जनरेटिंग Cyanocarbenes के आवेदन के लिए Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates का संश्लेषण
Summary
इस के साथ साथ cyanocarbenes उत्पन्न करने के लिए azides साथ संश्लेषण, अलगाव, और hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) की प्रतिक्रियाओं में वर्णित है. प्रक्रियाओं माहौल निष्क्रिय तहत ठंड निस्पंदन सहित हवा के प्रति संवेदनशील और cryogen तकनीक शामिल होगी. संश्लेषित यौगिकों के रख रखाव और सुरक्षा पर भी चर्चा की जाएगी.
Abstract
इस आलेख में वर्णित प्रक्रियाओं cyanocarbene मध्यवर्ती के लिए फार्म hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) और azides साथ उनके बाद प्रतिक्रियाओं का संश्लेषण और अलगाव शामिल है. hypervalent iodonium alkynyl triflates के संश्लेषण सुगम हो सकता है, लेकिन कठिनाइयों उनके अलगाव और जेट से स्टेम. विशेष रूप से, कुछ HIATs के लिए -45 डिग्री सेल्सियस पर अक्रिय वातावरण के तहत निस्पंदन उपयोग करने के लिए आवश्यकता विशेष देखभाल और उपकरणों की आवश्यकता है. एक बार पृथक यौगिकों संग्रहीत और cyanocarbene मध्यवर्ती के लिए फार्म azides साथ प्रतिक्रियाओं में इस्तेमाल किया जा सकता है.
cyanocarbene पीढ़ी के लिए सबूत दिखाई dinitrogen के बाहर निकालना के रूप में अच्छी तरह से ओह प्रविष्टि, sulfoxide complexation, और cyclopropanation से होती है कि उत्पादों के लक्षण वर्णन द्वारा दिखाया गया है. Cyanocarbene गठन के एक पक्ष की प्रतिक्रिया एक vinylidene-carbene की पीढ़ी है और इस प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए शर्तों पर चर्चा कर रहे हैं. हैयह भी एक hypervalent iodonium alkenyl triflate और अलगाव और अपनी पीढ़ी के नियंत्रण के साधन के लिए फार्म का संभावित प्रदान की जाती हैं. ओह प्रविष्टि प्रतिक्रिया विलायक / सब्सट्रेट के रूप में एक HIAT, सोडियम azide या tetrabutylammonium azide, और मेथनॉल का उपयोग शामिल है. sulfoxide complexation प्रतिक्रिया विलायक के रूप में एक HIAT, सोडियम azide या tetrabutylammonium azide, और डाइमिथाइल sulfoxide का उपयोग करता है. cyclopropanations साथ या विलायक के उपयोग के बिना किया जा सकता है. azide स्रोत tetrabutylammonium azide होना चाहिए और दिखाया सब्सट्रेट styrene है.
Introduction
कार्बनिक रसायन विज्ञान के निरंतर विकास के नए प्रतिक्रियाओं के डिजाइन और विकास पर टिका है. विशेष रूप से, पहले से अकल्पनीय सिंथेटिक मार्गों सक्षम है कि नए प्रतिक्रियाओं की खोज परम महत्व भालू. इस दिशा में हमारे समूह एक cyanocarbene में दो एक alkyne की कार्बन और एक azide के एक नाइट्रोजन कन्वर्ट करने के लिए वांछित. प्रतिक्रियाशील cyanocarbene तेजी से आगे प्रतिक्रिया होगी के बाद से 1 यह पहले से अज्ञात परिवर्तन आणविक जटिलता में उल्लेखनीय वृद्धि के लिए अनुमति होगी. प्रारंभिक प्रयास एक न्युक्लेओफ़िलिक alkyne और इलेक्ट्रोफिलिक azide उपयोग करने के लिए था, लेकिन cyanocarbenes के विरोध के रूप triazoles कुशलता से इस मामले में गठन किया गया. 2 एक umpolung दृष्टिकोण का प्रयोग, दूसरी विधि एक इलेक्ट्रोफिलिक alkyne और न्युक्लेओफ़िलिक azide का उपयोग करता है और cyanocarbene प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न उत्पादों सौभाग्य हैं इस मामले में गठित. 3 न्युक्लेओफ़िलिक azide के कई स्रोत हैं, हालांकि, इलेक्ट्रोफिलिक alkynes हैंबहुत कम आम. क्लाउस Banert का समूह पहले से hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) के कारणों के लिए ज्यादा बेहतर electrophiles हैं कि निर्धारित स्वतंत्र रूप से और समकालीन एक alkynyl क्लोराइड, 4 लेकिन हमारे समूह और Banert समूह का उपयोग सबूत की अवधारणा को इस प्रतिक्रिया के लिए सूचना दी स्थिरता और जेट. 3,6 हम साथ साथ संश्लेषण, अलगाव, और फार्म और cyanocarbenes के रूप में सीटू प्रतिक्रिया करने azides साथ इन HIATs की प्रतिक्रिया का वर्णन है.
कई सुरक्षा सावधानियों इन प्रयोगों के साथ आगे बढ़ने से पहले विचार किया जाना चाहिए. कुछ hypervalent iodonium alkynyl triflates अस्थिर कर रहे हैं और मध्यवर्ती cyanocarbene फार्म करने के लिए हवा और प्रकाश. 7 को उजागर करते हैं, तो कुछ समय हिंसक, सड़ जाएगा, प्रक्रिया azide स्रोतों के उपयोग की आवश्यकता है. Azides विस्फोटक और अत्यधिक विषाक्त कर रहे हैं. विशेष रूप से organotin, इन सामग्रियों से निपटने जब 8 उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण पहना जाना चाहिए,और अभिकर्मकों के सभी हेरफेर ठीक से हवादार डाकू में जगह ले जाना चाहिए. cyanocarbene एक शक्तिशाली और अस्थिर प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती है. नाइट्रोजन गैस विकास चलाया हुआ है और बंद सिस्टम में इन प्रतिक्रियाओं प्रदर्शन कभी नहीं कि इतने छोटे पैमाने पर शुरू में प्रयोगों प्रदर्शन करने के लिए ध्यान रखना. प्रतिक्रिया की बड़े पैमाने अप वांछित है, हम दृढ़ता से एक सुरक्षा कवच का उपयोग करें.
कई HIATs का संश्लेषण पहले Zefirov के अभिकर्मक 9,10 के उपयोग सहित प्रकाशित किया गया है, Koser के अभिकर्मक, 9,11 हालांकि, इस वीडियो cyanophenyliodonium triflate अभिकर्मक 9,12 (चित्रा 1) का उपयोग किया जाएगा. Cyanophenyliodonium triflate प्रदर्शित एक पहले की रिपोर्ट साहित्य तैयारी पर आधारित संश्लेषित किया गया था. 13 अभिकर्मक वांछित उत्पाद के लिए फार्म trialkyl टिन संशोधित alkynes 14 के साथ प्रतिक्रिया करता है. HIAT संश्लेषित और पृथक हो जाने के बाद यह फार्म करने azide के साथ प्रतिक्रिया व्यक्त की जा सकती हैएक प्रतिक्रियाशील cyanocarbene मध्यवर्ती (चित्रा 2). हमारे अनुभव में, यह बेहतर दक्षता और उपज था, क्योंकि इस तरह के alkynyl silanes 15 और alkynyl boronic एस्टर 16 का उपयोग करते हुए, लेकिन वीडियो में विधि चुना गया था के रूप में iodonium alkynes synthesize करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि कई अन्य तरीके हैं.
इस प्रतिक्रिया के लिए हमारी प्रस्तावित तंत्र 3,5 (चित्रा 3) जिससे iodobenzene मिटता जो एक iodo-ylide और एक vinylidene-carbene बनाने, alkyne की β कार्बन के लिए एक azide स्रोत के अलावा शामिल है. vinylidene-carbene तो आर समूह या एक alkynyl-azide वहन करने azide या तो के प्रवास के माध्यम से एक 1,2-पुनर्व्यवस्था गुजरना कर सकते हैं. alkynyl-azide तो एक सब्सट्रेट के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं जो एक cyanocarbene के लिए फार्म dinitrogen extrudes. यह परिस्थितियों पर निर्भर करता है, एक hypervalent iodonium alkenyl triflate प्रजातियों के गठन वहाँ हो सकता है कि ध्यान दिया जाना चाहिए. उपोत्पाद हैiodo-ylide की protonation alkynyl azide के लिए पुनर्निर्माण की तुलना में तेजी है, जहां प्रोटिक विलायकों में कम तापमान पर इष्ट. ओह प्रविष्टि प्रतिक्रियाओं के दौरान होता है कि एक अन्य संभावित उत्पाद vinylidene-carbene alkynyl-azide हो सकता है के लिए पुनर्व्यवस्था से पहले फंस गया है जहां एक vinyl ईथर है. इस vinyl ईथर के लिए फार्म प्रवृत्ति अनुसंधान समूह द्वारा निर्धारित किया जाता है.
इस प्रतिक्रिया का मुख्य लाभ में से एक carbene प्रति प्रतिक्रिया के बाद, परिणामी Nitrile समूह आगे functionalization के लिए एक सुविधाजनक संभाल रहा है कि है. कई synthons इस विधि के साथ कल्पना की जा सकती है और विभिन्न उत्पादों को एक ही साथ substrates का गठन किया जा सकता है. तापमान, एकाग्रता, और alkyne के अनुसंधान समूह के साथ उत्पाद मिश्रण को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक है. 3 cyanocarbenes कैसे व्यवहार पर उचित अंतर्दृष्टि के साथ, विधि जल्दी से एक लक्षित अणु के लिए फार्म रासायनिक जटिलता को जोड़ने के लिए एक व्यवहार्य साधन से पता चलता है. कैसे cyanocarben के उदाहरणई प्रतिक्रिया OH carbene परमाणु सल्फर के साथ जोड़ती है, जहां शराब की न्युक्लेओफ़िलिक ऑक्सीजन परमाणु carbene हमला करता है और फिर प्रोटॉन हस्तांतरण होता है, जहां प्रविष्टि, डाइमिथाइल sulfoxide complexation,, और carbene एक alkene साथ प्रतिक्रिया करता है जहां cyclopropanation शामिल हैं.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hypervalent iodonium alkynyl triflates, या HIATs, बनते हैं और cyanocarbenes के लिए फार्म azide स्रोतों के साथ प्रतिक्रिया व्यक्त की जा सकती है. यह इस वीडियो में दिखाया गया अभिकर्मकों और मध्यवर्ती के कई संभावित विस्फोटक और अत्यधिक विषाक्त कर र?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
अमेरिकन केमिकल सोसायटी पेट्रोलियम रिसर्च फंड (52488-DNI1) और ग्रीन्सबोरो में उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय से इस परियोजना के लिए अनुदान कृतज्ञता स्वीकार किया है. हम भी हमें इन प्रयोगों के लिए उपयुक्त कांच के बने पदार्थ ऋण राशि के लिए डॉ. टेरी नील (UNCG) धन्यवाद. हारून Glancy द्वारा वीडियो परामर्श और संपादन भी स्वीकार किया है.
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 |
References
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