₄NF (0,2 Äq.) in DMF bei –10°C, 1 Stunde (Verfahren A)
3) 1 N HCl
in Klammern: Ausbeute an isoliertem Produkt
Erfolgt die Aufarbeitung in saurem Milieu (1 N HCl}, wobei die Trifluormethylierungsreaktion unter denselben Bedingungen durchgeführt wurde wie oben, so erhält man nach chromatographischer Reinigung über Kieselgel das Keton (3) in einer Ausbeute von 44%.
Trifluormethylierung von Chinolen des Typs 4-Methoxy-4-methyl-cyclohexa-2,5-dien-1-on
BEISPIEL 7: Enolisierbare Ketone
Allgemeine Bedingungen (sofern in Tabelle 8 nichts anderes vermerkt ist):
Verfahren C:
Als Modellsubstrat für die verschiedenen Vorgehensweisen wurde Acetophenon gewählt.
Temperaturbereich: –20 bis 30°C
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml
PhCOMe/N(SiMe₃)₃/Me₄NF
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff wasserfreies Tetramethylammoniumfluorid (140 mg, 1,5 mmol) und 2 ml wasserfreies DMF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (400 mg, 4,3 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (350 mg, 1,5 mmol) und Acetophenon (120 mg, 1 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeute an trifluormethyliertem Alkoholat beträgt 26%.
Im Falle der enolisierbaren Ketone werden mit Verfahren C unter Verwendung von Me₄NF die besten Ergebnisse erzielt. Durch den aromatischen Charakter des Ketons ist eine Verwendung der silicophilen Anionen und insbesondere des Fluorids in einer geringeren Menge als der stöchiometrischen Menge nicht geeignet.
BEISPIEL 8: Trifluormethylierung von N-Formyl-amiden (DMF)
Verfahren A
Temperaturbereich: –20 bis 30°C
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml
DMF/N(SiMe₃)₃/TBAT
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff Tetrabutylammoniumdifluortriphenylsilicat (111 mg, 0,2 mmol) und 2 ml Dimethylformamid gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Tris-(trimethylsilyl)-amin (348 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur und Zugabe von Chlortrimethylsilan (130 μl, 1 mmol) wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeute an silyliertem, tetraedrischem Zwischenprodukt beträgt 27 %.
BEISPIEL 9: Trifluormethylierung von N-Formyl-amiden
(N-Methyl-morpholin)/SiMe₃)₃/TBAT
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff N-Methyl-morpholin (117 mg, 1 mmol), Tetrabutylammonium-difluortriphenylsilicat (110 mg, 0,2 mmol) und 2 ml THF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (351 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische durchgeführt: Die Rohausbeuten an silyliertem Trifluormethylcarbinol und trifluormethyliertem Alkoholat betragen 49% beziehungsweise 15%. Anschließend wird Chlortrimethylsilan (130 μl, 1 mmol) injiziert und eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt.
Aufarbeitung: Das rohe Reaktionsgemisch wird mit Wasser (2 ml) versetzt. Die wässerige Phase wird 3 Mal mit Diethylether extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt, ein Mal mit einer gesättigten wässerigen NaCl-Lösung sowie 2 Mal mit Wasser gewaschen und anschließend über Na₂SO₄ getrocknet. Nach dem Filtrieren wird das Lösungsmittel in der Kälte und unter vermindertem Druck verdampft, wobei ein rohes Öl (354 mg) erhalten wird. Durch chromatographische Reinigung über einer Kieselgelsäule (Fließmittel: Petrolether/Aceton = 9/1) wird das trifluormethylierte, silylierte tetraedrische Zwischenprodukt in einer Ausbeute von 60% erhalten.
BEISPIEL 10: Trifluormethylierung von Phthalimiden
Verfahren A
Das Substrat ist N-Methyl-phthalimid
Temperaturbereich: –20 bis 30°C
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml
N-Methyl-phthalimid/N(SiMe₃)₃/Me₄NF
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff N-Methyl-phthalimid (160 mg, 1 mmol), wasserfreies Tetramethylammoniumfluorid (22 mg, 0,24 mmol) und 2 ml DMF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (200 mg, 2,9 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (351 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeute an trifluormethyliertem, silyliertem Alkohol beträgt 7%.
Aufarbeitung: Das rohe Reaktionsgemisch wird mit Wasser (2 ml) und 1 N Chlorwasserstoffsäure (0,5 ml) versetzt. Die wässerige Phase wird 3 Mal mit Diethylether extrahiert. Die organischen Phasen werden vereinigt, ein Mal mit einer gesättigten wässerigen NaCl-Lösung sowie 2 Mal mit Wasser gewaschen und anschließend über Na₂SO₄ getrocknet. Nach dem Filtrieren wird das Lösungsmittel in der Kälte und unter vermindertem Druck verdampft, wobei ein rohes Öl (442 mg) erhalten wird. Durch chromatographische Reinigung über einer Kieselgelsäule (Fließmittel: Petrolether/Diethylether = 1/1) werden N-Methyl-Phthalimid (130 mg) und der trifluormethylierte, silylierte Alkohol (37 mg, 0,14 mmol) erhalten.
BEISPIEL 11: Verwendung der tetraedrischen Zwischenprodukte
Als Modellsubstrat für die verschiedenen Vorgehensweisen wurde Benzophenon gewählt.
Temperaturbereich: –20 bis 30°C.
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3,5 ml
BEISPIEL 12: DMF/N(SiMe₃)₃/TBAT/PhCOPh
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff Tetrabutylammonium-difluortriphenylsilicat (111 mg, 0,2 mmol) und 2 ml Dimethylformamid gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (348 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeuten an trifluormethyliertem, tetraedrischem Zwischenprodukt in anionischer sowie in silylierter Form betragen 18% beziehungsweise 87% (Ausbeuten berechnet in Bezug auf das Benzophenon). Nun wird eine Lösung von Benzophenon (182 mg, 1 mmol) in 0,5 ml DMF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 24 h 00 min bei Raumtemperatur gerührt, anschließend wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeuten an silyliertem Trifluormethylcarbinol und trifluormethyliertem Alkoholat betragen 21% beziehungsweise 71%. Nach klassischer Aufarbeitung und Reinigung (siehe Beispiel 17) werden 1,1-Diphenyl-1-(trimethylsilyloxy)-2,2,2-trifluorethanol (32 mg, 0,32 mmol, 10%) und 1,1-Diphenyl-2,2,2-trifluorethanol (219 mg, 0,87 mmol, 87%) isoliert.
N-Methyl-morpholin/N(SiMe₃)₃/TBAT/PhCOPh
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff Tetrabutylammonium-difluortriphenylsilicat (111 mg, 0,2 mmol), N-Methyl-morpholin (117 mg, 1 mmol) und 2 ml THF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann wird Fluoroform (300 mg, 4,3 mmol) langsam eingeleitet. Anschließend wird bei –10°C eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (352 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 1 h 00 min bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische durchgeführt: Die Rohausbeute an trifluormethyliertem, tetraedrischem Zwischenprodukt in seiner silylierten Form beträgt 37% (Ausbeute berechnet in Bezug auf das Benzophenon). Nun wird eine Lösung von Benzophenon (180 mg, 1 mmol) in 0,5 ml THF injiziert. Das Reaktionsgemisch wird 24 h 00 min bei Raumtemperatur gerührt, anschließend wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung durchgeführt: Die Rohausbeute an trifluormethyliertem Alkoholat beträgt 20%, allerdings liegen noch 0,23 mmol nicht umgesetztes tetraedrisches Zwischenprodukt vor.
BEISPIEL 13: Deprotonierung von Fluoroform mit KN(SiMe₃)₂ und Silylierung des tetraedrischen Zwischenprodukts mit einem Silylierungsmittel:
REAGENZIEN
VORGEHENSWEISE
In einem 100 ml-Reaktor, der mit einem sehr guten Rührer ausgestattet ist, werden 7 mmol Base vorgelegt, und mit Hilfe einer Spritze werden 30 ml wasserfreies DMF zugegeben. Das Reaktionsmedium wird nun auf –10°C abgekühlt und über einen Zeitraum von 20 Minuten werden 4 Äquivalente Fluoroform langsam eingeleitet.
Das Reaktionsmedium wird weitere 30 min bei –10°C gerührt. Anschließend wird mit Hilfe einer Spritze das Silylierungsmittel zugetropft. Man lässt nun die Temperatur des Reaktionsmediums wieder bis auf Raumtemperatur ansteigen und bestimmt dann die Menge des gebildeten Hemiaminals (¹⁹F-NMR mit PhOCF₃ als internem Standard).
ISOLIERUNG VON CF₃CH(OSiMe₂t-Bu)NMe₂
Das Reaktionsmedium wird auf 30 ml entmineralisiertes Eiswasser gegossen, anschließend wird 3 Mal mit 30 ml Ethylacetat extrahiert. Die organischen Phasen werden mit entmineralisiertem Eiswasser gewaschen, bis kein DMF mehr vorhanden ist (Kontrolle mittels GPC), anschließend über MgSO₄ getrocknet und am Rotationsverdampfer (Raumtemperatur, 185 mbar) eingeengt. Das Produkt wird reindestilliert und ¹H-, ¹³C- und ¹⁹F-NMR-spektroskopisch.
Die Verwendung einer Base in katalytischer Menge wurde anschließend experimentell untersucht, wobei nach derselben Arbeitsvorschrift vorgegangen wurde wie oben:
Ergebnisse:
BEISPIEL 14: Addition des aus CF₃SiR₃ hervorgegangenen CF₃-Anions an DMF:
VORGEHENSWEISE
In einen 25 ml-Reaktor werden unter Argon 15 ml wasserfreies DMF und 0,38 ml (2 mmol) CF₃SiEt₃ gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf 0°C abgekühlt, dann werden 0,2 ml einer 1 M Lösung von n-Bu₄NF in THF (0,2 mmol) zugetropft.
Das Reaktionsmedium wird weitere 30 min bei 0°C gerührt, anschließend lässt man die Temperatur bis auf Raumtemperatur ansteigen.
Die Menge an CF₃CH(OSiEt₃)NMe₂ wird durch eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung mit internem Standard bestimmt (δ = 2,9 ppm/TFA, Ausbeute = 60%). Dieses Zwischenprodukt wird isoliert und auf dieselbe Weise charakterisiert wie im Falle von CF₃CH(OSiMe₂t-Bu)NMe₂beschrieben.
BEISPIEL 15: Wiederherstellung des intermediären tetraedrischen Anions aus dem silylierten Derivat
In einen 5 ml-Reaktor wird unter Argon CF₃CH(OSiMe₂t-Bu)NMe₂ (0,135 g), gelöst in 3 ml wasserfreiem DMF, gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt, dann werden 50 mg t-BuONa zugegeben.
Das Reaktionsmedium wird Tieftemperatur-^l9F-NMR-spektroskopisch analysiert, hierbei wird das Auftreten von CF₃CH(O^–)NMe₂ (δ = 1 ppm/TFA) nachgewiesen.
BEISPIEL 16: Darstellung des tetraedrischen Anions ausgehend vom Hemiaminal
Darstellung des Hemiaminals aus wasserfreiem Fluoral:
30 g P₂O₅ und 30 g H₃PO₄ werden in inerter Argonatmosphäre in einen 250 ml-Dreihalskolben gegeben; dieses Gemisch wird auf 95°C (Temperatur des Ölbads) erhitzt. Die Apparatur wird mit Hilfe eines Teflonschlauchs mit einem 50 ml-Dreihalskolben, auf den ein Kühler aus Glaskohlenstoff aufgesetzt ist, verbunden.
Das Diethylamin sowie gegebenenfalls das THF werden in den 50 ml-Dreihalskolben gegeben, dieses Reaktionsmedium wird auf –40°C abgekühlt.
Sind die beiden Temperaturen erreicht, so wird Fluoral zu dem dehydratisierenden Gemisch zugetropft (Tropftrichter); nun setzt in der Amin-Lösung Gasentwicklung ein. Nach beendeter Addition lässt man die Temperatur wieder bis auf Raumtemperatur ansteigen. Das gebildete Hemiaminal wird nun ¹⁹F-NMR-spektroskopisch quantifiziert.
RR (CF₃CH(OH)NEt₂) = 76%
TRIFLUORMETHYLIERUNG
In einem 100 ml-Reaktor, der mit einem Rührer ausgestattet ist, werden 4,5 mmol t-BuONa vorgelegt und mit 25 ml wasserfreiem DMF versetzt.
Das Reaktionsmedium wird unter Rühren auf 0°C abgekühlt.
Nun wird mit Hilfe einer Spritze die Lösung des Hemiaminals über ein Septum zugetropft. Das Reaktionsmedium wird weitere 30 nun bei einer Temperatur von 0°C gehalten. Anschließend werden mit Hilfe einer Spritze 3,5 mmol Benzaldehyd langsam zugetropft (leicht exotherme Reaktion). Die Temperatur wird auf 0°C gehalten und die Reaktion wird mittels GPC verfolgt.
Nach 7 h Reaktionszeit wird das Reaktionsmedium langsam mit 6,0 mmol Essigsäure versetzt, anschließend lässt man das Reaktionsmedium bei Raumtemperatur stehen und führt eine Quantifizierung mittels GPC durch.
RR (CF₃CH(OH)Ph) = 48%
Umsetzungsgrad (PhCHO) = 84%
RT (CF₃CH(OH)Ph) = 57%
BEISPIEL 17: EINFLUSS DER ART DES LÖSUNGSMITTELS
Eine ausreichend gerührte (400 U/min} Lösung von t-BuOK (0,53 g, 4,7 mmol) in 30 ml wasserfreiem Lösungsmittel(gemisch) wird bei –10°C mit Fluoroform (3 g, 42,85 mmol) versetzt. Das Reaktionsmedium wird weitere 30 min bei –10°C gerührt, anschließend wird Benzaldehyd (0,47 g, 4,4 mmol) zugegeben.
Die Lösung wird weitere 60 min bei –10°C gerührt und anschließend mit Essigsäure (0,5 ml) versetzt.
Die Zusammensetzung des Gemischs wird mittels CGL (Gas-Flüssig-Chromatographie) mit
Hilfe eines internen Standards quantitativ bestimmt:
BEISPIEL 18: EINFLUSS DER ART DER BASE - Assoziiertes Kation (allgemeine Verfahrensweise)
BEISPIEL 19: NACHWEIS UND EINFLUSS DES TETRAEDRISCHEN ZWISCHENPRODUKTS
1. Synthese des Fluoral-Hemiaminals und von Derivaten
Eine ausreichend gerührte Lösung der Base in 30 ml wasserfreiem DMF wird bei –10°C mit Fluoroform (3 g, 42,85 mmol) versetzt. Diese Lösung wird weitere 30 min bei einer Temperatur von –10°C gehalten, anschließend wird bei derselben Temperatur zugetropft:

– AcOH (0,37 g, 6,2 mmol), falls R = H (Base: KH/DMSO, 5,7 mmol)
– Me₃SiCl (1,3 ml, 10,25 mmol), falls R = Me₃Si (Base: KHMDZ, 7 mmol)
– SO₂ (0,8 g, 12,5 mmol), falls R = SO₂ ^–K⁺ (Base: KH/DMSO, 5,9 mmol).

Das Reaktionsmedium wird nun 30 Minuten bei derselben Temperatur belassen, anschließend lässt man die Temperatur wieder bis auf Raumtemperatur ansteigen. Die gebildeten Verbindungen werden mittels ¹H-, ¹⁹F- und ¹³C-NMR identifiziert.
2. Synthese von Fluoral-Hydrat
Eine ausreichend gerührte Lösung von t-BuOK (5 mmol) in einem wasserfreien Lösungsmittel (30 ml), die bei einer Temperatur von –15°C gehalten wird, wird mit Fluoroform (3 g, 42,85 mmol) versetzt.
Nach weiteren 30 min bei dieser Temperatur wird das Reaktionsmedium mit 2 ml Schwefelsäure angesäuert.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Synthese von Fluoral-Hydrat in Abhängigkeit von den Reaktionsparametern aufgeführt.
BEISPIEL 20: Synthese von 2,2,2-Trifluoracetophenon
Eine ausreichend gerührte (400 U/min) Lösung von KHMDZ (1,15 g, 5,75 mmol) in 30 ml wasserfreiem DMF wird bei –10°C mit Fluoroform (3,0 g, 43 mmol) versetzt. Das Reaktionsmedium wird weitere 30 min bei –10°C gerührt, anschließend wird Methylbenzoat (0,51 g, 3,75 mmol) zugetropft.
Die Lösung wird weitere 1,5 h bei –10°C gerührt und anschließend mit Essigsäure (0,6 ml) versetzt.
Nach klassischer Aufarbeitung des Reaktionsmediums (Extraktion und Destillation) wird Trifluoracetophenon in einer Ausbeute von 55% isoliert.
BEISPIEL 21: Synthese von 1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2-phenyl-propanol
Eine ausreichend gerührte (400 U/min) Lösung von Kalium-dimesylat (5,85 mmol) in 30 ml eines wasserfreien Gemisches DMF/DMSO (2/1) wird bei –10°C mit Fluoroform (3,0 g, 43 mmol) versetzt. Das Reaktionsmedium wird weitere 30 min bei –10°C gerührt, anschließend wird Trifluoracetophenon (0,615 g, 3,5 mmol) zugetropft.
Die Lösung wird weitere 1 h 10 min bei –10°C gerührt und anschließend mit Essigsäure (0,6 ml) versetzt.
Die Zusammensetzung des Gemischs wird mittels ¹⁹F-NMR-Spektroskopie und CGL mit internem Standard quantitativ bestimmt:
UG (PhCOF₃) = 35%
RR (PhCOH(CF₃)₂) = 79%
RT (PhCOH(CF₃)₂) = 44%
BEISPIEL 22: ANDERE HALOFORME
Allgemeine Arbeitsvorschrift
In einen perfekt gerührten 500 ml-Reaktor, der mit einem mechanischen Rührer (650 U/min) ausgestattet ist und mit Stickstoff gespült wird, werden ungefähr 5 g Kalium-t-butylat und anschließend 120 ml wasserfreies DMF gegeben. Das Reaktionsmedium wird nun mit Hilfe eines Aceton/Glaskohlenstoff Bades auf –40°C abgekühlt. Nun werden ungefähr 5 g Benzaldehyd zugetropft und anschließend 3 bis 4 Äquivalente Haloform zudosiert: ist das Haloform gasförmig (CCl₂FH, CF₃CF₂H), so wird dieses direkt in das Reaktionsmedium eingeleitet, ist es flüssig (CCl₃H), so wird es zugetropft. Nach 1 h Rühren zwischen –40 und –45°C werden 5 ml konzentrierte Essigsäure zugetropft, und man lässt die Temperatur wieder bis auf Raumtemperatur ansteigen. Das rohe Reaktionsgemisch wird zur Identifizierung des gebildeten Produkts sowie der Nebenprodukte mittels CGL und anschließend mittels MS/CGL-Kopplung analysiert.
Das Reaktionsmedium wird mit 150 ml Wasser verdünnt, anschließend werden die Produkte mit Ethylacetat (3·170 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden nun zur Entfernung des DMF (Kontrolle mittels CGL) 4 bis 6 Mal mit 100 ml Wasser und anschließend 2 Mal mit 50 ml einer gesättigten NaCl-Lösung gewaschen. Die organische Phase wird nun 30 bis 60 min über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet und anschließend über einer Glasfritte filtriert.
Weist die synthetisierte Verbindung einen genügend hohen Siedepunkt auf, so kann das Ethylacetat am Rotationsverdampfer bei einem Vakuum von 20 mm Hg und einer Temperatur von 35°C abgezogen werden; ist dies nicht der Fall, so wird das Ethylacetat bei Atmosphärendruck abdestilliert.
Schließlich wird eine fraktionierte Destillation bei einem Vakuum von ungefähr 15 mm Hg durchgeführt. Hierbei wird das Carbinol in einer Reinheit von über 90% erhalten.
Ergebnisse
BEISPIEL 23: Addition des CF₃-Anions (aus CF₃SiMe₃) an DMF:
BEISPIEL 24: TRIFLUORIERUNGSVERSUCHE UNTER VERWENDUNG VON ALKOHOLATEN ALS SILICOPHILER BASE
Vorgehensweise A
Im Falle des Systems N(SiMe₃)₃/B M⁺ (Acetat und Carbonate) wird das in THF gelöste silylierte Amin zu einem Gemisch B M⁺/Elektrophil/Fluoroform/Lösungsmittel gegossen.
Vorgehensweise B
Im Falle des Systems N(SiMe₃)₃/RONa wird das Fluoroform zu einem Gemisch N(SiMe₃)₃/RONa/Elektrophil/Lösungsmittel gegeben.
Wird zu Vergleichszwecken als einzige Base ein Alkoholat (RONa) eingesetzt, so wird das Fluoroform zu einem Gemisch RONa/Elektrophil/Lösungsmittel gegeben.
ERGEBNISSE
Vorgehensweise bei Verwendung von RONa als Base
Versuche Nr. 1 bis 5: Vorgehensweise B
Temperaturbereich für die Trifluormethylierung: –20 bis +30°C Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff der Alkohol ROH (1,5 mmol) und Natriumhydrid (50%) (72 mg, 1,5 mmol) in 2 ml wasserfreiem DMF gegeben. Nach 40 min bei 60°C wird das Reaktionsgemisch auf –10°C abgekühlt. Nun wird bei –10°C eine Lösung von Benzophenon (182 mg, 1 mmol) in 1 ml wasserfreiem DMF zugegeben. Anschließend wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet.
Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung in Gegenwart eines internen Standards (PhOCF₃) durchgeführt.
Vorgehensweise bei Verwendung von N(SiMe₃)₃/RONa als Basischem System
Versuche Nr. 6 bis 12: Vorgehensweise B
Temperaturbereich für die Trifluormethylierung: –20 bis +30°C
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff der Alkohol ROH (1,5 mmol) und Natriumhydrid (50%) (72 mg, 1,5 mmol) in 1 ml wasserfreiem DMF gegeben. Nach 40 nun bei 60°C wird das Reaktionsgemisch auf –10°C abgekühlt. Nun werden bei –10°C nacheinander eine Lösung von Trts-(trimethylsilyl)-amin (350 mg, 1,5 mmol) in 1 ml wasserfreiem THF und eine Lösung von Benzophenon (182 mg, 1 mmol) in 1 ml wasserfreiem DMF zugegeben. Anschließend wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet.
Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung in Gegenwart eines internen Standards (PhOCF₃) durchgeführt.
Vorgehensweise bei Verwendung von N(SiMe₃)₃/BM⁺ (Acetat und Carbonate) als Basischem System
Versuche Nr. 13 bis 15: Vorgehensweise A
Temperaturbereich für die Trifluormethylierung: –20 bis +30°C
Konzentration des Substrats: 1 mmol in 3 ml
In einen 5 ml-Einhalskolben werden unter Stickstoff das Desilylierungsmittel B^–M⁺ (1,5 mmol) und Benzophenon (182 mg, 1 mmol) in 2 ml wasserfreiem DMF gegeben. Das Reaktionsgemisch wird auf –10°C abgekühlt. Nun wird bei –10°C eine Lösung von Tris-(trimethylsilyl)-amin (350 mg, 1,5 mmol) in 1 ml THF zugegeben. Anschließend wird Fluoroform (400 mg, 5,7 mmol) langsam eingeleitet.
Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei –10°C gerührt. Nach Erwärmung bis auf Raumtemperatur wird eine ¹⁹F-NMR-spektroskopische Quantifizierung in Gegenwart eines internen Standards (PhOCF₃) durchgeführt.

Claims

Verbindung der Formel:
in der: – M⁺ ein einwertiges Kation darstellt, das vorteillhafterweise unter den Alkalikationen, den Phosphoniumkationen und den quartären Ammoniumkationen ausgewählt ist; – R₁₁, R₁₂ und R₁₃ Kohlenwasserstoffketten darstellen, wobei diese Ketten unter Bildung eines (oder auch mehrerer) Ringe(s) miteinander verbunden sein können und wobei R₁₃ auch ein Wasserstoffatom darstellen kann; – R_f ein Rest der folgenden Formel ist: GEA-(CX₂)_p- (II),in der: – die Reste X, die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein Fluoratom, einen Rest der Formel C_nF_2n+1, wobei in diesem Rest n eine ganze Zahl kleiner oder gleich 5 und vorzugsweise gleich 2 darstellt, oder ein Chloratom darstellen; – p eine ganze Zahl größer oder gleich 1 und kleiner oder gleich 2 darstellt; – GEA eine elektronenziehende Gruppe darstellt, deren Hammett-Konstante σ_P größer oder gleich 0 ist, mit der Maßgabe, dass R_f, R₁₃, R₁₁ und R₁₂ nicht gleichzeitig Trifluormethyl, Wasserstoff, Ethyl oder Methyl darstellen können; wobei die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome dieser Verbindung maximal 50 beträgt.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R₁₃ unter den Alkylresten, dem Wasserstoffatom und den Arylresten ausgewählt ist, deren Absolutwert der Hammett-Konstante σ_P vorzugsweise kleiner oder gleich 0,2 ist.
Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste R₁₁ und R₁₂ unter den Alkyl- und Arylresten ausgewählt sind.
Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass R₁₁ und R₁₂ Alkylreste sind, deren Anzahl an Kohlenstoffatomen maximal 6 beträgt.
Reagenz, das zur Perfluoralkylierung verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine der Verbindungen entsprechend den Ansprüchen 1 bis 4 enthält.
Reagenz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Verbindung der Formel (IV) in einer Konzentration größer oder gleich 1 mmol/l, vorteilhafterweise größer oder gleich 5 mmol/l und vorzugsweise größer oder gleich 10 mmol/l vorliegt.
Reagenz, das zur Darstellung von perfluoralkylierten Verbindungen verwendet werden kann, aus welchen das Reagenz entsprechend den Ansprüchen 5 und 6 hergestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es zur sukzessiven oder gleichzeitigen Addition folgende Komponenten aufweist: – eine silicophile Base; – eine Verbindung der Formel R_f-H und – ein persilyliertes dreiwertiges Stickstoffderivat.
Reagenz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Reagenz zusätzlich ein polares Lösungsmittel (oder Lösungsmittelgemisch) enthält, dessen erste Azidität sich durch einen pK_a-Wert größer oder gleich 20, vorteilhafterweise größer oder gleich 25 und vorzugsweise im Bereich von 25 bis 35 auszeichnet.
Reagenz nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Reagenz zusätzlich mindestens eine Verbindung enthält, die mindestens eine Doppelbindung des Typs C=Y aufweist , wobei Y ein Stickstoffatom, das vorteilhafterweise substituiert ist, oder ein Chalcogenatom darstellt.
Reagenz nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das (beziehungsweise die) mit der besagten silicophilen Base assoziierte(n) Kationen) unter den quartären Ammoniumkationen, den quartären Phosphoniumkationen und den Alkalikationen ausgewählt ist (sind).
Reagenz nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das (beziehungsweise die) mit der besagten silicophilen Base assoziierte(n) Kation(en) unter den Alkalikationen ausgewählt ist (sind}, deren Ordnungszahl größer oder gleich und vorzugsweise größer als die Ordnungszahl des Natriums ist.
Reagenz nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion der besagten silicophilen Base unter dem Fluorid und seinen Komplexen, den Alkoholatanionen und deren Gemischen ausgewählt ist.
Reagenz nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte persilylierte dreiwertige Stickstoffderivat unter persilyliertem Ammoniak, den persilylierten primären Aminen und deren Gemischen ausgewählt ist.
Reagenz nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich ein Lösungsmittel enthält.
Reagenz nach den Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Lösungsmittel vorteilhafterweise unter den Ethern und den Lösungsmitteln für Amine, die kein saures Wasserstoffatom aufweisen, sowie deren Gemischen ausgewählt ist.
Reagenz nach den Ansprüchen 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Lösungsmittel vorteilhafterweise unter den Lösungsmitteln für Amide, die kein saures Wasserstoffatom aufweisen, ausgewählt ist.
Verwendung der Reagenzien entsprechend den Ansprüchen 1 bis 16 zur Durchführung einer Perfluoralkylierungsreaktion.
Verbindung entsprechend der Formel R₁,R₂,R_f,C-Y-R₂₀, in der R₂₀ ein Rest ist, der vorteilhafterweise maximal 10 Kohlenstoffatome aufweist und der ausgewählt ist unter den Alkylresten, den Silylresten und den Acylresten (dieses entsprechend den Bisulfit-Addukten); wobei: – Y ein Stickstoffatom, das vorteilhafterweise substituiert ist, oder ein Chalcogenatom darstellt; – R₁ unter dem Wasserstoffatom und den Kohlenwasserstoffresten, wie den Aryl- und Alkylresten, ausgewählter Rest ist und – R₂ ein unter den persubstituierten Aminogruppen ausgewählter Rest ist.
Verbindung nach Anspruch 18 entsprechend der Formel R₁,R₂,R_f,C-Y-R₂₀, dadurch gekennzeichnet, dass Y ein Chalcogenatom ist.
Verfahren zur Herstellung des Perfluoralkylierungsreagenzes entsprechend den Ansprüchen 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren darin besteht, eine Base, die ein silicophiles Anion aufweist, in Gegenwart eines persilylierten dreiwertigen Stickstoffderivats mit einer Verbindung der Formel R_f-H umzusetzen, wobei die Verbindung der Formel R_f-H und das persilylierte dreiwertige Stickstoffderivat vorteilhafterweise in mindestens stöchiometrischer Menge, bezogen auf die Base, eingesetzt werden und wobei R_f ein Rest der folgenden Formel ist: GEA-(CX₂)_p- (II),in der: – die Reste X, die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein Floratom, einen Rest der Formel C_nF_2n+1, wobei in diesem Rest n eine ganze Zahl kleiner oder gleich 5 und vorzugsweise gleich 2 darstellt, oder ein Chloratom darstellen; – p eine ganze Zahl größer oder gleich 1 und kleiner oder gleich 2 darstellt; – GEA eine elektronenziehende Gruppe darstellt, deren Hammett-Konstante σ_P größer oder gleich 0 ist, mit der Maßgabe, dass R_f, R₁₃, R₁₁ und R₁₂ nicht gleichzeitig Trifluormethyl, Wasserstoff, Ethyl oder Methyl darstellen können.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte silicophile Base unter den Fluoriden und den Alkoholaten ausgewählt ist, die einen pK_a-Wert größer oder gleich 6, vorteilhafterweise größer oder gleich 8 und vorzugsweise größer oder gleich 9 aufweisen.
Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte silicophile Base unter den Fluoriden und den Alkoholaten der Formel R_f(R₅)(R₆)C-O^– ausgewählt ist, wobei OR_f bereits definiert wurde und/oder R₅ und R₆ unter dem Wasserstoffatom und den Kohlenwasserstoffresten ausgewählt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Perfluoralkylierungsreagenzes nach den Ansprüchen 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel R_f(R₁)(R₂)C-OZ', in der Z' unter dem Wasserstoffatom und -Si(R')₃ ausgewählt ist, wobei die Reste R', die gleich oder verschieden sein können, Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis ungefähr 10 und vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind, mit einer Base umgesetzt wird, die in den Fällen, in denen Z' ein Silylrest ist, vorzugsweise silicophil ist.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Z' ein Wasserstoffatom ist, das ein Halbaminal bildet, und dass dieses Halbaminal durch Umsetzung eines sekundären Amins mit dem Aldehyd der Formel R_f-CHO und Dehydratisierung gebildet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass Z' ein Wasserstoffatom ist, das ein Halbaminal bildet, und dass dieses Halbaminal durch Umsetzung eines sekundären Amins mit dem Aldehyd der Formel R_f-CHO und Dehydratisierung gebildet wird, wobei diese Dehydratisierung durch heteroazeotropes Abdestillieren des Wassers erfolgt.