توليف Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates لتطبيق توليد Cyanocarbenes
Summary
هنا يوصف التوليف، والعزلة، وردود الفعل من hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) مع azides لتوليد cyanocarbenes. وستشمل الإجراءات تقنيات حساسة للهواء وكريوجين، بما في ذلك الترشيح الباردة تحت جو خامل. كما ستتم مناقشة التعامل وسلامة المركبات توليفها.
Abstract
تنطوي الإجراءات الموضحة في هذه المقالة التوليف وعزل hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) وردود الفعل في وقت لاحق مع azides لتشكيل سيطة cyanocarbene. توليف hypervalent iodonium triflates alkynyl يمكن أن تكون سطحية، ولكن الصعوبات تنبع من عزلتهم والقابلية للتفاعل. على وجه الخصوص، على ضرورة استخدام الترشيح تحت جو خامل في -45 درجة مئوية لبعض HIATs يتطلب عناية ومعدات خاصة. مرة واحدة معزولة، ومركبات يمكن تخزينها واستخدامها في التفاعلات مع azides لتشكيل سيطة cyanocarbene.
ويرد الأدلة لتوليد cyanocarbene بواسطة البثق واضحة للثنائي النتروجين وكذلك توصيف المنتجات التي تحدث من OH الإدراج، complexation سلفوكسيد، وcyclopropanation. رد فعل الجانب من تشكيل cyanocarbene هو الجيل من الفينيليدين-carbene وتناقش الظروف للسيطرة على هذه العملية. هنالكيتم توفير القدرة على تشكيل hypervalent iodonium alkenyl triflate وسائل العزل والسيطرة على جيلها أيضا. ينطوي على رد فعل الإدراج OH باستخدام HIAT، أزيد الصوديوم أو tetrabutylammonium أزيد، والميثانول كمذيب / الركيزة. يستخدم رد فعل سلفوكسيد complexation على HIAT، أزيد الصوديوم أو tetrabutylammonium أزيد، وثنائي ميثيل سلفوكسيد كمذيب. لا يمكن أن يؤديها في cyclopropanations مع أو بدون استخدام المذيبات. يجب أن يكون مصدر أزيد أزيد tetrabutylammonium والركيزة المعروضة الستايرين.
Introduction
تطور المستمر في الكيمياء العضوية يتوقف على تصميم وتطوير تفاعلات جديدة. على وجه الخصوص، واكتشاف التفاعلات الجديدة التي تمكن طرق الاصطناعية لا يمكن تصورها في السابق تحمل أهمية في نهاية المطاف. تحقيقا لهذه الغاية، المطلوب مجموعتنا لتحويل اثنين من الكربون والنيتروجين آلكاين لأزيد في cyanocarbene. 1 هذا التحول لم تكن معروفة سابقا من شأنه أن يسمح لزيادة كبيرة في تعقيد الجزيئية منذ cyanocarbene رد الفعل سيكون رد فعل بسرعة أكبر. كان الجهد الأولي لاستخدام آلكاين أليف النواة بالإلكترونات وأزيد، ولكن تشكلت triazoles بكفاءة في هذه الحالة بدلا من cyanocarbenes. 2 باستخدام نهج umpolung، يستخدم الأسلوب الثاني لأزيد آلكاين وأليف النواة بالإلكترونات والمنتجات الناتجة عن تفاعلات cyanocarbene هي لحسن الحظ تشكلت في هذه الحالة. 3 هناك العديد من مصادر أزيد أليف النواة، ومع ذلك، هي أمكانيات إلكتروناتأقل شيوعا بكثير. مجموعة كلاوس Banert ذكرت سابقا إثبات صحة مفهوم لهذا التفاعل باستخدام كلوريد alkynyl، 4 ولكن مجموعتنا ومجموعة Banert بشكل مستقل وبالتزامن قرر أن hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) هي إلكترونات أفضل بكثير لأسباب الاستقرار والقابلية للتفاعل. 3،6 وصفنا هنا التوليف، والعزلة، والتفاعل مع هذه HIATs azides لتشكيل والرد في الموقع كما cyanocarbenes.
وينبغي النظر في عدة احتياطات السلامة قبل الشروع في هذه التجارب. بعض triflates alkynyl hypervalent iodonium غير مستقرة وسوف تتحلل، في وقت بعنف، عند تعرضها للهواء والضوء. 7 لتشكيل cyanocarbene وسيطة، يتطلب هذا الإجراء استخدام مصادر أزيد. Azides متفجرة وشديدة السمية. يجب أن ترتديه 8 السليم معدات الحماية الشخصية عند التعامل مع هذه المواد، خاصة القصدير العضوية،وجميع التلاعب في الكواشف يجب ان تتم في اغطية جيدة التهوية. وcyanocarbene هي قوية وغير مستقرة على رد الفعل وسيطة. الحرص على إجراء تجارب في البداية على جداول صغيرة بحيث تطور غاز النيتروجين هو السيطرة عليها وعدم تنفيذ هذه التفاعلات في النظم المغلقة. إذا كان المطلوب نطاق المتابعة من رد الفعل، ونحن نقترح بشدة استخدام درع السلامة.
تركيب العديد من HIATs وقد نشرت سابقا بما في ذلك استخدام كاشف Zefirov في 9،10، وكاشف كوسر، و9،11 ومع ذلك، سيتم هذا الفيديو باستخدام cyanophenyliodonium triflate كاشف 9،12 (الشكل 1). تم تصنيعه Cyanophenyliodonium triflate على أساس إعداد الأدب ذكرت سابقا عرض 13 الكاشف يتفاعل مع trialkyl والقصدير أمكانيات تعديل 14 لتشكيل المنتج المطلوب. بعد يتم تصنيعه في HIAT وعزلها يمكن تفاعلت مع أزيد لتشكيلرد الفعل cyanocarbene المتوسطة (الشكل 2). هناك العديد من الطرق الأخرى التي يمكن استخدامها لتجميع أمكانيات iodonium مثل استخدام سلن alkynyl 15 و استرات boronic alkynyl 16 ولكن تم اختيار الأسلوب في الفيديو لأنه، في تجربتنا، وكان أفضل كفاءة وانتاجية.
لدينا 3،5 الآلية المقترحة (الشكل 3) لهذا التفاعل ينطوي على إضافة مصدر أزيد إلى β الكربون من آلكاين، وبالتالي تشكيل-ylide iodo التي تتحلل إلى iodobenzene والفينيليدين-carbene. يمكن للcarbene الفينيليدين ثم الخضوع لإعادة ترتيب، 1،2 عن طريق الهجرة إما إلى مجموعة R أو أزيد على تحمل alkynyl أزيد. إلى أزيد alkynyl ثم يقذف ثنائي النتروجين لتشكيل cyanocarbene التي يمكن أن تتفاعل مع الركيزة. وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن أن يكون هناك تشكيل الأنواع alkenyl triflate hypervalent iodonium، تبعا للظروف. إلى المنتج من قبل هويفضل في درجات حرارة منخفضة في المذيبات بروتيتش حيث أيون الهيدروجين الموجب من iodo-ylide أسرع من إعادة ترتيب لأزيد alkynyl. منتج آخر من الممكن أن يحدث أثناء التفاعلات الإدراج OH هو الأثير الفينيل حيث المحاصرين في الفينيليدين-carbene قبل إعادة ترتيب ليمكن أن يحدث alkynyl أزيد. يتم تحديد الميل لتشكيل هذه الأثير الفينيل من قبل مجموعة R.
واحدة من المزايا الرئيسية لهذا التفاعل هو أنه بعد يتفاعل carbene، المجموعة الناتجة النتريل هو مقبض مريح لمزيد من functionalization. يمكن تصور العديد من synthons مع هذا الأسلوب ويمكن تشكيل منتجات مختلفة مع نفس ركائز. السيطرة على خليط المنتج مع درجة الحرارة، والتركيز، ومجموعة R من آلكاين ضروري. 3 مع نظرة على كيفية التصرف السليم cyanocarbenes، ويبين طريقة وسيلة ناجعة لإضافة بسرعة التعقيد الكيميائي لتشكيل جزيء المستهدفة. أمثلة لكيفية cyanocarbenوتشمل يتفاعل ه OH الإدراج حيث ذرة الأكسجين أليف النواة من الكحول يهاجم carbene ثم يحدث نقل بروتون، ثنائي ميثيل سلفوكسيد complexation، حيث يجمع بين carbene مع ذرة الكبريت، وcyclopropanation حيث يتفاعل مع carbene ألكين.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hypervalent iodonium alkynyl triflates، أو HIATs، تتشكل ويمكن تفاعلت مع مصادر أزيد لتشكيل cyanocarbenes. من المهم جدا أن جميع الاحتياطات اللازمة والتي اتخذت منذ العديد من الكواشف وسيطة هو مبين في هذا الفيديو يمكن أن تكون متفجرة وشديدة السمية. على الرغم من أن مستوى عال من التفاعل يمكن أن تكون خط…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ومن المسلم تمويل لهذا المشروع من صندوق الجمعية الكيميائية الأميركية للبترول بحوث (52488-DNI1) وجامعة ولاية كارولينا الشمالية في غرينسبورو بامتنان. نشكر أيضا الدكتور تيري النيل (أونكغ]) لإقراض لنا الأواني الزجاجية المناسبة لهذه التجارب. ومن المسلم به أيضا الاستشارات الفيديو والتحرير من قبل هارون Glancy.
Materials
| Reagent | |||
| Phenyl acetylene | Acros | AC152461000 | |
| Tri-n-butyltin chloride | Acros | 139351000 | |
| Lithium bis(trimethysilyl)amide | Acros | 347701000 | |
| Iodobenzene diacetate | Acros | 176560250 | |
| Trimethylsilyl cyanide | Aldrich | 212849 | Extremely toxic. Handle this chemical only in an adequately ventilated hood with extreme caution. |
| Trimethylsilyl triflate | Alfa Aesar | A12535 | |
| Sodium Azide | Sigma-Aldrich | S8032 | Shock sensitive. |
| Tetrabutylammonium azide | Aldrich | 651664 | If possible, store and handle in a glovebox due to this compound’s hygroscopic nature. |
| 1-Heptyne | Acros | 223460250 | |
| Styrene | Aldrich | 240869 | |
| [header] | |||
| Material | |||
| Rotary Evaporator (Hei-VAP) | Heidolph | 517-61000-01-0 | |
| Glovebox | MBRAUN | UL-018 |
References
- Hyatt, I. F. D., Meza-Aviña, M. E., Croatt, M. P. Alkynes & Azides: Not Just for Click Reactions. Synlett. 23 (20), 2869-2874 (2012).
- Meza-Aviña, M. E., Patel, M. K., Lee, C. B., Dietz, T. J., Croatt, M. P. Selective Formation of 1,5-Substituted Sulfonyl Triazoles Using Acetylides and Sulfonyl Azides. Organic Letters. 13 (12), 2984-2987 (2011).
- Hyatt, I. F. D., Croatt, M. P. Reactions of Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates with Azides: Generation of Cyanocarbenes. Angewandte Chemie International Edition. 51 (30), 7511-7514 (2012).
- Banert, K., Hagedorn, M., Wutke, J., Ecorchard, P., Schaarschmidt, D., Lang, H. Elusive ethynyl azides: trapping by 1,3-dipolar cycloaddition and decomposition to cyanocarbenes. Chemical Communications. 46 (23), 4058-4060 (2010).
- Koumbis, A., Kyzas, C., Savva, A., Varvolis, A. Formation of New Alkynyl(phenyl)iodonium Salts and Their Use in the Synthesis of Phenylsulfonyl Indenes and Acetylenes. Molecules. 10 (10), 1340-1350 (2005).
- Banert, K., Arnold, R., Hagedorn, M., Thoss, P., Auer, A. A. 1-Azido-1-Alkynes: Synthesis and Spectroscopic Characterization of Azidoacetylene. Angewandte Chemie International Edition. 51 (30), 7515-7518 (2012).
- Zhdankin, V. V., Stang, P. J. Chemistry of Polyvalent Iodine. Chemical Reviews. 108 (12), 5299-5358 (2008).
- Bräse, S., Banert, K. . Organic Azides – Syntheses and Applications. , (1002).
- Stang, P. J. Alkynyl- and Alkenyl(phenyl)iodonium Compounds. Angewandte Chemie International Edition. 31 (3), 274-285 (2003).
- Hembre, R. T., Scott, C. P., Norton, J. R. Conversion of olefins to ditriflates by μ-oxobis[(trifluoromethanesulfonato)(phenyl)iodine. Journal of Organic Chemistry. 52 (16), 3650-3654 (1987).
- Stang, P. J., Surber, B. W., Chen, Z., Roberts, K. A., Anderson, A. G. Acetylenic Esters. Preparation and Mechanism of Formation of Alkynyl Tosylates and Mesylates via Tricoordinate Iodonium Species. Journal of the American Chemical Society. 109 (1), 228-235 (1987).
- Zhdankin, V. V., Crittell, C. M., Stang, P. J., Zefirov, N. S. A general approach to unsymmetrical tricoordinate iodinanes: Single step preparation of mixed iodosobenzene sulfonates Phl(X)OSO2R, via reaction of iodosobenzene with Me3SiX. Tetrahedron Letters. 31 (34), 4821-4824 (1990).
- Lee, H., Jung, Y., Yoon, Y., Kim, B. G., Kim, Y. Angularly Fused Triquinanes from Linear Substrates through Trimethylenemethane Diyl [2 + 3] Cycloaddition Reaction. Organic Letters. 12 (11), 2672-2674 (2010).
- Beauchard, A., Phillips, V. A., Lloyd, M. D., Threadgill, M. D. Synthesis of 2-(4-carboxybutenyl)- and 2-(4-carboxybutynyl)-cyclopentene-1-carboxamides. Tetrahedron. 65 (39), 8176-8184 (2009).
- Kitamura, T. An Alternative Synthesis of Alkynyl(phenyl)iodonium Triflates Using (Diacetoxyiodo)benzene and Alkynylsilanes. Synthesis. 10, 1416 (1998).
- Bouma, M. J., Olofsson, B. General One-Pot Synthesis of Alkynyliodonium Salts and Alkynyl Benziodoxolones from Aryl Iodides. Chemistry A European Journal. 18, 14242 (2012).
- Williamson, B. L., Stang, P. J., Preparation Arif, A. M. Molecular Structure, and Diels-Alder Cycloaddition Chemistry of β-Functionalized Alkynyl(phenyl)iodonium Salts. Journal of the American Chemical Society. 115 (7), 2590-2597 (1993).
