Acylfluorider är organiska föreningar som innehåller en fluoratom i sin struktur. Dessa föreningar har nyligen fått stor uppmärksamhet vid övergångsmetallkatalys på grund av deras stabilitet och selektiva reaktivitet. Dock, deras kommersiella produktion är fortfarande en utmaning. En grupp forskare i Tokyo har hittat ett sätt att generera komplexa acylfluorider från allmänt tillgängliga acylfluorider genom en reversibel reaktion, med den sällsynta metallen palladium i kärnan i denna process.

Oorganisk kemi, metaller har nyligen fått uppmärksamhet för sina roller som katalysatorer för en mängd olika reaktioner där två olika utgångsmaterial sammanfogas, allmänt känd som korskopplingsreaktioner. Acylfluorider är en speciell typ av kolföreningar som innehåller fluor i sin struktur. De är mycket viktiga i olika korskopplingsreaktioner på grund av deras stabilitet och reaktivitet, vilket framgår av den ökande mängden forskning som rapporterar deras relevans.

På grund av deras centrala roll i dessa reaktioner, syntes av acylfluorider är ett viktigt forskningsämne som utforskas av kemister över hela världen. Forskare har redan utarbetat flera tekniker för att syntetisera acylfluorider med hjälp av metallkatalysatorer, men användning av en enkel acylfluorid som ett reagens för syntes av komplexa acylfluorider har inte undersökts.

Junior Adjunkt Prof Yohei Ogiwara, Prof Norio Sakai, och Shintaro Hosaka, en grupp forskare från Tokyo University of Science, hade tidigare identifierat en mängd olika tekniker för att omvandla acylfluorider med palladium som katalysator, innefattande en teknik som involverar manipulering av acyl-C-F-bindningen. Som ett resultat av detaljerade experiment, de fann att palladium kan hjälpa till att klyva acyl-C-F-bindningen av acylfluorid. Vad som var mer fascinerande var att denna reaktion var reversibel, vilket betyder att närvaron av palladium också katalyserade bildningen av denna bindning.

Dessa fynd uppmuntrade forskarna att nu utveckla en ny strategi för syntes av acylfluorider. "Vi föreställde oss att reversibiliteten av klyvningen/bildningen av acyl-C−F-bindningen kan vara svaret på gåtan med acylfluoridsyntes, " säger Dr Ogiwara, huvudforskare i studien. I deras senaste rapport publicerad i Organometaller , de beskriver den palladium/fosfin-katalyserade syntesen av en mängd olika acylfluorider från en enkel och kommersiellt tillgänglig acylfluorid - kallad bensoylfluorid - som en fluoridkälla.

Denna nya metod involverar en "acyl-utbytesreaktion, ' varvid en reaktion induceras mellan bensoylfluorid och bensoesyraanhydrid av palladium. Bensoesyraanhydrid är en del av en större underklass av föreningar som kallas syraanhydrider, som är sammansatta av två acylgrupper bundna till samma syreatom. Därför, denna förening var en perfekt leverantör av acylgrupper.

Forskarna fann att denna reaktion resulterade i produktionen av tillräckliga mängder av komplexa acylfluorider som önskat. Genom att testa olika katalysatorer och substrat (kemikalierna som genomgår reaktionen), de bekräftade att bensoylfluorid, bensoesyraanhydrid, och palladium ger verkligen de bästa resultaten. Dock, den föredragna komplexa acylfluoriden kan erhållas genom att leka med substraten. Denna reaktion är sålunda effektiv och möjliggör framställning av en mängd mer komplexa acylfluorider. "I dess kärna, " rapporterar prof Sakai, "denna reaktion fortskrider genom klyvning och bildning av acyl-C−F-bindningen vid palladiumcentrum."

Med denna metod, Dr. Ogiwara och hans team lyckades få 10 eller fler typer av acylfluorid från bensoylfluorid, demonstrerar effektiviteten av denna teknik. En extra bonus är att genom denna teknik, acylfluorid utgör en attraktiv källa till fluor. "Denna studie representerar det första praktiska protokollet att använda kommersiellt tillgänglig acylfluorid som ett fluoreringsreagens för den katalytiska genereringen av en mängd olika förädlade acylfluorider, " rapporterar Prof Sakai. Reversibiliteten av brytningen och bildandet av C-F-bindningen är höjdpunkten i denna studie, och det kan potentiellt hitta många industriella tillämpningar.