संक्रमण धातु उत्प्रेरक का उपयोग कर केटोन्स का माइक्रोवेव-असिस्टेड डायरेक्ट हेटेरोरिलेशन
Summary
हेटेरोरिल यौगिक कार्बनिक संश्लेषण, औषधीय और जैविक रसायन विज्ञान में उपयोग किए जाने वाले महत्वपूर्ण अणु हैं। पैलेडियम उत्प्रेरक का उपयोग करके एक माइक्रोवेव-सहायता प्राप्त विषमता एक त्वरित और कुशल विधि प्रदान करती है जो हेटेरोरिल मोइकेट्स को सीधे कीटोन सब्सट्रेट्स में संलग्न करती है।
Abstract
विषमता कार्बनिक अणुओं के लिए विषमता के टुकड़ों का परिचय। संक्रमण धातु उत्प्रेरक के माध्यम से arylation के लिए रिपोर्ट कई उपलब्ध प्रतिक्रियाओं के बावजूद, प्रत्यक्ष विषमता पर साहित्य दुर्लभ है । नाइट्रोजन, सल्फर और ऑक्सीजन जैसे विषमताओं की उपस्थिति अक्सर उत्प्रेरक विषाक्तता, उत्पाद अपघटन और बाकी के कारण विषमता को एक चुनौतीपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र बनाती है। यह प्रोटोकॉल माइक्रोवेव विकिरण के तहत कीटोन्स के एक अत्यधिक कुशल प्रत्यक्ष α-C (sp3) विषमता का विवरण देता है। सफल विषमता के लिए प्रमुख कारकों में XPhos पल्लाडसाइकिल जनरल 4 उत्प्रेरक का उपयोग, पक्ष प्रतिक्रियाओं को दबाने के लिए अतिरिक्त आधार और माइक्रोवेव विकिरण के तहत एक सीलबंद प्रतिक्रिया शीशी में प्राप्त उच्च तापमान और दबाव शामिल हैं। इस विधि द्वारा तैयार हेट्रोरिलेशन यौगिकों को पूरी तरह से प्रोटोन परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी(1एच एनएमआर), कार्बन परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी(13सी एनएमआर) और उच्च-रिज़ॉल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एचआरएमएस) की विशेषता थी। इस पद्धति के साहित्य उदाहरणों पर कई फायदे हैं जिनमें व्यापक सब्सट्रेट स्कोप, रैपिड रिएक्शन टाइम, हरियाली प्रक्रिया और परिचालन सादगी शामिल हैं, जो सिलेल एनॉल ईथर जैसे मध्यवर्ती की तैयारी को नष्ट करके हैं। इस प्रोटोकॉल के लिए संभावित अनुप्रयोगों में शामिल हैं, लेकिन जैविक रूप से सक्रिय छोटे अणुओं की खोज के लिए विविधता उन्मुख संश्लेषण, प्राकृतिक उत्पादों की तैयारी के लिए डोमिनोज संश्लेषण और नए संक्रमण धातु उत्प्रेरक प्रणालियों के लिए लिगामेंट विकास तक सीमित नहीं हैं।
Introduction
माइक्रोवेव तेजी से और सजातीय हीटिंग प्रदान करने के लिए आयनिक चालन या डिपोलर ध्रुवीकरण के माध्यम से सामग्री के साथ बातचीत करते हैं। माइक्रोवेव की सहायता से कार्बनिक प्रतिक्रियाओं १९८६१में तेजी से कार्बनिक संश्लेषण के लिए पहली रिपोर्ट के बाद अनुसंधान प्रयोगशालाओं में बढ़ती लोकप्रियता प्राप्त की है । हालांकि माइक्रोवेव हीटिंग की सही प्रकृति स्पष्ट नहीं है और एक “nonthermal” माइक्रोवेव प्रभाव के अस्तित्व पर अभी भी बहस चल रही है, माइक्रोवेव की सहायता से कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण दर संवर्द्धन देखा गया है और2की सूचना दी । सुस्त प्रतिक्रियाएं जो सामान्य रूप से खत्म होने में घंटों या दिन लगजाती हैं , माइक्रोवेव विकिरण3,4 ,5,6के तहत मिनटों में पूरा होनेकीसूचना दी गई है । कठिन कार्बनिक प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता होती है, जिन्हें उच्च सक्रियता ऊर्जा जैसे चक्रीकरण और बाँझ रुकावट वाले स्थलों के निर्माण की आवश्यकता होती है, उन्हें बेहतर प्रतिक्रिया पैदावार और शुद्धता7के साथ माइक्रोवेव विकिरण के तहत सफल होने की सूचना दी गई थी । विलायक-मुक्त प्रतिक्रियाओं और डोमिनोज प्रतिक्रियाओं जैसे अन्य सुविधाओं के साथ संयुक्त, माइक्रोवेव-असिस्टेड ऑर्गेनिक संश्लेषण पर्यावरण के अनुकूल प्रतिक्रियाओं के डिजाइन में अद्वितीय लाभ प्रदान करता है।
इसके एरिशन समकक्ष के विपरीत, जिसका व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है, विशेष रूप से कार्बोनाइल यौगिकों के α-C (sp3) पर,8,9,10साहित्य में शायद ही कभी सूचित किया गया हो। कार्बोनाइल यौगिकों के α-विषमता की कुछ साहित्य रिपोर्टों में उत्प्रेरक की एक स्टोइचियोमेट्रिक राशि, संकीर्ण सब्सट्रेट स्कोप और प्रतिक्रिया मध्यवर्ती11,12,13के अलगाव जैसी महान सीमाएं थीं। कीटोन्स के प्रत्यक्ष α-विषमता के लिए कई चुनौतियां हैं जिन्हें सामान्य दृष्टिकोण बनाने के लिए हल किया जाना बाकी है। सबसे पहले, विषमताएं संक्रमण धातु उत्प्रेरक के लिए समन्वय करते हैं और उत्प्रेरक विषाक्तता का कारण बनते हैं14,15। दूसरा, मोनो (हेटेरो) एरिशन उत्पाद में α-एच शुरुआती सामग्री की तुलना में अधिक अम्लीय है। इस प्रकार, यह अवांछित (बिशेटेरो) एरिशन या (मल्टीहेटेरो) एरिशन उत्पादों को बनाने के लिए आगे प्रतिक्रिया करता है। तीसरा, कार्बोनाइल यौगिकों में अक्सर विषमता यौगिकों की तुलना में कम लागत होती है, इसलिए पूरा होने की प्रतिक्रिया को चलाने के लिए अतिरिक्त कार्बोनाइल यौगिकों का उपयोग करना व्यावहारिक है। हालांकि, अतिरिक्त कार्बोनाइल यौगिकअक्सर आत्म-संघनन का कारण बनते हैं, संक्रमण धातु में अक्सर सामना करने वाली समस्या-कार्बोनाइल यौगिकों के उत्पन्न α-विषमता।
इस रिपोर्ट में, हम माइक्रोवेव-असिस्टेड रिएक्शन प्रोटोकॉल का उपयोग करके कीटोन्स के प्रत्यक्ष α-C (sp3) विषमता पर हमारे हालिया अध्ययन का वर्णन करते हैं। पहली चुनौती को संबोधित करने के लिए, उत्प्रेरक विषाक्तता ऊपर चर्चा की, दृढ़ता से समन्वय और बाँझ रुकावट लिगांड का उपयोग विषमताओं द्वारा उत्प्रेरक विषाक्तता को कम करने के लिए किया गया था। भारी-भरकम लिगांड्स को भी साइड रिएक्शन्स जैसे (बिशेटेरो) एरिशन या (मल्टीहेटेरो) एरिशन16,17,ऊपर बताई गई दूसरी चुनौती को धीमा करने की उम्मीद थी । तीसरी चुनौती के प्रभाव को कम करने के लिए, कीटोन स्व-संघनन साइड उत्पादों के गठन, आधार के 2 से अधिक समकक्ष को कीटोन ्सको को उनके संबंधित एनोलेट में बदलने के लिए नियोजित किया गया था। लंबी प्रतिक्रिया समय और उच्च प्रतिक्रिया तापमान, विशेष रूप से केटोन के प्रत्यक्ष α-C (sp3) विषमता से जुड़ी चुनौतियों के साथ, इसे माइक्रोवेव-असिस्टेड ऑर्गेनिक संश्लेषण अनुसंधान के लिए एक उपयुक्त उम्मीदवार प्रदान करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
विषमरिल यौगिकों – यहां वर्णित पद्धति मूल्यवान संश्लेषण निर्माण ब्लॉकों का उपयोग करने के लिए विकसित किया गया था। विषमता पर मिसाल साहित्य रिपोर्ट की तुलना में, इस वर्तमान उत्प्रेरक प्रणाली के चुनाव मे?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध (PRF # 54968-UR1) के समर्थन के लिए अमेरिकन केमिकल सोसायटी पेट्रोलियम रिसर्च फंड के दानदाताओं को पावती दी जाती है। इस काम को नेशनल साइंस फाउंडेशन (चे-1760393) ने भी सपोर्ट किया। हम कृतज्ञता विज्ञान और गणित के एकीकरण के लिए NKU केंद्र, NKU स्टेम अंतर्राष्ट्रीय अनुसंधान कार्यक्रम और वित्तीय और सैंय सहायता के लिए रसायन विज्ञान और जैव रसायन विभाग को स्वीकार करते हैं । हम एचआरएमएस डेटा प्राप्त करने के लिए उर्बाना-चंपाइन में इलिनोइस विश्वविद्यालय में स्कूल ऑफ केमिकल साइंसेज मास स्पेक्ट्रोमेट्री प्रयोगशाला का भी धन्यवाद करते हैं।
Materials
| Chloroform-d (99.8+% atome D) | Acros Organics | AC209561000 | contains 0.03 v/v% TMS |
| CombiFlash Rf Flash Chromatography system | Teledyne Isco | automated flash chromatography system | |
| CombiFlash Solid load catridges (5 gram) | Teledyne Isco | 69-3873-235 | disposable |
| CombiFlash prepacked column (4g) | Teledyne Isco | 69-2203-304 | RediSep Rf silica 40-60 um, disposable |
| Microwave Reactor – Multiwave Pro | Anton Paar | 108041 | Microwave Reactor |
| Microwave Reactor Rotor 4X24 MG5 | Anton Paar | 79114 | for parallel organic synthesis with with 4 SiC Well Plate 24 |
| Microwave reaction vials | Wheaton® glass | 224882 | disposible, 13-425, 15×46 mm, reaction solution 0.3 – 3.0 mL, working pressure 20 bar |
| Microwave reaction vial seals, set | Anton Paar | 41186 | made of Teflon; disposable |
| Microwave reaction vial screw cap | Anton Paar | 41188 | made of PEEK; forever reusable |
| Microwave reaction vial stirring bar | CTechGlass | S00001-0000 | Magnetic, PTFE, Length 9mm. Diameter: 3mm. (Package of 5) |
| NaOtBu | Sigma-Aldrich | 703788 | stored in a glovebox under nitrogen atmosphere |
| Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer | Joel | 500 MHz spectrometer | |
| Silica gel | Teledyne Isco | 605394478 | 40-60 microns, 60 angstroms |
| Toluene | Sigma-Aldrich | 244511 | vigorously purged with argon for 2 h before use |
| XPhos Palladacycle Gen. 4 Catalyst | STREM | 46-0327 | stored in a glovebox under nitrogen atmosphere |
| various ketones | Sigma-Aldrich or Fisher or Ark Pharm. | substrates for heteroarylation | |
| various heteroaryl halides | Sigma-Aldrich or Fisher or Ark Pharm. | substrates for heteroarylation |
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