JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
화학

Chemoselective voorbereiding van 1,1,2-Triiodoalkenes op basis van de oxidatieve jodering van Terminal alkynen, 1-Iodoalkynes en 1,2-Diiodoalkenes

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

Hierin, gedetailleerde protocollen voor de oxidatieve jodering van terminal alkynen met behulp van hypervalent-jodium reagentia worden gepresenteerd, welke chemoselectively veroorloven 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes.

Abstract

We presenteren de chemoselective synthese van 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzeen, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen en 1-methyl – 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzeen als representatieve voorbeelden voor de voorbereiding van de concrete chemoselective van 1-iodoalkynes , 1,2-diiodoalkenes en 1,1,2-triiodoalkenes van de chemoselective jodering van terminal alkynen gemedieerd door hypervalent-jodium reagentia. De chemoselectivity werd bevestigd met behulp van p– tolylethyne als substraat model op het scherm van een verscheidenheid van bronnen van jodium en/of de hypervalent-jodium reagentia. Een combinatie van tetrabutylammoniumwaterstofsulfaat jodide (TBAI) en (diacetoxyiodo) benzeen (PIDA) genereert selectief 1-iodoalkynes, terwijl een combinatie van KI en PIDA 1,2-diiodoalkenes genereert. Een one-pot synthese op basis van zowel TBAI-PIDA en KI-PIDA levert de corresponderende 1,1,2-triiodoalkenes. Deze protocollen werden vervolgens toegepast op de synthese van synthetisch belangrijk aromatische en alifatische 1-iodoalkynes 1,2-diiodoalkenes en 1,1,2-triiodoalkenes, die zijn verkregen in goede opbrengst met uitstekende chemoselectivity.

Introduction

Iodoalkynes en iodoalkenes zijn veelgebruikte belangrijke precursoren en bouwstenen in organische synthese1,2,3,4, biologisch actieve stoffen, en nuttig in de synthese van materialen en complexe moleculen gegeven van het gemak van het omzetten van de C-band ik5,6,7,8. In de afgelopen jaren heeft de oxidatieve jodering van terminal alkynen meer aandacht voor de synthese van iodoalkyne en iodoalkene-derivaten aangetrokken. Tot nu toe, efficiënte methoden die gebruikmaken van katalysatoren9,10,11,12, hypervalent-iodonium katalysatoren13,14, een anodic oxidatie systeem 15, Ionische vloeistof systemen16, KI (of ik2)-oxidant combinaties17,18,19,20, echografie21, fase-overdracht katalysatoren 22, N– iodosuccinimide9,22,23,24,25, n– BuLi26,27, 28 , 29 , 30 , 31, Grignard reagentia32en morpholine katalysatoren17,33,24,35 zijn ontwikkeld voor de jodering van alkynen. Onlangs hebben we een praktische en chemoselective protocol voor de synthese van 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes36gemeld. De kenmerken van deze methode zijn groen en praktisch: (1) de toxiciteit van hypervalent-jodium katalysatoren als oxidatieve functionalization reagentia is laag in vergelijking met andere conventionele heavy metal-gebaseerde oxidanten37,38, 39,40,41,42, en (2) TBAI en/of KI worden gebruikt als bronnen van jodium. Ons systeem biedt bovendien uitstekende selectiviteit milde omstandigheden. De chemoselective synthese van 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes vereist nauwkeurige controle over diverse factoren, met inbegrip van de samenstelling, de oxidant, de bron van jodium en het oplosmiddel. Onder deze is de bron van jodium de belangrijkste factor voor de chemoselectivity van de reactie. Na de screening van verschillende typen en ladingen van de bron van jodium, alsmede de oplosmiddelen, werden drie methoden geïdentificeerd en vastgesteld. Ten eerste, is de TBAI als een bron van jodium in combinatie met PIDA (TBAI-PIDA) selectieve voor de synthese van 1-iodoalkynes. Als alternatief, 1,2-diiodoalkenes efficiënt worden verkregen met behulp van een KI-PIDA-systeem. Beide methoden veroorloven de overeenkomstige producten in hoog rendement en een hoge chemoselectivity. De overeenkomstige tri-iodinationproducts, dwz., 1,1,2-triiodoalkenes, werden verkregen in goede opbrengst van de one-pot synthese die de TBAI-PIDA en KI-PIDA systemen36combineren.

Hier zullen we laten zien hoe de chemoselectivity voor de jodering van terminal alkynen kan worden gestuurd van 1-iodoalkynes 1,2-diiodoalkenes en 1,1,2-triiodoalkenes onder vergelijkbare omstandigheden van de reactie, markeren de precieze controle die kan worden uitgeoefend door het oordeelkundig kiezen oxidant, bron van jodium en oplosmiddel. Voor de ontwikkeling van deze nieuwe synthetische techniek, werd p– tolylethyne gebruikt als een basismateriaal model. Hoewel de volgende protocollen aandacht aan de synthese van 1-(iodoethynyl) -4 besteedt-methylbenzeen, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen en 1-methyl – 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzeen, deze verbindingen zijn vertegenwoordiger voor 1-iodoalkynes, 1,2 – diiodoalkenes, en 1,1,2-triiodoalkenes, respectievelijk, dat wil zeggen, de protocollen zijn breed toepassingsgebied, en dezelfde technieken kunnen worden toegepast op de chemoselective jodering van aromatische en alifatische terminal alkynen36.

Reagentia werkzaam in de chemoselective jodering van terminal alkynen en kleine afwijkingen van de technieken beschreven leiden tot dramatische verschillen met betrekking tot het doel producten. Bijvoorbeeld, heeft wisseling van jodium bron van TBAI KI en omzetten van oplosmiddel van CH3GN-een CH3CN-H2O een dramatische impact op de chemoselectivity van de jodering. Het gedetailleerd protocol is gericht op het helpen van nieuwe beoefenaars in het veld met de chemoselective jodering van terminal alkynen om te voorkomen dat vele gemeenschappelijke valkuilen tijdens de synthese van 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes.

Protocol

1. synthese van 1-(Iodoethynyl) -4-methylbenzeen (2, 1-Iodoalkynes) 133 mg (0,36 mmol) van TBAI en 3 mL CH3GN-aan een reactiebuis waarin een magnetische roeren bar, die voor lucht openstaat toevoegen. Voeg vervolgens 38 μL (0.3 mmol) van p- tolylethyne aan het mengsel met behulp van een microsyringe. Voeg toe aan het krachtig stirred reactiemengsel in 10 porties 96.6 mg (0.3 mmol) voor PIDA over een periode van 20 min. met behulp van een spatel. Roer het reactie…

Representative Results

De chemoselective synthese van 1,1,2-triiodoalkenes op basis van de oxidatieve jodering van p- tolylethyne 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes is samengevat in Figuur 1. Alle reacties waren blootgesteld aan lucht. Alle verbindingen in deze studie werden gekenmerkt door 1H en 13C-NMR-spectroscopie, massaspectrometrie en HPLC toegang krijgen tot de structuur van het product en de selectiviteit van de reactie, alsmede om te onderzoeken van de zu…

Discussion

1,1,2-triiodoalkenes, 1-Iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes kunnen worden gesynthetiseerd met behulp van hypervalent-jodium reagentia als efficiënte bemiddelaars voor oxidatieve iodination(s) chemoselectively. De meest cruciale factoren van deze chemoselective jodering protocollen zijn de aard en het laden van de bron van jodium, evenals het oplosmiddel. Bijvoorbeeld, 1-iodoalkyne 2 werd verkregen als het hoofdproduct (52% rendement) als TBAI (2,5 equiv laden) werd geselecteerd als de bron van jodium in co…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd gesteund door de nationale aard Science Foundation van 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
check_url/kr/58063?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This 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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image