Мы представляем протоколы для изоляции стабильных гетероциклических карбенов. Синтез циклического (alkyl)(amino) Карбены (CAAC) и N-гетероциклические Карбены (НХК) подтверждается с помощью фильтра канюли и Шленк технику. Кроме того, мы представляем синтез связанных кислорода чувствительных, электронно богатых смешанного «Wanzlick димер» и сокращение стабильных органических радикалов.
Протоколы изоляции обычно занятых циклические (alkyl)(amino) Карбены (CAAC) и N-гетероциклические Карбены (НХК) сообщается. Кроме того синтез их смешанные ДЗВК – НХК «Wanzlick» представлены димер и синтез радикального связанные стабильных органических «олефинов». Основная цель этой рукописи является дать подробный и общий протокол для синтетических химик любого уровня мастерства, о том, как подготовить бесплатно гетероциклических карбенов, deprotonation, с помощью фильтра канюли. Из-за воздуха чувствительность синтезированных соединений все эксперименты проводятся под инертной атмосфере, с помощью Шленк технику или диазота заполнены бардачком. Управление Wanzlick и равновесия (т.е. димеризации бесплатно карбенов), является важным требованием для применения свободной карбенов координационная химия или органического синтеза. Таким образом мы подробно останавливаться на электронных и их пространственной требования в пользу формирования димеры, гетеродимерами или мономеров. Мы покажем, как Протон катализа позволяет для формирования димеры, и влияние электронной структуры карбенов и их димеров реактивности с воздуха или влаги. Структурной идентичности сообщил соединений обсуждается на основе их спектров ЯМР.
Более полувека назад, Wanzlick сообщили вероятно первые попытки синтезировать N-гетероциклические карбенов1,2,3. Однако вместо того, чтобы изолировать бесплатно карбенов, ему удалось только характеризующие их димеры. Это наблюдение побудило его предложить уравновешение между димер олефинов и соответствующих бесплатно карбенов, которая теперь обычно именуется как «Wanzlick’s равновесия» (рис. 1, я.) 4 , 5 , 6. Далее утверждалось, что димеризации бесплатные карбенов, и конечно одинаково обратной реакции (т.е., диссоциация димеры связанные олефинов), катализируемые протонов7,8,9 ,10,,1112. Он взял еще 30 лет до тех пор, пока первый «bottleable» Карбены, который сделал не dimerize при комнатной температуре, сообщили Бертран13,14. Особенно N-гетероциклические карбенов (NHCs; imidazolin-2-ylidenes) стал предметом интенсивных исследований, после Arduengo сообщили о стабильной кристаллической НХК, 1,3-diadamantyl-imidazolin-2-ylidene15. Удивительно стабильность этой Карбены был первым рационализировать сочетанием их пространственной эффектов из-за громоздких adamantyl фторсодержащими заместителями, а также электронные эффекты, связанные с ароматическими N– гетероцикла. Однако, он был показан позже в элегантный исследовании Мерфи что даже «мономерных» 1,3-диметил imidazolin-2-ylidene16 (т.е. бесплатно Карбены, полученных из N,N– dimethylimidazolium соли) с очень небольшой метил фторсодержащими заместителями является более стабильным, чем его димер17. Lavallo и Бертран, напротив, показал что также удаление одной стабилизирующим Атом азота, как сообщил изоляции циклические (alkyl)(amino) Карбены (CAAC), может быть сбалансирована путем введения громоздкие 2,6-diisopropylphenyl (ОРДП) заместитель 18.
NHCs и CAACs оказались чрезвычайно плодотворными для координационная химия d – и p блок элементов, переходных металлов катализа, или organocatalysis (для тематических вопросов и книги по NHCs,19,см20,21 , 22 , 23, для рецензии на CAACs,24,25,26,27,28, для синтеза CAACs см, см18,,, ,29 30 , 31). впечатляющий успех циклических Карбены лигандов объясняется главным образом две причины32. Во-первых как электронные, так и их пространственной свойства могут быть легко настроены в соответствии с требованиями конкретного приложения. Во-вторых изоляции стабильной бесплатный карбенов предлагает удобный способ для синтезировать комплексами металлов путем простой комбинации с металлической прекурсоров. Соответственно важно понять факторы, которые контролируют ли бесплатный Карбены стабильным на уровне или ниже комнатной температуры или ли оно последнего сформировать олефинов. Обратите внимание, что производные электрона богатые олефинов обычно33 не образуют комплексы после лечения с металлической прекурсоров, который по крайней мере отчасти из-за их весьма сокращение характер.
Не только в настоящее время бесплатно карбенов ключевыми игроками в синтетической химии. В самом деле, их электронов богатые олефинов димеры34,35,36 (например, tetraazafulvalenes в случае NHCs37 или tetrathiafulvalenes TTF38,,3940 в случае 1,3-dithiol-2-ylidenes; Рисунок 1, II), не только нашли широкое применение как восстановителях41,,4243, но даже более того, в органической электроники.
TTF в действительности называется «кирпич и минометов» органической электроники44. Во многом это связано особое электронные свойства электрона богатые олефинов – особенно, многие из тех, шоу три стабильной редокс государства после окисления, включая открытое оболочки органических радикалов (для отзывов на Карбены производных органических радикалов, см:45 ,,4647, недавние взносы в области Карбены стабилизировалась органических радикалов, см:48,49,50,51,52 , 53 , 54). соответственно, TTF позволяет для изготовления токопроводящих/полупроводниковые материала как необходимые для магнитных материалов, органические транзисторы field – effect (OFETs), органические светоиспускающие диоды (органические светодиоды) и молекулярных переключателей или датчики 55,56,,5758,59.
Здесь, мы представляем удобный протоколы для изоляции двух стабильных карбенов с огромное влияние в координационная химия и Однотиповое катализирование (рис. 2), а именно циклические (alkyl)(amino) Карбены 1 18и dimethylimidazolin-2-ylidene 2 НХК 15. Мы обсудим, почему оба карбенов стабильны при комнатной температуре и не dimerize. Мы затем остановится на Протон катализа, связанных с Wanzlick равновесия и формирования смешанной ДЗВК – НХК гетеродимера 360,,6162. Захватывающие электронные свойства таких triaza алкенов связана с впечатляющим стабильности соответствующих органических радикальной 4 63.
Методологические фокус лежит на Шленк технику, с помощью фильтра канюли с фильтром микро-волокна стекла для разделения супернатант от преципитат инертных условиях. Диазота заполнены бардачком используется для взвешивания в материал и хранения воздуха чувствительных соединений.
Здесь мы представляем общее и адаптируемой протокол для синтеза стабильных карбенов (НХК, CAAC) и их богатых димер электрона. Все шаги легко быть расширены до по крайней мере 25 g масштаба. Решающее значение для успешного синтеза строгого исключения влаги (воздуха, соответственно) для синте…
The authors have nothing to disclose.
Авторы благодарят фон дер союза Industrie Либиха стипендий и Герта и Helmut Шмаузер фонд для финансовой поддержки. Поддержка K. Майер с благодарностью.
Equipment | |||
Glass micro fiber filter, 691, 24 mm. Particle retention 1.6 mm | VWR | 516-0859 | |
magnetic stir bar | FengTecEx | various | |
PTFE tape | Sigma-Aldrich | Z148814-1PAK | PTFE tape used in this manuscript was obtained from a local supplier. Tape from Sigma Aldrich should show comparable performance. |
rubber septum | FengTecEx | RS112440 | Joint size: 24/29 |
rubber septum | FengTecEx | RS111420 | Joint size: 14/23 |
rubber septum | FengTecEx | RS111922 | Joint size: 19/26 |
schlenk flasks | FengTecEx | various | 100 mL |
steel cannula | FengtecEx | C702024 | Attachment of a steel joint by a machine shop not required, but facilitates preparation of filter cannula |
syringe cannula | FengtecEx | S380221 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reactants | |||
1-(2,6-diisopropylphenyl)-2,2,4,4-tetramethyl-3,4-dihydro-2H-pyrrol-1-ium tetrafluoroborate | Synthesized according to: Jazzar, R., Dewhurst, R. D., Bourg, J. B., Donnadieu, B., Canac, Y., Bertrand, G. Intramolecular “Hydroiminiumation” of alkenes: Application to the synthesis of conjugate acids of cyclic alkyl amino carbenes (CAACs). Angewandte Chemie International Edition 46 (16), 2899-2902, (2007). | ||
1,3-dimethyl-4,5-dihydro-1H-imidazol-3-ium iodide | Synthesized according to: Benac, B. L., Burgess, E. M., Arduengo, A. J. 1,3-Dimethylimidazole-2-Thione. Organic Synthesis 64, 92, (1986). | ||
potassium hexamethyldisilazide | Sigma-Aldrich | 324671-100G | CAS 40949-94-8 |
silver trifluoromethanesulfonate | Sigma-Aldrich | 85325-25G | CAS 2923-28-6 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Solvents | |||
acetonitrile-D3 | Deutero | 00202-10m | distilled from CaH2, stored over activated molecular sieves |
benzene-D6 | Deutero | 00303-100ml | dried over activated molecular sieves, stored over potassium |
diethylether | – | – | dried by two-column, solid-state purification system and degassed by three freeze-pump-thaw cycles, stored over activated molecular sieves |
hexanes | – | – | dried by two-column, solid-state purification system and degassed by three freeze-pump-thaw cycles, stored over activated molecular sieves |
tetrahydrofuran | – | – | dried by two-column, solid-state purification system and degassed by three freeze-pump-thaw cycles, stored over activated molecular sieves |
toluene | – | – | dried by two-column, solid-state purification system and degassed by three freeze-pump-thaw cycles, stored over activated molecular sieves |