Синтез гипервалентных иодония Алкинил трифлаты по применению генерирующая Cyanocarbenes
Summary
Здесь описывается синтез, изоляцию и реакции гипервалентных иодониевых алкинильным трифлаты (HIATs) с азидов для генерации cyanocarbenes. Процедуры будет включать в себя воздух, чувствительные и криогенного методов, в том числе холодной фильтрации в атмосфере инертного газа. Также будут обсуждаться Обращение и безопасность синтезированных соединений.
Abstract
Процедуры, описанные в этой статье предполагают синтез и выделение гипервалентных иодониевых алкинильным трифлаты (HIATs) и их последующих реакций с азидов сформировать cyanocarbene промежуточных продуктов. Синтез гипервалентный иодониевых алкинильным трифлатов может быть поверхностным, но трудности вызваны их изоляции и реакционной. В частности, необходимость использовать фильтрацию в инертной атмосфере при -45 ° С в течение некоторых HIATs требует особой осторожности и оборудование. После выделения соединения могут быть сохранены и использованы в реакциях с азидов, чтобы сформировать cyanocarbene промежуточных продуктов.
Доказательства для генерации cyanocarbene показано на видимой экструзии диазота, а также характеристики продуктов, которые происходят из ОН вставки, сульфоксид комплексообразования и циклопропанированию. Побочная реакция образования cyanocarbene является генерация винилиденового-карбена и условия, чтобы контролировать этот процесс, обсуждаются. Существуеттакже потенциал, чтобы сформировать гипервалентный иодония алкенильную трифлат и средства изоляции и контроля его поколения предоставляются. Реакционную вставки OH включает в себя использование HIAT, азид натрия или азида тетрабутиламмони и метанола в качестве растворителя / субстрата. Реакционную сульфоксид комплексообразование использует HIAT, азид натрия или азида тетрабутиламмони и диметилсульфоксид в качестве растворителя. В cyclopropanations может быть выполнена с использованием или без использования растворителя. Источник азид должен быть азида тетрабутиламмони и подложка показана стирол.
Introduction
Непрерывное развитие органической химии зависит от проектирования и разработки новых реакций. В частности, открытие новых реакций, которые позволяют немыслимые ранее пути синтеза несут главную значимость. С этой целью наша группа желании преобразовать два атома углерода из алкин и азот азида в cyanocarbene. 1 Этот ранее неизвестный преобразование позволит значительному увеличению молекулярной сложности с реактивной cyanocarbene бы быстро реагировать дальше. Начальная попытка была использовать нуклеофильную алкин и электрофильную азид, но триазолов были эффективно формируется в этом случае, в отличие от cyanocarbenes. 2 Использование умполунг подход, второй метод использует электрофильный алкиновой и нуклеофильного азид и продукты, являющиеся результатом cyanocarbene реакций, к счастью, формируется в этом случае. 3 Есть много источников нуклеофильного азида, однако, электрофильные алкины являютсягораздо реже. Группа Клаус Banert сообщалось ранее доказательство концептуальных приложений для этой реакции, используя алкинильную-хлорид, 4, но нашу группу и группу Banert независимо и одновременно установлено, что гипервалентный иодония алкинил трифлаты (HIATs) намного лучшие электрофилы для причин Стабильность и реакционная способность. 3,6 Мы здесь описывают синтез, изоляцию и реакцию этих HIATs с азидов создавать и реагировать на месте, как cyanocarbenes.
Несколько меры безопасности следует рассматривать, прежде чем приступить этих экспериментов. Некоторые гипервалентный иодониевые алкинильными трифлаты неустойчивы и разлагаются, иногда насильно, при контакте с воздухом и светом. 7 Для формирования cyanocarbene промежуточный, процедура требует использования азидных источников. Азиды взрывоопасны и высокой токсичностью. 8 Правильное оборудование и средства индивидуальной защиты должны носить при обработке этих материалов, особенно оловоорганический,и все манипуляции с реагентами должны проходить в хорошо проветриваемом капюшонами. Cyanocarbene является мощным и нестабильной реактивной промежуточные. Позаботьтесь, чтобы проводить эксперименты первоначально на малых масштабах, так что выделение газа азота управляема и никогда не выполнить эти реакции в закрытых системах. Если масштабов реакции желательно, мы настоятельно рекомендуем использование защитным экраном.
Синтез многих HIATs были ранее опубликованы в том числе использование реагента Зефиров в 9,10, и реагент Koser, в 9,11, однако, это видео будет использовать cyanophenyliodonium трифлатную реагента 9,12 (рис. 1). Cyanophenyliodonium трифлат был синтезирован на основе ранее сообщалось подготовки литературы, представленной. 13 реактив реагирует с триалкил-модифицированный оловом алкинов 14 с образованием желаемого продукта. После HIAT синтезируют и выделяют он может быть подвергнут взаимодействию с азидом, чтобы сформироватьреактивный cyanocarbene промежуточного продукта (рис. 2). Есть несколько других методов, которые могут быть использованы для синтеза иодония алкины, такие как использование алкинильные силаны 15 и алкинильные бороновые эфиры 16 но метод в видео был выбран потому, по нашему опыту, это было лучшее эффективность и доходность.
Предлагаемый механизм 3,5 (рис. 3) для этой реакции включает добавление источником азида к β-углероду алкина с образованием тем самым йод-илида, который разлагается на иодбензола и винилиденовый-Карбены. Винилиденхлорида-карбеновый может затем пройти 1,2-перегруппировку с помощью миграции либо R-группы или азидом с получением алкинильную-азида. Алкинил-азид затем выдавливает диазота, чтобы сформировать cyanocarbene, которая может взаимодействовать с подложкой. Следует отметить, что может быть формирование гипервалентный иодония алкенил трифлата видов, в зависимости от условий. Побочный продуктвыступает при более низких температурах в протонных растворителях, где протонирование йод-илида быстрее, чем перегруппировки к алкинильной азида. Другой возможный продукт, который происходит во время реакции вставки ОН представляет собой виниловый эфир, где винилиденфторида-карбеновый в ловушке перед перегруппировкой к алкинильной-азида может произойти. Склонность формировать эту винилового эфира определяется R группы.
Одним из главных преимуществ этой реакции является то, что после того, как карбеновый реагирует полученную нитрильной группы является удобным ручка для дальнейшей функционализации. Многие синтоны можно представить с помощью этого метода и различные продукты могут быть сформированы с теми же подложках. Управление смеси продукта с температурой, концентрацией, и R группы алкина необходимо. 3 При правильном понимания того, как cyanocarbenes себя, метод показывает жизнеспособное средство для быстрого добавления химическую сложность для формирования целевой молекулы. Примеры того, как cyanocarbenе реагирует включают вставку OH, где нуклеофильный атом кислорода спирта атакует Карбены и затем перенос протона происходит, диметилсульфоксид комплексообразование, где карбеновый в сочетании с атомом серы, и где циклопропанирование карбеновый реагирует с алкена.
Protocol
Representative Results
Discussion
Гипервалентных иодония алкинил трифлаты, или HIATs, формируются и может быть подвергнуто взаимодействию с азидом источников для формирования cyanocarbenes. Это очень важно, что все необходимые меры предосторожности, так как многие из реагентов и промежуточных продуктов, показанных в этом виде…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Финансирование этого проекта из исследовательского фонда Американского химического общества Petroleum (52488-DNI1) и Университета Северной Каролины в Гринсборо выражает искреннюю признательность. Мы также благодарим доктора Терри Нил (UNCG) для кредитования нам соответствующую посуду для этих экспериментов. Консалтинг и редактирования видео Аарон Glancy также признал.
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 |
Riferimenti
- 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).
