Síntese de hipervalente iodónio Alquinilo triflatos de Aplicação de Geração Cyanocarbenes
Summary
Aqui descreve-se a síntese, isolamento, e as reacções de hipervalentes iodónio alcinilo triflatos (HIATs) com azidas de gerar cyanocarbenes. Os procedimentos envolvem técnicas de ar-sensíveis e cryogen, incluindo filtração a frio sob uma atmosfera inerte. Também serão discutidos Manuseio e segurança dos compostos sintetizados.
Abstract
Os procedimentos descritos neste artigo envolve a síntese e o isolamento de hipervalentes iodónio alcinilo triflatos (HIATs) e as suas reacções subsequentes com azidas para formar intermediários cyanocarbene. A síntese de triflatos alquinila hipervalente iodónio pode ser fácil, mas as dificuldades decorrem de seu isolamento e reatividade. Em particular, a necessidade de usar a filtração sob atmosfera inerte a -45 ° C durante alguns HIATs requer cuidados especiais e equipamento. Uma vez isolados, os compostos podem ser armazenadas e usadas em reacções com azidas para formar intermediários cyanocarbene.
A evidência para a geração cyanocarbene é mostrado por extrusão de diazoto visível, bem como a caracterização de produtos que ocorrem a partir de inserção de OH, complexação sulfóxido, e ciclopropanação. Uma reacção secundária de formação cyanocarbene é a geração de uma vinilideno-carbeno e são discutidas as condições para controlar este processo. Temtambém potencial para formar um alcenilo triflato hipervalente iodónio e os meios de separação e o controlo da sua geração são fornecidos. A reacção envolve a inserção de OH utilizando um HIAT, azida de sódio ou azida de tetrabutilamónio, e metanol como solvente / substrato. A reacção de complexação sulfóxido utiliza um HIAT, azida de sódio ou azida de tetrabutilamónio, e dimetil sulfóxido como solvente. Os cyclopropanations pode ser realizada com ou sem a utilização de solvente. A fonte de azida deve ser de azida de tetrabutilamónio e o substrato mostrado é estireno.
Introduction
A evolução contínua da química orgânica depende da concepção e desenvolvimento de novas reações. Em particular, a descoberta de novas reações que permitem rotas sintéticas inimagináveis ter significado final. Para este fim, o nosso grupo desejado para converter dois átomos de carbono de um alcino e um azoto de uma azida em uma cyanocarbene. Uma Essa transformação previamente desconhecido que permitem um aumento significativo na complexidade molecular desde o cyanocarbene reactivo que reagem rapidamente ainda mais. O esforço inicial era usar um alcino nucleofílico e electrof azida, mas triazóis foram eficientemente formado, neste caso, ao contrário de cyanocarbenes. 2 Usando uma abordagem umpolung, o segundo método usa uma azida e alcino nucleofílico e electrof produtos resultantes das reacções de cyanocarbene são felizmente formado neste caso. 3 Existem muitas fontes de azida nucleofílica, no entanto, são alcinos electrofmuito menos comum. O grupo de Klaus Banert relatado anteriormente a prova de conceito para essa reação usando um cloreto de alquinilo, 4, mas o nosso grupo eo grupo Banert independente e contemporaneamente determinou que hipervalente iodónio alquinilo triflatos (HIATs) são muito melhores electrophiles para as razões de estabilidade e reactividade. 3,6 Descrevemos aqui a síntese, isolamento, e a reacção destes HIATs com azidas de formar e reagir in situ como cyanocarbenes.
Várias medidas de segurança devem ser considerados antes de prosseguir com estas experiências. Alguns triflatos alcinilo hipervalente iodónio são instáveis e se decompõem, algures violentamente, quando exposto ao ar e à luz. 7 Para formar o cyanocarbene intermédia, o procedimento requer a utilização de fontes de azida. Azidas são explosivas e altamente tóxico. 8 adequado equipamento de protecção individual deve ser usado quando manusear esses materiais, especialmente organoestânico,e toda a manipulação dos reagentes deve ocorrer em capuzes adequadamente ventiladas. O cyanocarbene é um poderoso e instável intermediário reativo. Tome cuidado para realizar experimentos inicialmente em pequenas escalas para que a evolução de gás nitrogênio é controlável e nunca realizar estas reações em sistemas fechados. Se scale-up da reação é desejado, sugerimos o uso de um escudo de segurança.
A síntese de muitos HIATs ter sido previamente publicada, incluindo o uso do reagente de Zefirov 9,10, e o reagente de Koser, 9,11 no entanto, este vídeo será usando o reagente triflato cyanophenyliodonium 9,12 (Figura 1). Cyanophenyliodonium triflato foi sintetizado com base em uma preparação de literatura anteriormente apresentada. 13 O reagente reage com o trialquil-estanho alcinos modificados 14 para formar o produto desejado. Após a HIAT é sintetizado e isolado que pode ser feito reagir com azida para formarum intermediário reactivo cyanocarbene (Figura 2). Existem vários outros métodos que podem ser utilizados para sintetizar os alcinos iodónio, tais como a utilização de silanos alcinilo 15 e ésteres borónicos alcinilo 16, mas o método em que o vídeo foi escolhido porque, na nossa experiência, seria melhor eficiência e rendimento.
O nosso mecanismo proposto de 3,5 (Figura 3) para esta reacção envolve a adição de uma fonte de azida para o β-carbono do alcino, formando desse modo um-ileto de iodo que se decompõe para iodobenzeno e uma vinilideno-carbeno. O vinilideno-carbeno pode então passar por um 1,2-rearranjo através de migração ou o grupo R ou azida, para se obter um alcinilo-azida. O alcinilo-azida em seguida, faz a extrusão de diazoto para formar um cyanocarbene que pode reagir com um substrato. Deve notar-se que pode haver formação de uma espécie alcenilo triflato hipervalente iodónio, dependendo das condições. O subproduto éfavorecida a temperaturas mais baixas, em solventes próticos, onde a protonação do iodo-ileto é mais rápido do que o rearranjo da azida de alcinilo. Outro produto possível que ocorre durante as reacções de inserção de OH é um éter de vinilo, onde o vinilideno-carbeno é preso antes do rearranjo de o alcinilo-azida pode ocorrer. A propensão para formar este éter vinílico é determinado pelo grupo R.
Uma das principais vantagens desta reacção é que, depois de o carbeno reage, o grupo nitrilo resultante é uma pega conveniente para posterior funcionalização. Muitos sintões pode ser previsto com esta método e produtos diferentes podem ser formadas com os mesmos substratos. Controlando-se a mistura do produto com a temperatura, concentração, e o grupo R do alcino é necessário. 3 Com visão adequada de como cyanocarbenes comportar, o método apresenta um meio viável para adicionar rapidamente complexidade químico para formar uma molécula alvo. Os exemplos de como o cyanocarbene reage incluem inserção de OH, onde o átomo de oxigénio nucleofílico do álcool ataca o carbeno e, em seguida, a transferência de protões ocorre, dimetilsulfóxido complexação, onde o carbeno combina com o átomo de enxofre, e onde o carbeno ciclopropanação reage com um alceno.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hipervalente iodónio alcinilo triflatos, ou HIATs, são formados e pode ser feito reagir com fontes de azida para formar cyanocarbenes. É muito importante que todas as precauções necessárias sejam tomadas, já que muitos dos reagentes e intermediários mostrados neste vídeo são potencialmente explosiva e altamente tóxico. Apesar do elevado grau de reactividade pode ser perigosa se mal preparada, é mostrado neste vídeo que a reactividade inerente dos compostos pode ser aproveitada por captura dos cyanocarbenes …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O financiamento para este projecto do Fundo American Chemical Society Petroleum Research (52488-DNI1) e da Universidade da Carolina do Norte em Greensboro é reconhecido agradecimento. Agradecemos também o Dr. Terry Nilo (UNCG) para emprestar-nos o vidro apropriado para essas experiências. Consultoria e edição de vídeo por Aaron Glancy também é reconhecido.
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
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