JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Chimie

Chemoselective utarbeidelse av 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes og 1,1,2-Triiodoalkenes basert på den oksidativt Iodination av Terminal Alkynes

Published: September 12, 2018
doi:
10.3791/58063
, , , ,
1School of Chemical Engineering and Light Industry,Guangdong University of Technology, 2Department of Chemistry, Graduate School of Science,Kyoto University

Summary

Her presenteres detaljert protokoller for oksidativt iodination av terminal alkynes med hypervalent-jod reagenser, som chemoselectively råd til 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes.

Abstract

Vi presenterer chemoselective syntese av 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene og 1-metyl – 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzen som eksemplene for praktisk chemoselective utarbeidelse av 1-iodoalkynes , 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes fra chemoselective-iodination av terminal alkynes formidlet av hypervalent-jod reagenser. Chemoselectivity ble bekreftet ved hjelp av p– tolylethyne som en modell substrat for å skjermen en rekke jod kilder og/eller hypervalent-jod reagenser. En kombinasjon av tetrabutylammonium iodide (TBAI) og (diacetoxyiodo) benzen (PIDA) genererer selektivt 1-iodoalkynes, mens en kombinasjon av KI og PIDA genererer 1,2-diiodoalkenes. One-pot syntese basert på både TBAI-PIDA og KI-PIDA gir den tilsvarende 1,1,2-triiodoalkenes. Disse protokollene ble senere brukt til syntesen av syntetisk viktig aromatiske og alifatisk 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes, som ble oppnådd i god avkastning med utmerket chemoselectivity.

Introduction

Iodoalkynes og iodoalkenes er mye brukt viktig prekursorer og byggesteinene i Organisk syntese1,2,3,4, biologisk aktive stoffer, og nyttig i syntesen av materialer og komplekse molekyler gitt enkel konvertering C-jeg bånd5,6,7,8. De siste årene, har den oksidativt iodination av terminal alkynes fått mer oppmerksomhet til syntese av iodoalkyne og iodoalkene derivater. Så langt, effektive metoder som bruker metall katalysatorer9,10,11,12, hypervalent-iodonium katalysatorer13,14, en anodic oksidasjon system 15, ioniske flytende systemer16, KI (eller2)-oksiderende kombinasjoner17,18,19,20, ultralyd21, fase-transfer katalysatorer 22, N– iodosuccinimide9,22,23,24,25, n– BuLi26,27, 28 , 29 , 30 , 31og Grignard reagenser32morpholine katalysatorer17,33,24,35 har blitt utviklet for iodination av alkynes. Vi har nylig rapportert en praktisk og chemoselective protokoll for syntese av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes36. Funksjonene i denne metoden er grønne og praktiske: (1) toksisitet av hypervalent-jod katalysatorer som oksidativt functionalization reagenser er lav sammenlignet med andre konvensjonelle heavy-metal-baserte oksidanter37,38, 39,40,41,42, og (2) TBAI og/eller KI brukes som jod kilder. I tillegg gir systemet utmerket selektivitet under mild forhold. Chemoselective syntese av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes krever nøyaktig kontroll over forskjellige faktorer, inkludert sammensetningen, oksiderende, jod kilden og løsemiddelet. Blant disse er jod kilden den viktigste faktoren for chemoselectivity av reaksjonen. Etter screening av flere typer og belastninger av jod kilden samt løsemidlene, ble tre metoder identifisert og etablert. For det første er TBAI som en jod i kombinasjon med PIDA (TBAI-PIDA) selektiv for syntese av 1-iodoalkynes. Alternativt oppnås 1,2-diiodoalkenes effektivt ved å bruke en KI-PIDA. Begge metodene råd til de tilsvarende produktene i høy kapasitet og høy chemoselectivity. Den tilsvarende tri-iodinationproducts, dvs., 1,1,2-triiodoalkenes, ble oppnådd i god avkastning fra en-potten syntese som kombinerer de TBAI-PIDA og KI-PIDA systemer36.

Her, vil vi demonstrere hvordan chemoselectivity for iodination av terminal alkynes kan styres fra 1-iodoalkynes 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes under lignende reaksjon forhold, utheving nøyaktig kontroll som kan utøves av judiciously velge oksiderende, jod kilde og løsemidler. For utvikling av denne nye syntetiske teknikken, ble p– tolylethyne brukt som en modell substrat. Selv om følgende protokoller fokusere på syntesen av 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, og 1-metyl – 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzen, disse forbindelsene er representative for 1-iodoalkynes, 1,2 – diiodoalkenes, og 1,1,2-triiodoalkenes, henholdsvis, dvs, protokollene er bredt i omfang, og de samme teknikkene kan brukes på chemoselective iodination av aromatiske og alifatisk terminal alkynes36.

Reagenser ansatt i chemoselective iodination av terminal alkynes og små avvik fra teknikker beskrevet resultere i dramatiske forskjeller når det gjelder målet produktene. For eksempel har endring av jod kilde fra TBAI KI og endre løsemiddel CH3CN til CH3CN-H2O en dramatisk innvirkning på chemoselectivity av iodination. Detaljert protokollen tar sikte på å hjelpe nye utøvere i feltet med chemoselective iodination av terminal alkynes å unngå mange vanlige fallgruvene under syntesen av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes.

Protocol

1. syntese av 1-(Iodoethynyl) -4-Methylbenzene (2, 1-Iodoalkynes) Legge til 133 mg (0.36 mmol) av TBAI og 3 mL CH3CN en reaksjon rør som inneholder en magnetisk gripende bar, som holder åpent til luft. Legg deretter til 38 μL (0,3 mmol) av p- tolylethyne til blandingen med en microsyringe. Legge til 96.6 mg (0,3 mmol) av PIDA og kraftig rørt reaksjonsblandingen i 10 deler løpet av 20 minutter ved hjelp av en slikkepott. Rør reaksjonsblandingen ved romtemper…

Representative Results

Chemoselective syntese av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes basert på den oksidativt iodination av p- tolylethyne summeres i figur 1. Alle reaksjoner ble utsatt for luft. Alle forbindelser i denne studien var preget av 1H og 13C NMR spektroskopi, massespektrometri og HPLC til strukturen av produktet og selektivitet av reaksjonen, samt å utforske renhet. Innhentet produktene er stabil ved lagring på 4 ° C i et kjøl…

Discussion

1-Iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes og 1,1,2-triiodoalkenes kan være chemoselectively syntetisert bruker hypervalent-jod reagenser som effektiv meglere for oksidativt iodination(s). De viktigste faktorene av disse chemoselective iodination protokollene er natur og lasting av jod kilden, samt løsemiddelet. For eksempel 1-iodoalkyne 2 ble innhentet som det viktigste produktet (52% avkastning) når TBAI (2,5 equiv lasting) ble valgt som jod kilde i kombinasjon med MeOH som løsemiddelet (2:<…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble støttet av National natur Science Foundation of China (21502023).

Materials

4-ethynyltoluene,98% Energy Chemical D080006
phenylacetylene,98% Energy Chemical W330041
1-ethynyl-4-methoxybenzene,98% Energy Chemical D080007
1-ethynyl-4-fluorobenzene,98% Energy Chemical D080005
4-(Trifluoromethyl)phenylacetylene,98% Energy Chemical W320273
4-Ethynylbenzoic acid methyl ester,97% Energy Chemical A020720
3-Aminophenylacetylene,97% Energy Chemical D080001
3-Butyn-1-ol,98% Energy Chemical A040031
Propargylacetate,98% Energy Chemical L10031
Tetrabutylammonium Iodide,98% Energy Chemical E010070
Potassium iodide,98% Energy Chemical E010364
(diacetoxyiodo)benzene,99% Energy Chemical A020180
acetonitrile, HPLC grade fischer A998-4
magnetic stirrer IKA
rotary evaporator Buchi
Bruker AVANCE III 400 MHz Superconducting Fourier Bruker
High-performance liquid chromatography Shimadzu
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sun, G. D., Wei, M. J., Luo, Z. H., Liu, Y. J., Chen, Z. J., Wang, Z. Q. An Alternative Scalable Process for the Synthesis of the Key Intermediate of Omarigliptin. Organic Process Research & Development. 20 (12), 2074-2079 (2016).
  2. Wang, D., Chen, S., Chen, B. H. Green synthesis of 1,4-disubstituted 5-iodo-1,2,3-triazoles under neat conditions, and an efficient approach of construction of 1,4,5-trisubstituted 1,2,3-triazoles in one pot. Tetrahedron Letters. 55 (51), 7026-7028 (2014).
  3. Chen, Z. W., Zeng, W., Jiang, H. F., Liu, L. X. Cu(II)-Catalyzed Synthesis of Naphthalene-1,3-diamine Derivatives from Haloalkynes and Amines. Organic Letters. 14 (21), 5385-5387 (2012).
  4. Boutin, R. H., Rapoport, H. α-Amino acid derivatives as chiral educts for asymmetric products. Synthesis of sphingosine from α′-amino-α,β-ynones. The Journal of Organic Chemistry. 51 (26), 5320-5327 (1986).
  5. Heravi, M. M., Asadi, S., Nazari, N., Lashkariani, B. M. Developments of Corey-Fuchs Reaction in Organic and Total Synthesis of Natural Products. Current Organic Chemistry. (21), 2196-2219 (2015).
  6. Vaidyanathan, G., McDougald, D., Koumarianou, E., Choi, J., Hens, M., Zalutsky, M. R. Synthesis and evaluation of 4-[18F]fluoropropoxy-3-iodobenzylguanidine ([18F]FPOIBG): A novel 18F-labeled analogue of MIBG. Nuclear Medicine and Biology. 42 (8), 673-684 (2015).
  7. Butini, S., Gemma, S., Brindisi, M., Borrelli, G., Lossani, A., Ponte, A. M., Torti, A., Maga, G., Marinelli, L., La Pietra, V., Fiorini, I., Lamponi, S., Campiani, G., Zisterer, D. M., Nathwani, S. M., Sartini, S., La Motta, C., Da Settimo, F., Novellino, E., Focher, F. Non-Nucleoside Inhibitors of Human Adenosine Kinase: Synthesis, Molecular Modeling, and Biological Studies. Journal of Medicinal Chemistry. 54 (5), 1401-1420 (2011).
  8. Kabalka, G. W., Shoup, T. M., Daniel, G. B., Goodman, M. M. Synthesis and evaluation of a new series of 17alpha-[(123)I]iodovinyl estradiols. Nuclear Medicine & Biology. 27 (3), 279-287 (2000).
  9. Lei, C. H., Jin, X. J., Zhou, J. R. Palladium-Catalyzed Alkynylation and Concomitant ortho Alkylation of Aryl Iodides. ACS Catalysis. 6, 1635-1639 (2016).
  10. Chen, W. W., Zhang, J. L., Wang, B., Zhao, Z. X., Wang, X. Y., Hu, Y. F. Tandem Synthesis of 3-Chloro-4-iodoisoxazoles from 1-Copper(I) Alkynes, Dichloroformaldoxime, and Molecular Iodine. The Journal of Organic Chemistry. 80 (4), 2413-2417 (2015).
  11. Brotherton, W. S., Clark, R. J., Zhu, L. Synthesis of 5-Iodo-1,4-disubstituted-1,2,3-triazoles Mediated by in Situ Generated Copper(I) Catalyst and Electrophilic Triiodide Ion. The Journal of Organic Chemistry. 77 (15), 6443-6455 (2012).
  12. Abe, H., Suzuki, H. Copper-Mediated Nucleophilic Displacement Reactions of 1-Haloalkynes. Halogen-Halogen Exchange and Sulfonylation. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 72 (4), 787-798 (1999).
  13. Yan, J., Li, J., Cheng, D. Novel and Efficient Synthesis of 1-Iodoalkynes. Synlett. 2007 (15), 2442-2444 (2007).
  14. Ochiai, M., Uemura, K., Masaki, Y. J. α- versus β-Elimination of (Z)-( α-Halovinyl)iodonium Salts: Generation of α-Haloalkylidene Carbenes and Their Facile Intramolecular 1,2-Migration. Journal of the American Chemical Society. 115 (6), 2528-2529 (1993).
  15. Nishiguchi, I., Kanbe, O., Itoh, K., Maekawa, H. Facile Iodination of Terminal Acetylenes by Anodic Oxidation in the Presence of NaI. Cheminform. 2000 (1), 89-91 (2000).
  16. Nouzarian, M., Hosseinzadeh, R., Golchoubian, H. Ionic Liquid Iodinating Reagent for Mild and Efficient Iodination of Aromatic and Heteroaromatic Amines and Terminal Alkynes. Synthetic Communications. 43 (21), 2913-2925 (2013).
  17. Mader, S., Molinari, L., Rudolph, M., Rominger, F., Hashmi, A. S. K. Dual Gold-Catalyzed Head-to-Tail Coupling of Iodoalkynes. Chemistry-A European Journal. 21 (10), 3910-3913 (2015).
  18. Jiang, Q., Wang, J. Y., Guo, C. C. (NH4)2S2O8-Mediated Diiodination of Alkynes with Iodide in Water: Stereospecific Synthesis of (E)-Diiodoalkenes. Synthesis. 47 (14), 2081-2087 (2015).
  19. Madabhushi, S., Jillella, R., Mallu, K. K. R., Godala, K. R., Vangipuram, V. S. A new and efficient method for the synthesis of α,α-dihaloketones by oxyhalogenation of alkynes using oxone®-KX (X=Cl, Br, or I). Tetrahedron Letters. 54 (30), 3993-3996 (2013).
  20. Reddy, K. R., Venkateshwar, M., Maheswari, C. U., Kumar, P. S. Mild and efficient oxy-iodination of alkynes and phenols with potassium iodide and tert-butyl hydroperoxide. Tetrahedron Letters. 51 (16), 2170-2173 (2010).
  21. Stefani, H. A., Cella, R., Dorr, F. A., de Pereira, C. M. P., Gomes, F. P., Zeni, G. Ultrasound-assisted synthesis of functionalized arylacetylenes. Tetrahedron Letters. 46 (12), 2001-2003 (2005).
  22. Naskar, D., Roy, S. 1-Haloalkynes from Propiolic Acids: A Novel Catalytic Halodecarboxylation Protocol. The Journal of Organic Chemistry. 64 (18), 6896-6897 (1999).
  23. Gómez-Herrera, A., Nahra, F., Brill, M., Nolan, S. P., Cazin, C. S. J. Sequential Functionalization of Alkynes and Alkenes Catalyzed by Gold(I) and Palladium(II) N-Heterocyclic Carbene Complexes. ChemCatChem. 8 (21), 3381-3388 (2016).
  24. Wang, B., Zhang, J. L., Wang, X. Y., Liu, N., Chen, W. W., Hu, Y. F. Tandem Reaction of 1-Copper(I) Alkynes for the Synthesis of 1,4,5-Trisubstituted 5-Chloro-1,2,3-triazoles. The Journal of Organic Chemistry. 78 (20), 10519-10523 (2013).
  25. Li, M., Li, Y., Zhao, B., Liang, F., Jin, L. Facile and efficient synthesis of 1-haloalkynes via DBU-mediated reaction of terminal alkynes and N-haloimides under mild conditions. RSC Advances. 4 (57), 30046-30049 (2014).
  26. Pérez, J. M., Crosbie, P., Lal, S., Díez-González, S. Copper (I)-Phosphinite Complexes in Click Cycloadditions: Three-Component Reactions and Preparation of 5-Iodotriazoles. ChemCatChem. 8 (13), 2222-2226 (2016).
  27. Wilkins, L. C., Lawson, J. R., Wieneke, P., Rominger, F., Hashmi, A. S. K., Hansmann, M. M., Melen, R. L. The Propargyl Rearrangement to Functionalised Allyl-Boron and Borocation Compounds. Chemistry-A European Journal. 22 (41), 14618-14624 (2016).
  28. Usanov, D. L., Yamamoto, H. Enantioselective Alkynylation of Aldehydes with 1-Haloalkynes Catalyzed by Tethered Bis(8-quinolinato) Chromium Complex. Journal of the American Chemical Society. 133 (5), 1286-1289 (2011).
  29. Luithle, J. E. A., Pietruszka, J. Synthesis of Enantiomerically Pure cis-Cyclopropylboronic Esters. European Journal of Organic Chemistry. 2000 (14), 2557-2562 (2000).
  30. Blackmore, I. J., Boa, A. N., Murray, E. J., Dennis, M., Woodward, S. A simple preparation of iodoarenes, iodoalkenes and iodoalkynes by reaction of organolithiums with 2,2,2-trifluoro-1-iodoethane. Tetrahedron Letters. 40 (36), 6671-6672 (1999).
  31. Lee, G. C. M., Tobias, B., Holmes, J. M., Harcourt, D. A., Garst, M. E. A new synthesis of substituted fulvenes. Journal of the American Chemical Society. 112 (25), 9330-9336 (1990).
  32. Rao, M. L. N., Periasamy, M. A Simple Convenient Method for the Synthesis of 1-Iodoalkynes. Synthetic Communications. 25 (15), 2295-2299 (1995).
  33. Zeiler, A., Ziegler, M. J., Rudolph, M., Rominger, F., Hashmi, A. S. K. Scope and Limitations of the Intermolecular Furan-Yne Cyclization. Advanced Synthesis & Catalysis. 357 (7), 1507-1514 (2015).
  34. Dumele, O., Wu, D. N., Trapp, N., Goroff, N., Diederich, F. Halogen Bonding of (Iodoethynyl)benzene Derivatives in Solution. Organic Letters. 16 (18), 4722-4725 (2014).
  35. Hashmi, A. S. K., Dopp, R., Lothschutz, C., Rudolph, M., Riedel, D., Rominger, F. Scope and Limitations of Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions with Organogold Compounds. Advanced Synthesis & Catalysis. 352 (8), 1307-1314 (2010).
  36. Liu, Y., Huang, D., Huang, J., Maruoka, K. Hypervalent Iodine Mediated Chemoselective Iodination of Alkynes. The Journal of Organic Chemistry. 82 (22), 11865-11871 (2017).
  37. Wang, X., Studer, A. Iodine (III) Reagents in Radical Chemistry. Accounts of Chemical Research. 50 (7), 1712-1724 (2017).
  38. Yoshimura, A., Zhdankin, V. V. Advances in Synthetic Applications of Hypervalent Iodine Compounds. Chemical Reviews. 116 (5), 3328-3435 (2016).
  39. Charpentier, J., Fruh, N., Togni, A. Electrophilic Trifluoromethylation by Use of Hypervalent Iodine Reagents. Chemical Reviews. 115 (2), 650-682 (2015).
  40. Zhdankin, V. V., Protasiewicz, J. D. Development of new hypervalent iodine reagents with improved properties and reactivity by redirecting secondary bonds at iodine center. Coordination Chemistry Reviews. 275 (16), 54-62 (2014).
  41. Stang, P. J., Zhdankin, V. V. Organic Polyvalent Iodine Compounds. Chemical Reviews. 96 (3), 1123-1178 (1996).
  42. Kohlhepp, S. V., Gulder, T. Hypervalent iodine(III) fluorinations of alkenes and diazo compounds: new opportunities in fluorination chemistry. Chemical Society Reviews. 45 (22), 6270-6288 (2016).
  43. Hein, J. E., Tripp, J. C., Krasnova, L. B., Sharpless, K. B., Fokin, V. V. Copper(I)-Catalyzed Cycloaddition of Organic Azides and 1-Iodoalkynes. Angewandte Chemie International Edition. 48 (43), 8018-8021 (2009).

Tags

Chemoselective IodinationTerminal Alkynes1-iodoalkynes12-diiodoalkenes112-triiodoalkenesHypervalent Iodine CatalystsTBAIKIP-tolylethynePIDAAqueous WorkupSilica Gel Chromatography

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Li, Y., Huang, D., Huang, J., Liu, Y., Maruoka, K. Chemoselective Preparation of 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes, and 1,1,2-Triiodoalkenes Based on the Oxidative Iodination of Terminal Alkynes. J. Vis. Exp. (139), e58063, doi:10.3791/58063 (2018).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image