Acylfluoriden zijn organische verbindingen die een fluoratoom in hun structuur bevatten. Deze verbindingen hebben onlangs veel aandacht gekregen in de katalyse van overgangsmetalen vanwege hun stabiliteit en selectieve reactiviteit. Echter, hun commerciële productie blijft een uitdaging. Een groep onderzoekers in Tokio heeft een manier gevonden om complexe acylfluoriden te genereren uit algemeen beschikbare acylfluoriden door middel van een omkeerbare reactie, met het zeldzame metaal palladium als kern van dit proces.

Anorganische scheikunde, metalen hebben onlangs aandacht gekregen voor hun rol als katalysator van een verscheidenheid aan reacties waarbij twee verschillende uitgangsmaterialen met elkaar worden verbonden, algemeen bekend als kruiskoppelingsreacties. Acylfluoriden zijn een speciaal type koolstofverbindingen die fluor in hun structuur bevatten. Ze zijn erg belangrijk in verschillende kruiskoppelingsreacties vanwege hun stabiliteit en reactiviteit, zoals blijkt uit de toenemende hoeveelheid onderzoek die hun relevantie rapporteert.

Vanwege hun centrale rol in deze reacties, synthese van acylfluoriden is een belangrijk onderzoeksonderwerp dat wereldwijd door chemici wordt onderzocht. Wetenschappers hebben al verschillende technieken bedacht om acylfluoriden te synthetiseren met behulp van metaalkatalysatoren, maar het gebruik van een eenvoudig acylfluoride als reagens voor de synthese van complexe acylfluoriden is niet onderzocht.

Junior Assoc Prof Yohei Ogiwara, Prof Norio Sakai, en Shintaro Hosaka, een groep wetenschappers van de Tokyo University of Science, had eerder een verscheidenheid aan technieken geïdentificeerd om acylfluoriden te transformeren met behulp van palladium als katalysator, inclusief een techniek waarbij de acyl C-F-binding wordt gemanipuleerd. Als resultaat van gedetailleerde experimenten, ze ontdekten dat palladium kan helpen de acyl C-F-binding van acylfluoride te splitsen. Wat nog fascinerender was, was dat deze reactie omkeerbaar was, wat betekent dat de aanwezigheid van palladium ook de vorming van deze binding katalyseerde.

Deze bevindingen moedigden de wetenschappers aan om nu een nieuwe strategie te ontwikkelen voor de synthese van acylfluoriden. "We voorzagen dat de omkeerbaarheid van de splitsing / vorming van de acyl C−F-binding het antwoord zou kunnen zijn op het raadsel van de synthese van acylfluoride, " zegt Dr. Ogiwara, hoofdwetenschapper van het onderzoek. In hun recente rapport gepubliceerd in Organometalen , ze beschrijven de door palladium/fosfine gekatalyseerde synthese van een verscheidenheid aan acylfluoriden uit een eenvoudig en in de handel verkrijgbaar acylfluoride - benzoylfluoride genaamd - als fluoridebron.

Deze nieuwe methode omvat een 'acyluitwisselingsreactie, ' waarbij een reactie wordt geïnduceerd tussen benzoylfluoride en benzoëzuuranhydride door palladium. Benzoëzuuranhydride maakt deel uit van een grotere subklasse van verbindingen die bekend staat als zuuranhydriden, die zijn samengesteld uit twee acylgroepen gebonden aan hetzelfde zuurstofatoom. Daarom, deze verbinding was een perfecte leverancier van acylgroepen.

De onderzoekers ontdekten dat deze reactie resulteerde in de productie van voldoende hoeveelheden complexe acylfluoriden zoals gewenst. Door verschillende katalysatoren en substraten (de chemicaliën die de reactie ondergaan) uit te testen, ze bevestigden dat benzoylfluoride, benzoëzuuranhydride, en palladium geven inderdaad de beste resultaten. Echter, het geprefereerde complex acylfluoride kan worden verkregen door te spelen met de substraten. Deze reactie is dus efficiënt en maakt de bereiding van een verscheidenheid aan complexere acylfluoriden mogelijk. "In de kern " meldt prof. Sakai, "deze reactie verloopt via de splitsing en vorming van de acyl C−F-binding in het palladiumcentrum."

Met behulp van deze methode, Dr. Ogiwara en zijn team slaagden erin 10 of meer soorten acylfluoride te verkrijgen uit benzoylfluoride, om de efficiëntie van deze techniek aan te tonen. Een bijkomend voordeel is dat door deze techniek, acylfluoride vormt een aantrekkelijke bron van fluor. "Deze studie vertegenwoordigt het eerste praktische protocol om commercieel verkrijgbare acylfluoride te gebruiken als een fluoreringsreagens voor de katalytische generatie van een verscheidenheid aan acylfluoriden met toegevoegde waarde, " meldt Prof Sakai. De omkeerbaarheid van het verbreken en de vorming van de C-F-binding is het hoogtepunt van deze studie, en het zou potentieel veel industriële toepassingen kunnen vinden.