Wir danken der National Science Foundation (CHE0910597) und den National Institutes of Health (P50-GM067982) für die Unterstützung dieser Arbeit. Wir sind dankbar, dass Professor Michael Trakselis (University of Pittsburgh) für hilfreiche Diskussionen über Fluoreszenzmessungen. Wir erkennen an, Kristy Gogick und Robin Sloan (University of Pittsburgh) für ihre Unterstützung bei der Erhebung Fluoreszenz-Daten.

Ein. Mikrowellen-unterstützte Dehydrierende DA Reaction <ol><li> Hinzufügen des para-Chlor-Styrolderivat (0,045 g, 0,18 mmol) und 1,2-Dichlorethan (3 ml) zu einer 2-5 ml Mikrowellenbestrahlung Phiole mit einem Rührstab, eine Lösung zu schaffen 0,060 M ausgestattet. Diese Konzentration wird verwendet, da höhere Konzentrationen zu der Bildung von unerwünschten Produkten führen. </li><li> Verschließen Sie die Mikrowellenbestrahlung Fläschchen und platzieren Sie es in der Mikrowellen-Synthesizer Hohlraum. </li><li> Bestrahlen der Lösung bei 180 ° C für 200 min unter Rühren und mit festen Haltezeit auf. Die Haltezeit ist, wie lange Bestrahlung wird an der vorgesehenen Temperatur erfolgen. Die Reaktionsmischung wird sich goldene Farbe. Längere Reaktionszeiten sind nicht nachteilig auf die Ausbeute der Umsetzung. </li><li> Bestätigen Sie die Reaktion abgeschlossen ist durch Dünnschichtchromatographie (TLC) unter Verwendung von 5% Ethylacetat / Hexan als Eluens. Visualisieren Sie die DC-Platte mit UV-Licht und Kaliumpermanganat färben. Der Rf des reactant und Produkt sind 0,2 und 0,25 sind. </li><li> Übertragen der Reaktion auf ein Szintillationsfläschchen unter Verwendung von 1 ml 1,2-Dichlorethan, um die Mikrowelle Reaktionsgefäß spülen. Dies führt zu etwa 3 ml Lösung in dem Szintillationsfläschchen. </li><li> Konzentrieren die Inhalte des Szintillationsfläschchen unter vermindertem Druck bei 40 ° C unter Verwendung eines Rotationsverdampfers (10-30 mm Hg). Verdampfen des Lösungsmittels erfordert 5-10 min, und 45 mg eines rohen braunen Öls erhalten werden. Das Rohöl ist stabil und kann auf unbestimmte Zeit ohne Zersetzung gelagert werden. </li><li> Das rohe Öl durch Filtration über eine Pipette Kieselgel mit 5% Ethylacetat / Hexanen als Elutionsmittel gereinigt, um 41 mg von Naphthalin als weißer Feststoff gewinnen. </li><li> Bestätigen die Identität des Produkts durch 1 H Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie mit deuteriertem Chloroform (CDCl 3) als Lösungsmittel. Für ein 300-MHz-NMR-Spektrometer, das 1 H-NMR-Spektrum des Naphthalins wie folgt: 7,80 (d, J = 1,8 Hz, 1H), 7,72 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 7,70 (s, 1H), 7,38 (dd, J = 1,8, 9,0 Hz, 1H), 3.07 (t, J = 7,1 Hz , 4H), 2.66 (s, 3H), 2,18 (p, J = 7,1 Hz, 2H) ppm. </li></ol> 2. Buchwald-Hartwig Palladium-katalysierten Kreuzkupplung <ol><li> Fügen Ruphos Palladacyclus (3 mg, 0,004 mmol) in einem Ofen getrocknet 0.5-2 ml Biotage Mikrowellenbestrahlung Fläschchen mit einem Rührstab und Kappe das Fläschchen ausgestattet. </li><li> Evakuieren und füllen das Fläschchen mit Stickstoff dreimal durch Durchstechen des Septums der Kappe mit einem kleinen Nadel. Nach Spülen des Fläschchens abgeschlossen ist, entfernen Sie die Nadel. Die Mikrowellenbestrahlung Fläschchen wird als geschlossenes Rohr während der Reaktion fungieren, und die besten Ergebnisse erhalten, wenn minimalen Luft vorhanden ist in dem Reaktionsgefäß. </li><li> Durch das Septum, fügen Lithiumbis (trimethylsilyl) amid (0,32 ml einer 1,0 M Lösung in THF, 0,32 mmol) mit einer Spritze unter Rühren zugegeben. Die Lösung färbt sich rot. </li><li> Nach Rühren für 2-10 min, fügen Naphthalin (0,038 g,0,16 mmol) in 0,3 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran (THF) über eine Spritze. Zusätzliche THF (bis zu 0,2 ml) verwendet werden, um das Naphthalin vollständig auflösen werden. </li><li> Nach 2-10 min Rühren hinzufügen, Dimethylamin (0,12 ml einer 2,0 M Lösung in THF, 0,24 mmol) über eine Spritze und senken das Reaktionsgefäß in einen vorgewärmten 85 ° C Ölbad. </li><li> Die Reaktionsmischung wird für 3 Stunden bei 85 ° C, oder bis die Reaktion vollständig durch TLC. Das Reaktionsgemisch wird dunkelbraun in der Farbe. Für TLC, nutzen 20% Ethylacetat / Hexan als Elutionsmittel und visualisieren die erhaltene Platte mit UV-Licht und Kaliumpermanganat färben. Die R f der Edukt und Produkt sind 0,5 bzw. 0,4. </li><li> Die Reaktion wird auf Raumtemperatur, entfernen Sie die Kappe der, und wird die Reaktion mit gesättigter wässriger Ammoniumchlorid-Lösung (10 ml). </li><li> Verwendung einer 60 ml-Scheidetrichter, trennt die wäßrige Schicht von der organischen Schicht. Die wässrige Schicht dreimal mit Ethylacetat (12 ml). </li><li> Die organischen Schichten im Scheidetrichter und waschen einmal mit Salzlösung (15 ml). </li><li> Die vereinigten organischen Schichten über Natriumsulfat für 10 min, und entfernen Sie dann das Natriumsulfat durch Schwerkraft Filtration. </li><li> Verwendung eines Rotationsverdampfers konzentriert die erhaltene Lösung unter vermindertem Druck bei 30 ° C (10 bis 30 mmHg). Verdampfen des Lösungsmittels erfordert 5-10 min, und ein rohes braunes Öl erhalten werden. </li><li> Das Rohprodukt wird durch Kieselgel-Säulenchromatographie mit einer 1,5 cm Chromatographiesäule und 5% Ethylacetat / Hexanen als Elutionsmittel gereinigt. Der Farbstoff wird mit 27 mg eines gelben Feststoffs erhalten werden. </li><li> Bestätigen die Identität des Produkts durch 1 H-NMR-Spektroskopie unter Verwendung von CDCl 3 als Lösungsmittel. Für ein 400-MHz-NMR-Spektrometer, das 1 H-NMR-Spektrum für das Farbstoff ist wie folgt: 7,64 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 7,56 (s, 1H), 7,11 (dd, J = 2,5, 9,0 Hz, 1H ), 6,87 (d, J = 2,5 Hz, 1H), 3.02 (s, 6H), 3,02 bis 2,87 (m, 4H), 2,65 (s, 3H), 2.12 (p, J = 7,3 Hz, 2H) ppm. </li></ol> 3. Herstellung des Farbstoffs Lösung für Photophysikalische Studies <ol><li> Übertragen 1 mg des Farbstoffs in einem sauberen, trockenen 10 ml-Messkolben und verdünnen das Volumen mit Dichlormethan (DCM), um eine 0,4 x 10 -3 M Stammlösung des Farbstoffs zu erhalten. </li><li> Übertragen 253 ul der Stammlösung zu einem zweiten 10 ml Messkolben und verdünnen das Volumen mit DCM eine 1 x 10 -5 M Lösung des Farbstoffs vorzubereiten. Diese Lösung wird verwendet, um sowohl die UV-Vis und die Fluoreszenzdaten für den Farbstoff zu sammeln. </li></ol> 4. UV-Visible Absorption Spectroscopy <ol><li> Füllen Sie zwei Quarz-Spektralphotometer Zellen mit DCM. Dies sind die Blindproben. Legen Sie sie in den UV-Vis-Spektralphotometer Hohlraum. Berühren Sie niemals die optischen Flächen der Zelle. Behandeln Sie die Zellen an der Spitze der Seitenplatten, die nicht stellen, die optische Achse. </li><li> Stellen Sie die instrumentelle Parametereine Schlitzbreite von 2 und eine Erfassungsrate von 480 nm / min. Wählen Sie einen Namen für die Probe und wählen Sie einen Erfassungsbereich von 600 bis 200 nm. </li><li> Sammeln Sie die Hintergrund-Spektrum, entfernen Sie die Probenzelle aus dem Gerät, entleeren und spülen mit mehreren Portionen der 1 x 10 -5 M Farbstofflösung vor dem Befüllen. Überfüllen vermeiden die Zelle. Vor dem Einsetzen der Küvette wieder in die Halterung, wischen die Zellenfenster mit einem sauberen Linsengewebe. </li><li> Sammeln das Absorptionsspektrum der Probe ist. Das Absorptionsmaximum liegt bei 377 nm beobachtet. </li><li> Sorgfältig reinigen Quarz Spektralphotometer Zellen mit Wasser, Aceton und Ethanol, bevor Sie UV-Vis-Absorptions-Analysen auf anderen Proben. </li><li> Verwenden Sie Excel oder Origin-Software zu plotten und Analyse der gesammelten Daten. </li></ol> 5. Fluoreszenz-Emission Spectroscopy <ol><li> Füllen Sie eine Quarz-Fluorometer Zelle mit der 1 x 10 -5 M Farbstofflösung und legen Sie es in den spectrofluorometer. Hautkontakt mit den optischen Flächen der Zelle. </li><li> Festlegen der instrumentelle Parameter: Anregungswellenlänge bei 334 nm, Schlitzbreite 2, Erfassungsrate von 0,1 nm / sec, Akquisition Bereich von 390 bis 750 nm. A 390 nm-Cut-on-Filter benötigt wird, um gestreutes Licht von der Emissionsquelle zu entfernen. </li><li> Sammeln das Fluoreszenzemissionsspektrum der Probe. Die Fluoreszenzemission Maximum bei 510 nm beobachtet. </li><li> Reinigen Sie die Quarz-Fluorometer Zelle mit Wasser, Aceton und Ethanol bevor Fluoreszenz Analysen auf anderen Proben. </li><li> Verwenden Sie Excel oder Origin-Software zu plotten und Analyse der gesammelten Daten. </li></ol>

<ol>
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Soc. 134 (30), 12418-12421 (2012).</li><li>OriginLab Corporation. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Origin 8 User Guide. , (2007).</li></ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

Mikrowellen-unterstützte Dehydrierende DA Reaction Die intramolekulare dehydrierende DA Reaktion Styrenyl Vorstufen durch Mikrowellenbestrahlung (MWI) produziert diverse Naphthalin-Strukturen in hohen Ausbeuten von 71-100% und kurze Reaktionszeiten, benötigen weniger als 30 min (Abbildung 1) 18. Der schwierigste Aspekt des Durchführens der dehydrierende DA Reaktion Lösungsmittel-Auswahl, die oft kompliziert ist, weil eine Vielzahl von Lösungsmittel Merkmale ber?...

Kleinmolekül Design und die Synthese ist für die Entwicklung einer Reihe von wissenschaftlichen Bereichen, Arzneimitteln, Pestiziden, organischen Farbstoffen und weiteren 1 umfasst. Die Diels-Alder (DA) und Dehydro-Diels-Alder (DDA) Reaktionen sind besonders leistungsfähige Werkzeuge für die Synthese von kleinen zyklische und aromatische Verbindungen 2-4. Zusätzlich stellen thermische dehydrierende DA Reaktionen von Styrol mit Dienen Alkin Dienophilen eine potentiell vorteilhafte Weg zur Synthese von aromatischen Verbindungen, die durch anfängliches Bilden Cycloaddukte, die weiter unter oxidativen Bedingungen 5 kann aromatisieren. Durch den Einsatz einer thermischen intramolekulare dehydrierende Umsetzung von Styrol DA Diene mit Alkinen, die Probleme, die typischerweise mit dem Verwenden Styrol als Dien, wie unerwünschte [2 + 2]-Cycloaddition 5,6 und 7 und Polymerisationsreaktionen Armen Regioselektivität, gemindert werden und Naphthalinverbindungen zugeordneten erzeugt werden. Die thermische intramolekulare dehydrierende DA-Reaktion von Styrolen mit Alkinen ist nicht ohne erhebliche Probleme. Erstens leiden die meisten Reaktionen von geringen Ausbeuten, lange Reaktionszeiten und hohe Reaktionstemperaturen 8-11. Zusätzlich haben viele Reaktionen nicht fördern ausschließliche Bildung des Naphthalinrings Produkt; sowohl Naphthalin und dihydronaphthalin erzeugt werden, oft als untrennbare Mischungen säulenchromatographisch 11,12. Die Haltegurte des Vorläufers Styrol-inen sind auch beschränkt auf Heteroatome und / oder Carbonylgruppen enthalten. Nur ein Beispiel ist für eine gesamte Kohlenstoff enthaltenden Haltegurt berichtet, erfordern Bedingungen von 250 ° C für 48 Stunden ordentlich um Naphthalin Formation 10 zu erhalten. Neben begrenzte Auswahl innerhalb der Halteseile der Ausgangsmaterialien, eines von den schwersten Einschränkungen dieser Methodik der Mangel an Funktionalität unter herkömmlichen thermischen Bedingungen toleriert.Die Alkinterminus des Ausgangsmaterials entweder unsubstituiert oder mit einem angehängten Phenyl oder Trimethylsilyl (TMS)-Einheit 8-13. In einem Fall wird ein Ester am Alkinterminus gezeigt, um die dehydrierende DA Reaktion eingehen, aber diese Ergebnisse in einer Mischung aus Naphthalin und dihydronaphthalin Produkten 11. Eine spätere Vorschlag sieht vor, dass eine TMS-Gruppe angehängt Alkinterminus notwendig, exklusive Naphthalin Bildung in hohen Ausbeuten 10 zu erreichen ist. Der Mangel an vielfältigen Funktionalität für thermische dehydrierende DA Reaktionen berichtet schränkt die Möglichkeiten dieser Reaktion in Richtung der Anordnung von einzigartigen Naphthalin Strukturen. Der Wunsch nach Veränderung in Naphthalin Strukturen stammt aus ihrer Funktion als kleines Molekül-Bausteine ​​in mehreren wissenschaftlichen Bereichen, insbesondere organische Fluoreszenzfarbstoffe 14,15. Die ausgezeichnete räumliche Auflösung und Antwortzeiten von kleinen organic Farbstoffe zum Überwachen Echtzeitereignissen 16 hat zur Entwicklung von Hunderten von kommerziell erhältlichen fluoreszierenden Verbindungen führte. Viele dieser Farbstoffe sind Naphthaline mit diskreten photophysikalischen und chemischen Eigenschaften 15. Die Wahl Fluoreszenzfarbstoffe mit spezifischen Eigenschaften einzelner Funktionen zu überwachen ist eine Herausforderung, was zu einem steigenden Bedarf für neue Klassen von Fluorophoren mit vielfältiger photophysikalischen Eigenschaften. Zu diesem Zweck würde ein thermischer intramolekulare dehydrierende Umsetzung von DA Styrolen mit Alkinen der Diversifizierung eines einzigartigen Naphthalin Gerüst ermöglicht potentiell vorteilhafte mit Anwendung auf die Entwicklung neuer Naphthalin enthaltenden Fluoreszenzfarbstoffe. Als Alternative zu herkömmlichen Heizung ist mikrowellenunterstützte Chemie vorteilhaft, weil sie eine gleichmäßigere Erwärmung der chemischen Probe, die zu höheren Ausbeuten führt, schnellere Reaktionsgeschwindigkeiten, mildere Reaktionsbedingungen bietets, und oft unterschiedliche Selektivität der Produkte 17. Verwendung mikrowellenunterstützte gegenüber herkömmlichen Heizbedingungen für die intramolekulare dehydrierende Umsetzung von DA Styrole dient, viele der Probleme mit dieser Methodik verbunden durch Reduktionsreaktion von Tagen auf Minuten zunehmende zuvor schlechte Ausbeuten, Senken Reaktionstemperaturen und bietet mehr selektive Bildung beseitigen des gewünschten Produktes Naphthalin. Mikrowellen-unterstützte Reaktionsbedingungen können auch eher um den Einbau einer größeren Vielfalt von Funktionen in den Naphthalin-Produkte, die bisher unerreichbar war zu erleichtern. Nur eine vorherige Beispiel wurde berichtet Verwendung mikrowellenunterstützte Bedingungen für die dehydrierende DA Reaktion, bei der eine 90% ige Ausbeute von sowohl Naphthalin und dihydronaphthalin in weniger als 15 min bei 170 ° C 12 wurde erhalten. Hierin wird eine Mikrowellen-unterstützte intramolekulare Dehydrogenase gemeldetnativen DA Reaktion Styrenyl Derivate, die die ausschließliche Bildung von funktionalisierten und vielfältige Naphthalin Produkten in weniger als 30 min und in hohen bis quantitativen Ausbeuten 18 führt. Die Nützlichkeit dieses Protokoll wird weiterhin durch die einstufige Umwandlung eines Produktes in ein Naphthalin neuartige solvatochromen Fluoreszenzfarbstoffs mit photophysikalischen Eigenschaften, die dem des populären handelsüblichen Farbstoff Prodan 19 konkurrieren demonstriert.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagent/Material</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-Dichloroethane, ACS reagent &ge;99.0%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>319929</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiliaPlate G TLC - glass-backed, 250 &mu;m</td>
			<td>Silicycle</td>
			<td>TLG-R10011B-323</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl acetate, certified ACS &ge;99.5%</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E14520</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexanes, certified ACS &ge;98.5%</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>H29220</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel, standard grade</td>
			<td>Sorbent Technologies</td>
			<td>30930M</td>
			<td>60 A, 40-63 &mu;M (230 x 400 mesh)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RuPhos palladacycle</td>
			<td>Strem</td>
			<td>46-0266</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas</td>
			<td>Matheson TRIGAS</td>
			<td>NI304</td>
			<td>Nitrogen 304cf, industrial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium bis(trimethylsilyl) amide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>225770</td>
			<td>1.0 M solution in THF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran anhydrous &ge;99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td>Inhibitor-free</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylamine solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>391956</td>
			<td>2.0 M solution in THF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A661-500</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate, anhydrous (granular)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S421-500</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromatography column</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1188-04</td>
			<td>&frac12; in ID x 18in E.L.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyclohexane, &ge;99.0%</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>C556-1</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>24451</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,4-Dioxane anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>296309</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran anhydrous, &ge;99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>186562</td>
			<td>250 ppm BHT as inhibitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650463</td>
			<td>Chromasolv Plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform, &ge;99.8%</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>C298-1</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>271004</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide, &ge;99.9%</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D128</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol</td>
			<td>Pharmco-AAPER</td>
			<td>11ACS200</td>
			<td>Absolute</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Synthesizer</td>
			<td>Biotage</td>
			<td>Biotage Initiator Exp</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Vial</td>
			<td>Biotage</td>
			<td>352016</td>
			<td>0.5 - 2 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Vial</td>
			<td>Biotage</td>
			<td>351521</td>
			<td>2 - 5 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Vial Cap</td>
			<td>Biotage</td>
			<td>352298</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Synthesizer</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td>Monowave 300</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Vial G4</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td>99135</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave Vial Cap</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td>88882</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMR Spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Avance</td>
			<td>300 or 400 MHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Visible Spectrometer</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>Lamda 9</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer cell</td>
			<td>Starna Cells</td>
			<td>29B-Q-10</td>
			<td>Spectrosil quartz, path length 10 mm, semi-micro, black wall</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrofluorometer</td>
			<td>HORIBA Jobin Yvon</td>
			<td>FluoroMax-3 S4</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorometer cell</td>
			<td>Starna Cells</td>
			<td>29F-Q-10</td>
			<td>Spectrosil quartz, path length 10 mm, semi-micro</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microwave-assisted intramolecular dehydrogenative diels-alder reactions for the synthesis of functionalized naphthalenes/solvatochromic dyes

Funktionalisierte Naphthaline müssen Anwendungen in einer Vielzahl von Forschungsgebieten von der Synthese von Naturstoffen oder biologisch aktive Moleküle an die Herstellung von neuen organischen Farbstoffen. Obwohl zahlreiche Strategien berichtet worden zu Naphthalin Gerüsten zuzugreifen, viele Verfahren noch vorhandenen Einschränkungen in Bezug auf Einbindung der Funktionalität, die wiederum engt den Bereich der verfügbaren Substraten. Die Entwicklung von vielseitigen Verfahren für den direkten Zugang zu substituierten Naphthalinen ist daher äußerst wünschenswert. Die Diels-Alder-(DA) Cycloadditionsreaktion ist ein leistungsfähiges und attraktives Verfahren zur Bildung von gesättigten und ungesättigten Ringsysteme aus leicht erhältlichen Ausgangsmaterialien. Eine neue mikrowellenunterstützte intramolekulare dehydrierende Umsetzung von DA Styrenyl hierin beschriebenen Derivate erzeugt eine Vielzahl funktionalisierter cyclopenta [b] Naphthaline, die nicht unter Verwendung von bestehenden Synthesemethode werden konntes. Beim Vergleich mit konventionellen Heizung beschleunigt Mikrowellenbestrahlung Reaktionsgeschwindigkeiten, erhöht Ausbeuten und begrenzt die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten. Die Nützlichkeit dieses Protokoll wird weiterhin durch die Umsetzung eines DA Cycloaddukt in eine neuartige solvatochromen Fluoreszenzfarbstoff über eine Buchwald-Hartwig-Palladium-katalysierten Kreuzkupplungsreaktion demonstriert. Fluoreszenz-Spektroskopie, als eine informative und empfindliche analytische Technik, spielt eine wichtige Rolle in der Forschung Bereichen wie Umwelt, Medizin, Pharmakologie und Zellbiologie. Der Zugang zu einer Vielzahl von neuen organischen Fluorophoren durch die Mikrowellen-unterstützte dehydrierende DA Reaktion bereitgestellt ermöglicht Weiterentwicklung in diesen Bereichen.

Mikrowellenbestrahlung (MWI) des Styryl-Derivaten bei 180 ° C führt zu einer vollständigen Cyclopenta [b] naphthalin Bildung in weniger als 30 Minuten und in hohen bis quantitativen Ausbeuten (Abbildung 1) 18. Kein Dihydronaphthalin Nebenprodukt ist beobachtet, und durch 1 H-NMR-Spektroskopie die Produkte erscheinen rein, ohne die Notwendigkeit für zusätzliche Reinigung nach der Bestrahlung (Abbildung 2). Verschiedene Änderungen an den N...

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Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Mikrowellen-unterstützte intramolekulare dehydrierende Diels-Alder (DA) Reaktionen liefern prägnante Zugang zu funktionalisierten Cyclopenta [<em&gt; B</em&gt;] Naphthalin Bausteine. Der Nutzen dieser Methodik wird von einem Schritt Umwandlung der dehydrogenative DA Cycloaddukte in neue solvatochromen Fluoreszenzfarbstoffen via Buchwald-Hartwig Palladium-katalysierten Kreuzkupplungen demonstriert.

Mikrowellen-unterstützte intramolekulare dehydrierende Diels-Alder-Reaktionen zur Synthese von funktionalisierten Naphthaline / Solvatochrome Dyes

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

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Chemistry

Unit 1

Dienes, Conjugated Pi Systems, and Pericyclic Reactions

SCIENTISTS IN ACTION

16.8K Aufrufe.  University of Pittsburgh. Mikrowellen-unterstützte intramolekulare dehydrierende Diels-Alder (DA) Reaktionen liefern prägnante Zugang zu funktionalisierten Cyclopenta [ B] Naphthalin Bausteine. Der Nutzen dieser Methodik wird von einem Schritt Umwandlung der dehydrogenative DA Cycloaddukte in neue solvatochromen Fluoreszenzfarbstoffen via Buchwald-Hartwig Palladium-katalysierten Kreuzkupplungen demonstriert.

Serie: Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Herstellung von Silica-Nanopartikeln durch Mikrowellen-unterstützte Säure-Katalyse

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Forschung

Chemie

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Metall-organische Gerüste

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ethylene-propylene rubber, grafted with maleic anhydride, is thermo-reversibly cross-linked in two steps. The pending anhydride moieties are first modified with furfurylamine to graft furan groups to the rubber backbone. These pendant furan groups are then cross-linked with a bis-maleimide via a Diels-Alder coupling reaction. Both reactions can be performed under a broad range of experimental conditions and can easily be applied on a large scale. The material properties of the resulting Diels-Alder cross-linked rubbers are similar to a peroxide-cured ethylene/propylene/diene rubber (EPDM) reference. The cross-links break at elevated temperatures (&#62; 150 &#176;C) via the retro-Diels-Alder reaction and can be reformed by thermal annealing at lower temperatures (50-70 &#176;C). Reversibility of the system was proven with infrared spectroscopy, solubility tests and mechanical properties. Recyclability of the material was also shown in a practical way, i.e., by cutting a cross-linked sample into small parts and compression molding them into new samples displaying comparable mechanical properties, which is not possible for conventionally cross-linked rubbers.

A simple two-step approach involving rubber modification and cross-linking yields fully reworkable, elastic rubber products.

Die Herstellung und Eigenschaften von Thermo reversibel vernetzten Kautschuk Via Diels-Alder-Chemie

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ...

Synthesis of Plant Phenol-derived Polymeric Dyes for Direct or Mordant-based Hair Dyeing

Effective hair dyeing through in situ incubation of keratin hair with the products of fungal laccase-catalyzed polymerization of plant phenols has been previously demonstrated. However, the dyeing process takes a long time to complete compared to commercial hair-dyeing products. To overcome this bottleneck, pre-synthesized polymeric products of the oxidative reaction of Trametes versicolor laccase on catechin and catechol, either with or without mordant agents (e.g., FeSO4), were here employed to achieve permanent keratin hair dyeing in various colors and shades. The laccase action in acidic sodium acetate buffer led to a deep black coloration after coupling reactions between the plant phenols. The colored dye products were then desalted and concentrated with ultrafiltration. The dyes, with or without mordant agents, caused a significant increase in &#916;E values (i.e., color difference value) in gray human hair within 2.5 hours. In addition, different keratin colors and shades were induced depending upon the mordanting and pH changes. The dyed hair also exhibited a strong resistance to detergent treatments, indicating that our methods can give rise to permanent hair dyeing.&#160;Overall, our work has provided novel insight into developing eco-friendly hair-dyeing methods as alternatives to commercial toxic diamine-based dyes.

Here, we present a protocol to use pre-synthesized polymeric products derived from fungal laccase-catalyzed polymerization of plant phenols, either with or without mordant agents (e.g., FeSO4), to induce detergent-resistant keratin hair dyeing within 2.5 hours.

Synthese von Pflanzen Phenol abgeleitete Polymere Farbstoffe für die direkte oder Beize-basierte Haarfärbung

Effective hair dyeing through in situ incubation of keratin hair with the products of fungal laccase-catalyzed polymerization of plant phenols has been ...

One-pot Microwave-assisted Conversion of Anomeric Nitrate-esters to Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate glycosyl donor. Following azido-nitration of a glycal, the product 2-azido-1-nitrate ester can be hydrolyzed under microwave-assisted irradiation. This transformation is usually achieved using strongly nucleophilic reagents and extended reaction times. Microwave irradiation induces hydrolysis, in the absence of reagents, with short reaction times. Following denitration, the intermediate anomeric alcohol is converted, in the same pot, to the corresponding 2-azido-1-trichloroacetimidate.

A 2-azido-1-nitrate-ester can be converted to the corresponding 2-azido-1-trichloroacetimidate in a one-pot procedure. The goal of the manuscript is to demonstrate utility of the microwave reactor in carbohydrate synthesis.

Ein-Topf Mikrowellen-gestützte Umwandlung des Anomeric Nitrat-Ester und Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate ...

Enzymatic Cascade Reactions for the Synthesis of Chiral Amino Alcohols from L-lysine

Amino alcohols are versatile compounds with a wide range of applications. For instance, they have been used as chiral scaffolds in organic synthesis. Their synthesis by conventional organic chemistry often requires tedious multi-step synthesis processes, with difficult control of the stereochemical outcome. We present a protocol to enzymatically synthetize amino alcohols starting from the readily available L-lysine in 48 h. This protocol combines two chemical reactions that are very difficult to conduct by conventional organic synthesis. In the first step, the regio- and diastereoselective oxidation of an unactivated C-H bond of the lysine side-chain is catalyzed by a dioxygenase; a second regio- and diastereoselective oxidation catalyzed by a regiodivergent dioxygenase can lead to the formation of the 1,2-diols. In the last step, the carboxylic group of the alpha amino acid is cleaved by a pyridoxal-phosphate (PLP) decarboxylase (DC). This decarboxylative step only affects the alpha carbon of the amino acid, retaining the hydroxy-substituted stereogenic center in a beta/gamma position. The resulting amino alcohols are therefore optically enriched. The protocol was successfully applied to the semipreparative-scale synthesis of four amino alcohols. Monitoring of the reactions was conducted by high performance liquid chromatography (HPLC) after derivatization by 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene. Straightforward purification by solid-phase extraction (SPE) afforded the amino alcohols with excellent yields (93% to &#62;95%).

Chiral amino alcohols are versatile molecules for use as scaffolds in organic synthesis. Starting from L-lysine, we synthesize amino alcohols by an enzymatic cascade reaction combining diastereoselective C-H oxidation catalyzed by dioxygenase followed by cleavage of the carboxylic acid moiety of the corresponding hydroxyl amino acid by a decarboxylase.

Enzymatische Kaskade Reaktionen für die Synthese von chirale Alkohole Aminosäure L-Lysin

Amino alcohols are versatile compounds with a wide range of applications. For instance, they have been used as chiral scaffolds in organic synthesis. ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Reduzierung der Abgas-Holzbrennstoff-Emission durch eine kohlrigelgestützte mikrowellenassistierte hydrothermale Karbonisierung

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Pretargeted Radioimmunotherapy Based on the Inverse Electron Demand Diels-Alder Reaction

While radioimmunotherapy (RIT) is a promising approach for the treatment of cancer, the long pharmacokinetic half-life of radiolabeled antibodies can result in high radiation doses to healthy tissues. Perhaps not surprisingly, several different strategies have been developed to circumvent this troubling limitation. One of the most promising of these approaches is pretargeted radioimmunotherapy (PRIT). PRIT is predicated on decoupling the radionuclide from the immunoglobulin, injecting them separately, and then allowing them to combine in vivo at the target tissue. This approach harnesses the exceptional tumor-targeting properties of antibodies while skirting their pharmacokinetic drawbacks, thereby lowering radiation doses to non-target tissues and facilitating the use of radionuclides with half-lives that are considered too short for use in traditional radioimmunoconjugates. Over the last five years, our laboratory and others have developed an approach to in vivo pretargeting based on the inverse electron-demand Diels-Alder (IEDDA) reaction between trans-cyclooctene (TCO) and tetrazine (Tz). This strategy has been successfully applied to pretargeted positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT) imaging with a variety of antibody-antigen systems. In a pair of recent publications, we have demonstrated the efficacy of IEDDA-based PRIT in murine models of pancreatic ductal adenocarcinoma and colorectal carcinoma. In this protocol, we describe protocols for PRIT using a 177Lu-DOTA-labeled tetrazine radioligand ([177Lu]Lu-DOTA-PEG7-Tz) and a TCO-modified variant of the colorectal cancer targeting huA33 antibody (huA33-TCO). More specifically, we will describe the construction of huA33-TCO, the synthesis and radiolabeling of [177Lu]Lu-DOTA-PEG7-Tz, and the performance of in vivo biodistribution and longitudinal therapy studies in murine models of colorectal carcinoma.

This protocol describes the synthesis and characterization of a trans-cyclooctene (TCO)-modified antibody and a 177Lu-labeled tetrazine (Tz) radioligand for pretargeted radioimmunotherapy (PRIT). In addition, it details the use of these two constructs for in vivo biodistribution and longitudinal therapy studies in a murine model of colorectal cancer.

Pretargeted Radioimmuntherapie basierend auf die Inverse Elektron Nachfrage Diels-Alder-Reaktion

While radioimmunotherapy (RIT) is a promising approach for the treatment of cancer, the long pharmacokinetic half-life of radiolabeled antibodies can ...

Efficient Synthesis of All-Carbon Quaternary Centers via the Conjugate Addition of Functionalized Monoorganozinc Bromides

The conjugate addition of organometallic reagents to &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls represents an important method to generate C&#8211;C bonds in the preparation of all-carbon quaternary centers. Though conjugate additions of organometallic reagents are typically performed utilizing highly reactive organolithium or Grignard reagents, organozinc reagents have garnered attention for their enhanced chemoselectivity and mild reactivity. Despite numerous recent advances with more reactive diorganozinc and mixed diorganozinc reagents, the generation of all-carbon quaternary centers via the conjugate addition of functionalized monoorganozinc reagents remains a challenge. This protocol details a convenient and mild &#8220;one-pot&#8221; preparation and copper mediated conjugate addition of functionalized monoorganozinc bromides to cyclic &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls to afford a broad scope of all-carbon quaternary centers in generally excellent yield and diastereoselectivity. Key to the development of this technology is the utilization of DMA as a reaction solvent with TMSCl as a Lewis acid. Notable advantages to this methodology include the operational simplicity of the organozinc reagent preparation afforded by the utilization of DMA as a solvent, as well as an efficient conjugate addition mediated by various Cu(I) and Cu(II) salts. Moreover, an intermediate silyl enol ether can be isolated utilizing a modified workup procedure. The substrate scope is limited to cyclic unsaturated ketones, and the conjugate addition is impeded by stabilized (e.g., allyl, enolate, homoenolate) and sterically encumbered (e.g., neopentyl, o-aryl) monoorganozinc reagents. Conjugate additions to five- and seven-membered rings were effective, albeit in lower yields compared with six-membered ring substrates.

A simple and practical protocol for the efficient conjugate addition of functionalized monoorganozinc bromides to cyclic &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls to furnish all-carbon quaternary centers was developed.

Effiziente Synthese von All-Carbon-Quaternärszentren über die Conjugate-Ergänzung der funktionalisierten monoorganozinischen Bromides

The conjugate addition of organometallic reagents to &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls represents an important method to generate C&#8211;C bonds in the ...

Microwave-Assisted Preparation of 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

A synthetic process for the preparation of a variety of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines was developed. The microwave-mediated nature of this method makes it efficient in both time and resources and utilizes water as the solvent. 3-Aminocrotononitrile or an appropriate &#945;-cyanoketone is combined with an aryl hydrazine and dissolved in 1 M HCl. The mixture is then heated in a microwave reactor at 150 &#176;C, typically for 10-15 min. The product can be readily obtained by basifying the solution with 10% NaOH and isolating the desired compound with a simple vacuum filtration. The use of water as a solvent in this reaction lends to its ease and utility in production, and this method is easily reproducible with a variety of functional groups. Typical isolated yields range from 70-90%, and reactions can be performed on the milligram to gram scale with little to no change in observed yields. Some of the applications of these molecules and their derivatives include pesticides, anti-malarials, and chemotherapeutics, among many others.

Microwave-Assisted Preparation of 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines are prepared from aryl hydrazines combined with either 3-aminocrotononitrile or an &#945;-cyanoketone in a 1 M HCl solution using a microwave reactor. Most reactions are done in 10-15 minutes and pure product can be obtained via vacuum filtration with typical isolated yields of 70-90%.

Mikrowellengestützte Zubereitung von 1-Aryl-1 H-Pyrazol-5-Aminen

A synthetic process for the preparation of a variety of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines was developed. The microwave-mediated nature of this method makes it ...