Yaratma Cyanocarbenes Uygulanması için hipervalent iyodonyum Alkınıl triflatların Sentezi
Summary
Burada cyanocarbenes oluşturmak azidlerin ile sentezini, izolasyon ve hipervalant iyodonyum alkinil triflatlar (HIATs) reaksiyonlarını tarif edilir. Usul, bir atıl atmosfer altında, süzme, soğuk hava dahil olmak üzere, duyarlı ve soğutucu madde teknikleri içerecektir. Sentezlenen bileşiklerin taşınması ve güvenliği de ele alınacaktır.
Abstract
Bu makalede açıklanan prosedürler cyanocarbene ara maddeleri oluşturmak için hiper-iyodonyum alkinil triflatlar (HIATs) ve azid ile daha sonraki reaksiyonlarda sentezini ve izole içerir. Hiper iyodonyum alkinil triflatlar sentezi kolay olabilir, ama zorluklar izolasyon ve reaktivite kaynaklanıyor. Özellikle, bazı HIATs için -45 ° C'de inert bir atmosfer altında filtrasyon kullanma gerekliliği özel bakım ve ekipman gerektirir. Bir kez izole bileşikler saklanır ve cyanocarbene ara maddeleri oluşturmak için azid ile reaksiyonlarda kullanılabilir.
Cyanocarbene üretimi için kanıt görebilir dinitrojen bir ekstrüzyon yanı sıra OH ekleme, sülfoksit kompleks ve siklopropanasyon meydana ürünlerin karakterizasyonu ile gösterilir. Cyanocarbene formasyonunun bir yan reaksiyon, viniliden-karben nesil ve bu işlemi kontrol etmek için koşullar tartışılmıştır. VarAyrıca, hiper-iyodonyum alkenil triflat ve izolasyon ve kuşağın kontrolü için bir araç oluşturmak için potansiyel sağlanır. OH ekleme Reaksiyon, çözücü / alt-tabaka gibi bir HIAT, sodyum azit ya da tetrabütilamonyum azit ve metanol kullanılarak içerir. Sülfoksit kompleks Reaksiyon, çözücü olarak bir HIAT, sodyum azit ya da tetrabütilamonyum azid ve dimetil sülfoksit kullanır. Cyclopropanations veya çözücü kullanılmadan gerçekleştirilebilir. Azid kaynağı tetrabütilamonyum azid olmalı ve gösterilen alt-tabaka stirendir.
Introduction
Organik kimyanın devam evrimi yeni reaksiyonların tasarım ve geliştirme menteşeleri. Özellikle, daha önce düşünülemez sentetik yollar sağlayan yeni reaksiyonların keşif nihai önem taşımaktadır. Bu amaçla, bizim grup bir cyanocarbene içine iki Alkin bir karbon ve bir azitle bir azot dönüştürmek için istenen. Reaktif cyanocarbene hızla ileri tepki vereceğini beri 1 Bu, daha önce bilinmeyen bir dönüşüm moleküler karmaşıklığı önemli bir artış sağlayacak. Ilk çabalar, nükleofilik ve elektrofilik alkin azid kullanmak, ama cyanocarbenes karşı etkili bir triazoller Bu durumda oluşturulmuştur. 2 umpolung bir yaklaşımı kullanarak, ikinci yöntem, bir alkin elektrofilik ve nükleofilik azid kullanır ve cyanocarbene reaksiyonlardan elde edilen ürünler bulunmaktadır neyse Bu durumda kurdu. 3. nükleofilik Azidin birçok kaynak vardır, ancak, elektrofilik alkinlerle vardırçok daha az yaygındır. Klaus Banert grup önceden hipervalant iyodonyum alkinil triflatlar (HIATs) nedenleri için çok daha iyi elektrofillerdir olduğu belirlenmiştir bağımsız ve eş zamanlı bir alkinıl-klorür, 4 ama bizim grup ve Banert grubunu kullanarak proof-of-concept bu reaksiyon için rapor stabilite ve reaktivite. 3,6 Biz burada sentezini, izolasyon ve formu ve cyanocarbenes gibi yerinde tepki azidlerin bu HIATs reaksiyonu tanımlar.
Çeşitli güvenlik önlemleri bu deneyler başlamadan önce düşünülmelidir. Bazı hiper iyodonyum alkinil triflatlar kararsızdır ve ara cyanocarbene oluşturulması için hava ve ışık. 7 maruz kaldığı zaman, bazen şiddetle, ayrışır, prosedür azid kaynakların kullanılmasını gerektirir. Azitler patlayıcı ve son derece zehirlidir. Özellikle organokalay, bu malzemeleri taşırken 8 Uygun kişisel koruyucu ekipman giyilmelidir,ve reaktiflerin tüm manipülasyon düzgün havalandırılmış davlumbaz yer almalıdır. Cyanocarbene güçlü ve dengesiz reaktif bir ara üründür. Azot gaz çıkışı kontrol ve kapalı sistemlerde bu tepkileri yapmak asla o kadar küçük ölçeklerde başlangıçta deneyler gerçekleştirmek için özen gösterin. Reaksiyonun ölçek büyütme isteniyorsa, şiddetle bir emniyet kılıfı kullanımını önermektedir.
Birçok HIATs sentezi önceden Zefirov ayıracı 9,10 kullanımı dahil yayınlanmış, ve olmuştur koser ayıracı, 9,11 Ancak, bu video cyanophenyliodonium triflattır ayıracı 9,12 (Şekil 1) kullanarak olacaktır. Cyanophenyliodonium triflat gösterilen bir önceki bilgi literatür hazırlanması göre sentezlendi. 13. Reaktif istenen ürünü oluşturmak için trialkil kalay modifiye edilmiş alkin 14 ile reaksiyona girer. HIAT sentezlenir ve izole edilir, sonra oluşturulması için azid ile reaksiyona sokulabilirreaktif bir cyanocarbene ara madde (Şekil 2). Bizim deneyim, daha iyi verim ve verim vardı, çünkü böyle alkinil silanlan 15 ve alkinil borik esterleri 16 kullanıyor ama videoda yöntemi seçildi olarak iyodonyum alkinleri sentezlemek için kullanılabilecek birçok yöntem vardır.
Bu reaksiyon için bizim önerilen mekanizma 3,5 (Şekil 3) ve böylece iyodobenzen için sonuçta dekompoze olan bir iodo-ilid ve viniliden-karben oluşturan, alkin β-karbon bir azid kaynağı eklenmesini içerir. Viniliden-karben daha sonra R-grubu ya da bir alkinil-azit verecek şekilde azit ya göç ile bir 1,2-düzenlemesine uğrayabilir. Alkinil-azid daha sonra bir alt-tabaka ile reaksiyona giren bir cyanocarbene oluşturulması için dinitrojen ekstrüde eder. Bu koşullara bağlı olarak, bir hiper-iyodonyum alkenil triflat türlerin oluşumu olabilir unutulmamalıdır. By-ürüniyodo-ilid protonasyon alkinil azide düzenlenmesi daha hızlıdır protik çözücüler içinde düşük sıcaklıklarda tercih. OH ekleme reaksiyonları sırasında ortaya çıkan başka bir olası ürün viniliden karben-alkinil-azid oluşabilir için yeniden düzenlenmesi önce sıkışmış bir vinil eterdir. Bu vinil eter oluşturmak üzere eğilimi R grubu tarafından belirlenir.
Bu reaksiyonun ana avantajlarından biri karben tepki sonra, sonuçta meydana gelen nitril grubunun ayrıca işlevsellik için uygun bir kolu olmasıdır. Birçok sintonlar bu yöntemle tasavvur edilebilir ve farklı ürünler aynı alt-tabakalar ile birlikte oluşturulabilir. Sıcaklık, konsantrasyon ve alkin R grubu ile ürün karışımının kontrol gereklidir. 3 cyanocarbenes nasıl davrandığı üzerine uygun bir bakış açısı ile, yöntem, hızlı bir şekilde hedef molekül oluşturmak için kimyasal karmaşıklığı ekleme için uygun bir yöntemi göstermektedir. Nasıl cyanocarben örneklerie tepkimeye girer OH karben sülfür atomu ile birlikte alkol nükleofilik oksijen atomu Karben saldırıları ve proton transferi gerçekleşir ekleme, dimetil sülfoksit kompleksleşmesini ve karben bir alken ile reaksiyona siklopropanasyonu içerir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hiper iyodonyum alkinil triflatlar ya da HIATs, oluşturulur ve cyanocarbenes oluşturulması için azid kaynağı ile reaksiyona sokulabilir. Bu videoda gösterilen reaktifler ve ara birçok potansiyel patlayıcı ve yüksek derecede toksik olduğu, gerekli tüm önlemlerin alınması çok önemlidir. Kötü hazırlanırsa reaktivitesi yüksek düzeyde tehlikeli olabilir, ancak, bu bileşiklerin doğal reaktivitesi, OH yerleştirilmesi ve siklopropanasyon gibi çeşitli reaksiyonlarda cyanocarbenes yakalayarak dönüş…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
American Chemical Society Petrol Araştırma Fonu (52488-DNI1) ve Greensboro, Kuzey Carolina Üniversitesi'nden bu proje için finansman minnetle kabul edilmektedir. Biz de bize bu deneyler için uygun cam ödünç Dr Terry Nil (UNCG) teşekkür ederim. Aaron Glancy Video danışmanlık ve düzenleme de kabul edilmektedir.
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
- 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).
