توليف Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates لتطبيق توليد Cyanocarbenes

Summary

هنا يوصف التوليف، والعزلة، وردود الفعل من hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) مع azides لتوليد cyanocarbenes. وستشمل الإجراءات تقنيات حساسة للهواء وكريوجين، بما في ذلك الترشيح الباردة تحت جو خامل. كما ستتم مناقشة التعامل وسلامة المركبات توليفها.

Abstract

تنطوي الإجراءات الموضحة في هذه المقالة التوليف وعزل hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) وردود الفعل في وقت لاحق مع azides لتشكيل سيطة cyanocarbene. توليف hypervalent iodonium triflates alkynyl يمكن أن تكون سطحية، ولكن الصعوبات تنبع من عزلتهم والقابلية للتفاعل. على وجه الخصوص، على ضرورة استخدام الترشيح تحت جو خامل في -45 درجة مئوية لبعض HIATs يتطلب عناية ومعدات خاصة. مرة واحدة معزولة، ومركبات يمكن تخزينها واستخدامها في التفاعلات مع azides لتشكيل سيطة cyanocarbene.

ويرد الأدلة لتوليد cyanocarbene بواسطة البثق واضحة للثنائي النتروجين وكذلك توصيف المنتجات التي تحدث من OH الإدراج، complexation سلفوكسيد، وcyclopropanation. رد فعل الجانب من تشكيل cyanocarbene هو الجيل من الفينيليدين-carbene وتناقش الظروف للسيطرة على هذه العملية. هنالكيتم توفير القدرة على تشكيل hypervalent iodonium alkenyl triflate وسائل العزل والسيطرة على جيلها أيضا. ينطوي على رد فعل الإدراج OH باستخدام HIAT، أزيد الصوديوم أو tetrabutylammonium أزيد، والميثانول كمذيب / الركيزة. يستخدم رد فعل سلفوكسيد complexation على HIAT، أزيد الصوديوم أو tetrabutylammonium أزيد، وثنائي ميثيل سلفوكسيد كمذيب. لا يمكن أن يؤديها في cyclopropanations مع أو بدون استخدام المذيبات. يجب أن يكون مصدر أزيد أزيد tetrabutylammonium والركيزة المعروضة الستايرين.

Introduction

تطور المستمر في الكيمياء العضوية يتوقف على تصميم وتطوير تفاعلات جديدة. على وجه الخصوص، واكتشاف التفاعلات الجديدة التي تمكن طرق الاصطناعية لا يمكن تصورها في السابق تحمل أهمية في نهاية المطاف. تحقيقا لهذه الغاية، المطلوب مجموعتنا لتحويل اثنين من الكربون والنيتروجين آلكاين لأزيد في cyanocarbene. ¹ هذا التحول لم تكن معروفة سابقا من شأنه أن يسمح لزيادة كبيرة في تعقيد الجزيئية منذ cyanocarbene رد الفعل سيكون رد فعل بسرعة أكبر. كان الجهد الأولي لاستخدام آلكاين أليف النواة بالإلكترونات وأزيد، ولكن تشكلت triazoles بكفاءة في هذه الحالة بدلا من cyanocarbenes. ² باستخدام نهج umpolung، يستخدم الأسلوب الثاني لأزيد آلكاين وأليف النواة بالإلكترونات والمنتجات الناتجة عن تفاعلات cyanocarbene هي لحسن الحظ تشكلت في هذه الحالة. ³ هناك العديد من مصادر أزيد أليف النواة، ومع ذلك، هي أمكانيات إلكتروناتأقل شيوعا بكثير. مجموعة كلاوس Banert ذكرت سابقا إثبات صحة مفهوم لهذا التفاعل باستخدام كلوريد alkynyl، ⁴ ولكن مجموعتنا ومجموعة Banert بشكل مستقل وبالتزامن قرر أن hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) هي إلكترونات أفضل بكثير لأسباب الاستقرار والقابلية للتفاعل. ^3،6 وصفنا هنا التوليف، والعزلة، والتفاعل مع هذه HIATs azides لتشكيل والرد في الموقع كما cyanocarbenes.

وينبغي النظر في عدة احتياطات السلامة قبل الشروع في هذه التجارب. بعض triflates alkynyl hypervalent iodonium غير مستقرة وسوف تتحلل، في وقت بعنف، عند تعرضها للهواء والضوء. ⁷ لتشكيل cyanocarbene وسيطة، يتطلب هذا الإجراء استخدام مصادر أزيد. Azides متفجرة وشديدة السمية. يجب أن ترتديه ⁸ السليم معدات الحماية الشخصية عند التعامل مع هذه المواد، خاصة القصدير العضوية،وجميع التلاعب في الكواشف يجب ان تتم في اغطية جيدة التهوية. وcyanocarbene هي قوية وغير مستقرة على رد الفعل وسيطة. الحرص على إجراء تجارب في البداية على جداول صغيرة بحيث تطور غاز النيتروجين هو السيطرة عليها وعدم تنفيذ هذه التفاعلات في النظم المغلقة. إذا كان المطلوب نطاق المتابعة من رد الفعل، ونحن نقترح بشدة استخدام درع السلامة.

تركيب العديد من HIATs وقد نشرت سابقا بما في ذلك استخدام كاشف Zefirov في ^9،10، وكاشف كوسر، ^و9،11 ومع ذلك، سيتم هذا الفيديو باستخدام cyanophenyliodonium triflate كاشف ^9،12 (الشكل 1). تم تصنيعه Cyanophenyliodonium triflate على أساس إعداد الأدب ذكرت سابقا عرض ¹³ الكاشف يتفاعل مع trialkyl والقصدير أمكانيات تعديل ¹⁴ لتشكيل المنتج المطلوب. بعد يتم تصنيعه في HIAT وعزلها يمكن تفاعلت مع أزيد لتشكيلرد الفعل cyanocarbene المتوسطة (الشكل 2). هناك العديد من الطرق الأخرى التي يمكن استخدامها لتجميع أمكانيات iodonium مثل استخدام سلن alkynyl ¹⁵ و استرات boronic alkynyl ¹⁶ ولكن تم اختيار الأسلوب في الفيديو لأنه، في تجربتنا، وكان أفضل كفاءة وانتاجية.

لدينا ^3،5 الآلية المقترحة (الشكل 3) لهذا التفاعل ينطوي على إضافة مصدر أزيد إلى β الكربون من آلكاين، وبالتالي تشكيل-ylide iodo التي تتحلل إلى iodobenzene والفينيليدين-carbene. يمكن للcarbene الفينيليدين ثم الخضوع لإعادة ترتيب، 1،2 عن طريق الهجرة إما إلى مجموعة R أو أزيد على تحمل alkynyl أزيد. إلى أزيد alkynyl ثم يقذف ثنائي النتروجين لتشكيل cyanocarbene التي يمكن أن تتفاعل مع الركيزة. وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن أن يكون هناك تشكيل الأنواع alkenyl triflate hypervalent iodonium، تبعا للظروف. إلى المنتج من قبل هويفضل في درجات حرارة منخفضة في المذيبات بروتيتش حيث أيون الهيدروجين الموجب من iodo-ylide أسرع من إعادة ترتيب لأزيد alkynyl. منتج آخر من الممكن أن يحدث أثناء التفاعلات الإدراج OH هو الأثير الفينيل حيث المحاصرين في الفينيليدين-carbene قبل إعادة ترتيب ليمكن أن يحدث alkynyl أزيد. يتم تحديد الميل لتشكيل هذه الأثير الفينيل من قبل مجموعة R.

واحدة من المزايا الرئيسية لهذا التفاعل هو أنه بعد يتفاعل carbene، المجموعة الناتجة النتريل هو مقبض مريح لمزيد من functionalization. يمكن تصور العديد من synthons مع هذا الأسلوب ويمكن تشكيل منتجات مختلفة مع نفس ركائز. السيطرة على خليط المنتج مع درجة الحرارة، والتركيز، ومجموعة R من آلكاين ضروري. ³ مع نظرة على كيفية التصرف السليم cyanocarbenes، ويبين طريقة وسيلة ناجعة لإضافة بسرعة التعقيد الكيميائي لتشكيل جزيء المستهدفة. أمثلة لكيفية cyanocarbenوتشمل يتفاعل ه OH الإدراج حيث ذرة الأكسجين أليف النواة من الكحول يهاجم carbene ثم يحدث نقل بروتون، ثنائي ميثيل سلفوكسيد complexation، حيث يجمع بين carbene مع ذرة الكبريت، وcyclopropanation حيث يتفاعل مع carbene ألكين.

Protocol

1. تركيب فينيل HIAT

1. تجهيز الجافة 100 مل قارورة جولة القاع مع محرك مغناطيسي ولها القارورة تحت جو الأرجون. المشبك قارورة الى وقفة ووضعه في حمام كريوجين من الأسيتونيتريل وثاني أكسيد الكربون الصلبة الكريات. ملاحظة: يجب أن يكون كريوجين حوالي -45 ° C.
2. إضافة 10 مل من ثنائي كلورو ميثان جافة لالقارورة الباردة وتسمح المذيب لكي تتوازن إلى درجة حرارة كريوجين. ملاحظة: فراغ الرأس الزائدة في قارورة المهم لإضافة ايثر في وقت لاحق لإجبار هطول الأمطار.
3. تزن 0.35 غرام (1 يعادل.) من cyanophenyliodonium triflate وبسرعة نقلها إلى القارورة الباردة. ملاحظة: يجب أن تكون غير قابلة للذوبان المواد الصلبة إلى حد ما في درجة الحرارة هذه.
4. الفارغة كتلة حقنة فارغة ومن ثم استخدامها تزن 0.37 غرام (1 يعادل.) من phenylethynyltributyltin.
5. حقن phenylethynyltributyltin في حل الباردة. ملاحظة: حل المواد الصلبة هو إشارة إلى أنوقد تم تشكيل HIAT. الوقت التقريبي للحل هو 30 دقيقة.
6. إضافة ايثر والهكسان لإجبار هطول للمنتج. ملاحظة: إذا لم تشكل راسب، تتبخر المذيب تحت ضغط منخفض وإضافة خليط من ايثر والهكسان لإجبار هطول للHIAT.
7. تجهيز قارورة فراغ مع قمع بوخنر وتصب الحل على قمع للترشيح.
8. جمع المواد الصلبة وتخزين بارد في وعاء غير شفاف.

2. توليف ن بنتايل HIAT

1. تجهيز الجافة 250 مل ثلاث العنق قارورة جولة القاع مع محرك مغناطيسي ولها القارورة تحت جو الأرجون. المشبك قارورة الى وقفة ووضعه في حمام كريوجين من الأسيتونيتريل وثاني أكسيد الكربون الصلبة الكريات. ملاحظة: يجب أن يكون كريوجين حوالي -45 ° C.
2. تجميع جهاز الترشيح Schlenk على قارورة بحيث الترشيح لا يمكن أن يؤديها بسرعة وعلى تيم الباردةاحلرارة. والشحوم والمشبك معا كل مشترك من الجهاز. ملاحظة: نظام الترشيح يمكن بناؤها من خلال عدة وسائل ولكن من المهم أن النظام لديه القدرة على دفع مع غاز خامل وسحب مع فراغ من خلال مرشح الزجاج.
3. إضافة 10 مل من ثنائي كلورو ميثان جافة لالقارورة الباردة وتسمح المذيب لكي تتوازن إلى درجة حرارة كريوجين. ملاحظة: فراغ الرأس الزائدة في قارورة المهم لإضافة الهكسان في وقت لاحق لإجبار هطول الأمطار.
4. تزن 0.35 غرام (1 يعادل.) من cyanophenyliodonium triflate وبسرعة نقلها إلى القارورة الباردة. ملاحظة: يجب أن تكون غير قابلة للذوبان المواد الصلبة إلى حد ما في درجة الحرارة هذه.
5. الفارغة كتلة حقنة فارغة ومن ثم استخدامها تزن 0.44 غرام (1 يعادل.) من القصدير heptyne.
6. حقن heptyne ثلاثي بوتيل القصدير في حل الباردة. ملاحظة: حل المواد الصلبة هو إشارة إلى أن HIAT تم تشكيلها. الوقت التقريبي للحل هو 30 دقيقة.
7. حقن 75 مل من عرافةانو في فراغ الرأس اضافية من القارورة لتشكيل راسب.
8. ضع قارورة جمع تحت فراغ.
9. Unclamp الجهاز من الوقوف والميل بعناية لتصب الحل على تصفية الزجاج. فتح الفراغ جمع قارورة لسحب السائل من خلال. ملاحظة: لا تسمح للفراغ لسحب الهواء في الإناء.
10. تفكيك الجهاز وتتخلص من المواد الصلبة قبالة مرشح مرة واحدة في الترشيح كاملة. مرة واحدة تتم إزالة الصلبة من الترشيح هو أقل من الهواء ودرجة الحرارة حساسة ويمكن التعامل معها مفتوحة للهواء.
11. جمع المواد الصلبة وتخزين بارد في وعاء غير شفاف.

3. OH الإدراج من Cyanocarbenes مصنوعة من فينيل HIAT

1. تجهيز الجافة 50 مل قارورة جولة القاع مع محرك مغناطيسي ولها القارورة تحت جو الأرجون. المشبك القارورة إلى لوحة ضجة وحقن 20 مل من الميثانول الجاف إلى القارورة.
2. تزن 0.300 غرام (1 يعادل.) من synthesi سابقازيد فينيل HIAT وبسرعة إضافته إلى القارورة.
3. إضافة 0.047 غرام (1 يعادل.) من أزيد الصوديوم في القارورة. ملاحظة: ستكون الحل تلقي بظلالها على مر الزمن وغاز النيتروجين يتم إنشاؤها بواسطة تشكيل cyanocarbene.
4. دعونا مواصلة التفاعل لطالما تحدث تشكيل فقاعة. الوقت التقريبي للانتهاء هو 20 دقيقة.
5. فضح الحل في الهواء وتتبخر المذيب باستخدام انخفاض الضغط.
6. إضافة إلى ثنائي كلورو ميثان السائل المتبقية وإجراء استخراج مائي لإزالة triflate الصوديوم. جمع المراحل العضوية من ثنائي كلورو ميثان وجافة مع كبريتات الصوديوم اللامائية.
7. صب الحل وتتبخر باستخدام ضغط منخفض.
8. أداء العمود اللوني لتنقية المنتج cyanocarbene.

4. Cyclopropanation Cyanocarbene التفاعل عن طريق فينيل HIAT

1. تزن 0.125 غرام (1 يعادل.) من أزيد tetrabutylammonium في صندوق قفازات ووضعه في منطقة جافة 10 مل قارورة جولة القاع مكافئuipped مع محرك مغناطيسي.
2. سقف ال 10 مل قارورة القاع المستديرة التي تحتوي على أزيد tetrabutylammonium، إزالته من صندوق قفازات، ووضعه على لوحة ضجة تحت غاز الأرجون باستخدام خط Schlenk.
3. إضافة 1.0 مل من الستايرين إلى قارورة والسماح القارورة لاثارة. ملاحظة: أزيد لا تحتاج إلى حل.
4. بسرعة إضافة 0.200 غرام (1 يعادل.) من فينيل HIAT لهذا الطين ووضع الحاجز مرة أخرى على القارورة التي يتصل بها خط Schlenk. ملاحظة: الحل يجب أن تلقي بظلالها على الفور وتوليد غاز النيتروجين من خلال تشكيل cyanocarbene.
5. السماح للتفاعل أن يستمر لطالما تحدث تشكيل فقاعة. الوقت التقريبي للانتهاء دقيقة واحدة.
6. بعد الفقاعات قد توقفت، فضح الحل في الهواء وأداء العمود اللوني لتنقية المنتج.

النتائج

ويوضح الشكل (1) والتوليف من HIAT باستخدام cyanophenyliodonium alkynyl triflate. ويمكن بعد ذلك HIAT استخدامها لتوليد cyanocarbenes التي سيخضع OH الإدراج من cyclopropanation. ادراج رد فعل OH مع فينيل HIAT تنتج 2-ميثوكسي-2-المبيد في ما يصل إلى 75٪ العائد. رد فعل cyclopropanation مع فينيل HIAT تنتج 1،2-diphenylcyclopropanecarbonit...

Discussion

Hypervalent iodonium alkynyl triflates، أو HIATs، تتشكل ويمكن تفاعلت مع مصادر أزيد لتشكيل cyanocarbenes. من المهم جدا أن جميع الاحتياطات اللازمة والتي اتخذت منذ العديد من الكواشف وسيطة هو مبين في هذا الفيديو يمكن أن تكون متفجرة وشديدة السمية. على الرغم من أن مستوى عال من التفاعل يمكن أن تكون خط...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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