Met palladium als katalysator kun je onder milde omstandigheden een chlooratoom aan een aromaatring vervangen door een trifluormethylgroep. Dat maakt het mogelijk om een eindeloze reeks nieuwe fluorhoudende verbindingen te synthetiseren, zo melden Stephen Buchwald (MIT) en collega’s in het jongste nummer van Science.

Het zou met name interessant moeten zijn voor de farmaceutische industrie en de agrochemie. Geschat wordt dat een kwart van de bestaande geneesmiddelen fluor bevat, ongetwijfeld vanwege het feit dat de natuur grote moeite heeft om met dit element om te gaan. Ook in de organiche synthese geldt fluor echter als ‘lastig’; er bestaan de nodige trucs om het element in te bouwen, maar de meeste zijn maar voor een beperkt aantal typen verbindingen bruikbaar.

Vandaar ook dat Buchwald voor trifluormethyl (CF₃) koos; in de praktijk is daar gemakkelijker mee om te gaan dan met een ‘kaal’ fluoratoom.

De gebruikte katalysator is een combinatie van palladium en een biarylmonofosfineligand dat Buchwald twee jaar geleden voor het eerst introduceerde. Het kreeg toen de naam BrettPhos mee, ter ere van student Brett Fors die het voor het eerst had gesynthetiseerd.

De combinatie van Pd en BrettPhos blijkt in staat om een chlooratoom, dat aan een tamelijk willekeurige aromaatring hangt, te vervangen door een CF₃-groep. Dat gebeurt bij 130 of 140 graden celsius, zonder de rest van het molecuul te beschadigen. Na 6 tot 20 uur liggen de opbrengsten meestal ergens tussen de 75 en 90 procent.

Het exacte reactiemechanisme heeft Buchwald nog niet kunnen achterhalen. Maar hij vermoedt een klassieke katalytische cyclus waarbij eerst oxidatieve additie van aromaat en chloor aan palladium optreedt, gevolgd door vervanging van Cl door CF₃, met tot slot een reductieve eliminatie waarbij aromaat en CF₃ loskomen van Pd, en daarbij aan elkaar worden gekoppeld.

bron: University of Delaware (waar een van de auteurs onlangs naartoe is verhuisd)