Selective N-trifluoroacetylation of ortho-arylenediamines under ultrasound

Article abstract of DOI:10.1016/S0040-4039(00)00723-1

Mono and di-N-trifluoroacetylation of ortho-arylenediamines can be performed selectively under ultrasound irradiation according to the relative amounts of starting materials. Mono and di-trifluoroacetylated compounds 3 and 4 are prepared with good yields

Full text of DOI:10.1016/S0040-4039(00)00723-1

Tetrahedron Letters 41 (2000) 4875±4879
N-Tri¯uoroacetylation selective d'ortho-arylenediamines
sous ultrasons
Khalid Bougrin,a Andre Loupy,b Alain Petit,b Rachid Benhida,c
Jean-Louis Fourrey,c Boujemaa Daoua et Mohamed Sou®aouia,*
a
Á
Â
Laboratoire de Chimie des Plantes et de Synthese Organique et Bio-organique, Universite Mohammed V,
Â
Faculte des Sciences, B.P. 1014 R.P. Rabat, Maroc
Laboratoire des Reactions Selectives sur Supports, ICMO, CNRS, UMR 8615, Universite Paris-Sud, Bat. 410,
b
Â
Â
Â
Ã
Â
91405 Orsay cedex, France
cInstitut de Chimie des Substances Naturelles, C.N.R.S., 91198 Gif-sur-Yvette, France
Recu le 18 fevrier 2000; accepte le 14 avril 2000
Abstract
Mono and di-N-tri¯uoroacetylation of ortho-arylenediamines can be performed selectively under ultra-
sound irradiation according to the relative amounts of starting materials. Mono and di-tri¯uoroacetylated
compounds 3 and 4 are prepared with good yields in dry THF during 1 to 2 min sonication. # 2000
Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
Resume
Sous ultrasons, la mono ou di-N-tri¯uoroacetylation selective des ortho-arylenediamines est realisee
selectivement selon les quantites relatives de produits de depart. Les derives mono et di-tri¯uoroacetyles 3
et 4 sont prepares avec de bons rendements dans le THF anhydre apres 1 a 2 min de sonication. # 2000
Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
L'activation par les ultrasons est couramment utilisee dans divers domaines de la chimie.1 4 En
synthese organique, de tres nombreuses reactions ont ainsi ete reetudiees a l'aide de cette technique
d'activation non classique. Le transfert d'energie ultrasonique est intimement lie au phenomene
de cavitation5 qui peut s'expliquer par des considerations thermiques,6 electriques7 ou par la theorie
de l'etat plasma.8 Le role speci®que des ultrasons en chimie a ete mis en evidence tant en milieu
homogene9 en favorisant les transferts monoelectroniques qu'en milieu heterogene10 en intervenant
par des e€ets purement mecaniques tels l'emulsi®cation, la pulverisation de solides et le decapage
de metaux.
* l'autre correspondant. Fax: (212)7 77 54 40; e-mail: sou®aou.ou.bougrin@fsr.ac.ma, aloupy.ou.apetit@icmo.u-psud.fr,
j.l.fourrey.ou.rachid.benhida@icsn.cnrs-gif.fr
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PII: S0040-4039(00)00723-1

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Les derives tri¯uoroacetyles des ortho-arylenediamines presentent de nombreuses activites bio-
logiques en tant qu' herbicides, fongicides et insecticides.11 Ce sont d'interessants precurseurs
dans la synthese des 2-tri¯uoromethylarylimidazoles12 qui sont connus pour leurs applications
pharmacologiques13 et biologiques.14 Neanmoins, la N-tri¯uoroacetylation des arylenediamines a
fait l'objet de peu de travaux.11,12,15,16
Vu l'interet de ces derives et dans le but d'etendre nos travaux17,18 concernant la reactivite des
anilines ortho-substituees par activation non classique, nous decrivons une nouvelle methode de
tri¯uoroacetylation des ortho-arylenediamines 1 avec l'anhydride tri¯uoroacetique 2 dans le tetra-
hydrofurane anhydre sous ultrasons. Deux exemples de N-acylation d'amines sous ultrasons ont
ete decrits en tant que methode rapide et ecace d'acces a des amines protegees par des groupe-
ments Boc19 et a des amino-acides N-acetyles.20
La selectivite de la reaction (mono et di-tri¯uoroacetylation) est gouvernee par les quantites
relatives des reactifs 1:2. Lorsqu'on soumet la reaction aux ultrasons, on obtient exclusivement les
derives monotri¯uoroacetyles 321 en utilisant un equivalent d'anhydride tri¯uoroacetique 2. En
presence d'au moins deux equivalents de 2, on observe la formation des composes di-tri-
¯uoroacetyles 4 (Schema 1, Tableau 1).
Schema 1.
En 1 min de sonication, la reaction de mono-tri¯uoroacetylation s'e€ectue avec une tres bonne
selectivite puisqu'on obtient les composes 3 avec des rendements de 85±98%. Dans les memes
conditions sous agitation magnetique il faut 60 a 90 min. pour obtenir des rendements qui varient
entre 8±12% pour 3a±c et sont meme nuls pour 3d±f.
En utilisant un exces de 2 (2 a 2,5 equiv.), on obtient les composes di-tri¯uoroacetyles 4 avec
des rendements quasi-quantitatifs de 90±98% (Tableau 1). Par agitation mecanique classique et a la
meme temperature que sous ultrasons, nous constatons une diminution importante des rendements
en produits 4 (10±30%) apres 60 a 120 min d'agitation.
A notre connaissance, cette technique selective de tri¯uoroacetylation sous ultrasons est appliquee
pour la premiere fois sur les arylenediamines. Cette methode s'avere d'autant plus interessante
qu'elle utilise l'anhydride tri¯uoroacetique, liquide aisement manipulable, evitant ainsi l'emploi
delicat et aleatoire du chlorure d'acide tri¯uoroacetique gazeux.11 Joshi et al.15 ont prepares les
derives monotri¯uoroacetyles 3 comme precurseurs des benzimidazoline-2-thiones en trois etapes
(N-tri¯uoroacetylation, ortho-nitration et reduction de NO2 en NH2) a partir des anilines para-
substituees. En 1995, Hazelton et al.12 ont decrit une methode de di-tri¯uoro-acetylation des

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Tableau 1
Reactions de tri¯uoroacetylation des ortho-arylenediamines 1 avec l'anhydride tri¯uoro-
acetique 2 dans le THF sous ultrasons ( ) et par agitation magnetique (
)
ortho-arylenediamines dans un melange acide±anhydride tri¯uoroacetique en presence d'une
petite quantite de HCl concentre durant 12 heures a temperature ambiante avec des rendements
moyens. Pour proposer un mecanisme, nous avons utilise deux types d'additifs dans nos reactions
(Tableau 2):
. l'hydroquinone (HQ), susceptible de pieger d'eventuels radicaux engendres dans le milieu
reactionnel, et notamment sous ultra-sons,
. le peroxyde de benzoyle (PB), en tant qu'initiateur de reactions radicalaires, dont l'e€et
sera envisage lors de la reaction sous agitation mecanique classique.
Tableau 2
Synthese de 3a, 3b et 3e dans le THF sous ultrasons en presence de 10% mol d'hydro-
quinone (HQ) et sous agitation magnetique en presence de 10% mol de peroxyde de
benzoyle (PB)

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En presence de HQ, la reaction sous ultrasons est partiellement bloquee, et les rendements
deviennent tres faibles (10±15%) en produits mono et di-tri¯uoroacetyles dans les memes conditions
de temps et de temperature. Lorsqu'on opere avec des traces de PB, la reaction sous agitation
magnetique est acceleree et les rendements en produits sont ameliores (30±61%) relativement a
ceux donnes en l'absence du catalyseur (0±30%) dans des conditions reactionnelles identiques
(Tableau 3).
Tableau 3
Synthese de 4a, 4b et 4e dans le THF sous ultrasons en presence de 10% mol d'hydro-
quinone (HQ) et sous agitation magnetique en presence de 10% mol de peroxyde de
benzoyle (PB)
En ce qui concerne le mecanisme de la reaction, les e€ets d'additifs suggerent que l'acceleration
observee sous ultrasons est liee au fait que des processus radicalaires sont tres vraisemblablement
mis en cause8,9,22 26 lors de la N-tri¯uoroacetylation. Ceci est corrobore par les resultats decrits
par McCoy et al.16 qui ont propose un mecanisme par transfert monoelectronique lors de la
N-tri¯uoroacetylation des N-phenylphenylenediamines et N,N'-diphenyphenylenediamines avec
l'anhydride tri¯uoroacetique 2 par voie electrochimique.
En conclusion, nous avons decrit l'obtention de produits de mono et di-tri¯uoroacetylation
selective des ortho-arylenediamines sous ultrasons en modi®ant les quantites relatives des reactifs.
Les resultats obtenus sont remarquablement ameliores grace aux ultrasons qui accelerent les
reactions, celles-ci ayant donc lieu vraisemblablement par un transfert monoelectronique. La
monotri¯uoroacetylation constitue par ailleurs une excellente voie ulterieure pour la preparation
des precurseurs incontournables dans la synthese des 2-tri¯uoromethylarylimidazoles.27
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thermometre digital) refroidie a une temperature donnee, on place dans un ballon de 50 ml muni d'un septum, 5
mmol de l'ortho-aryldiamine aromatique 1 dissoute dans 5 ml de THF anhydre. On additionne sous irradiation
ultrasonique 5 mmol ou un exces d'anhydride tri¯uoroacetique 2 pendant une duree determinee (Tableau 1). Le
solvant est evapore a sec sous pression reduite. Le solide obtenu est recristallise dans l'ethanol. Les derives mono
et di-tri¯uoroacetyles ont ete identi®es par chromatographie sur couche mince (plaques de silice de 0,2 mm
d'epaisseur comme support et un melange d'hexane:acetate d'ethyle: 8:2 comme eluant) et par analyse de leurs
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