Name: metal-free synthesis of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts
Uploaded: 2015-02-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts at JoVE.com

This work was supported by the UOIT start-up fund. We thank Mr. Matthew Baxter (UOIT) for his assistance in the laboratory.

1. Synthese von Inon <ol><li> Mit einer Analysenwaage wiegen 0,15 mmol des gewünschten Kalium alkynyltrifluoroborate Salz (1,5 Äquivalente), und fügen Sie in eine saubere Flasche mit einem magnetischen Rührstab ausgestattet. </li><li> Mit einem Glaskolbenspritze mit Nadel, mit 0,5 ml wasserfreiem DCM in das Fläschchen, um eine 0,3 M Lösung von Trifluorborat leisten. Hinweis: Da dies eine neue Methodik wurden die Reaktionen zum Nachweis des Konzepts durchgeführt. Um Abfall zu verringern sie in kleinem Maßstab durchgeführt worden. Die Reaktion kann skaliert werden, um größere Renditen nach Bedarf zu produzieren. </li><li> Mit einer Glasspritze, fügen 0,15 mmol 1,0 M Bortrichloridlösung (1,5 Äquivalente, 150 &amp; mgr; l) tropfenweise in das Reaktionsgefäß bei Umgebungstemperatur (20 ° C) unter Rühren zugegeben. Die Schutzkappe. Halten oder spannen Sie die Reaktionsgefäß verschlossen, so dass die Reaktionslösung unter der Wasserlinie im Ultraschallgerät. Beschallen die Lösung für 30 Sekunden bei 20 ° C und eine Frequenz of 40 kHz. </li><li> Rühre die Umsetzung bei Raumtemperatur (20 ° C) für weitere 20 min. Abhängig von der Art des Ausgangsmaterials alkynyltrifluoroborate beachten eine Farbänderung. Eine Farbänderung von weiß bis braun oder dunkelbraun, rot oder lila ist weit verbreitet. </li><li> Werden 0,1 mmol des gewünschten Acylchlorid (1,0 Äquivalent) in die Ampulle bei Raumtemperatur (20 ° C) unter Rühren. Alternativ wird der Inhalt des Reaktionsgefäßes, um einen Kolben mit einem magnetischen Rührstab eingebracht und 0,1 mmol Acylchlorid. Die Schutzkappe. Rühre das Reaktionslösung bei Umgebungstemperatur (20 ° C) für 30 min. HINWEIS: Im Allgemeinen ist ein Wechsel zu einem sehr dunkle Farbe zeigt an, dass die Reaktion stattfindet. </li><li> Mit Hilfe eines Dünnschicht-Chromatographie (TLC) 34 Überwachung der Fortgang der Reaktion durch den Vergleich mit entsprechenden Acylchlorid Standard. HINWEIS: In Abhängigkeit von der Natur der Ausgangsstoffe, so kann die Reaktion nicht vollständig abläuft. Die aZyl Chloridausgangsmaterial wurde als höhere Lauf Ort als das Endprodukt für alle bisher mit diesem Verfahren vorbereitet Inonen beobachtet. <ol><li> Bereiten Sie die Acylchlorid Standard durch Verdünnen etwa 10 mg des Säurechlorid-Ausgangsmaterial mit 1 ml Ethylacetat in einem kleinen Fläschchen. </li><li> Mit Hilfe eines TLC-Spotter, vor Ort die Reaktionslösung und der Standard an den Start der DC-Platte. Ein Co-Punkt mit sowohl der Reaktionslösung und Standard kann nützlich sein, um festzustellen, ob es immer noch ab in der Reaktionslösung vorhandenen Materials. </li><li> Bestimmen Sie eine geeignete DC mobilen Phase durch Versuch und Irrtum. Für die Herstellung von Produkt 1a, eine mobile Phase, die aus von 1:30 Ethylacetat: Hexan ergibt Rf-Werte von etwa 0,5 und 0,8 für die Inon Produkt und Benzoylchlorid-Ausgangsmaterial sind. </li><li> Visualisieren Sie die entwickelte DC-Platte unter UV-Licht. Benutzen Sie einen Bleistift, um alle sichtbaren Flecken markieren. </li></ol></li></ol> 2. Wässrige Aufarbeitung <ol><li> Die Reaktion wird durch Zugabe von 1 ml kaltem Wasser (etwa 5 ° C) in das Reaktionsgefäß. Mit einer Pasteurpipette wird die Lösung in einem sauberen Scheidetrichter. Weitere den Inhalt des Scheidetrichter verdünnt mit 10 ml kaltem Wasser und extrahiert das Produkt sofort in 15 ml Essigester. </li><li> Entsorgen Sie die untere wässrige Phase und die organische Schicht wird ein weiteres Mal mit 10 ml Wasser und einmal mit 10 ml Kochsalzlösung. Sammeln Sie die organische Schicht in einen sauberen Erlenmeyerkolben und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Die Lösung wird in einen sauberen Rundkolben unter Verwendung von Schwerkraftfiltration. </li></ol> 3. Reinigung von Inon <ol><li> Mit Dünnschicht-Chromatographie, bestimmen einen geeigneten mobilen Phase für Flash-Chromatographie Reinigung des Produkts. Ein Retentionsfaktor (R f) von etwa 0,5 ist im allgemeinen ausreichend, um das Produkt von jedem verbleibenden Start trennening Material und Nebenprodukten. HINWEIS: Bei der schlechten Trennung kann eine weniger polare Lösungsmittelsystem verwendet werden, so dass das Produkt einen niedrigeren Rf-Wert. Je nach Polarität der Ausgangsmaterialien, einem Hexan: Ethylacetat-Gemisch im Bereich von 30: 1 bis 5: 1 ist im allgemeinen geeignet. </li><li> Bereiten Sie eine Spalte mit Kieselsäure nass mit der entsprechenden mobilen Phase. Hinzufügen einer Schicht aus Sand auf die Spitze der Säule, um störende Siliciumdioxid bei Zugabe des Produkts und Elutionsmittel vermeiden. </li><li> Dampfe das Aufarbeitungslösung mit einem Rotationsverdampfer mit einer Badtemperatur von 40 ° C und der Rotation auf 120 UpM eingestellt. Den Inhalt des Kolbens in einem 2 ml der mobilen Phase und die Lösung sorgfältig Last gleichmäßig auf die Säule. Sicherzustellen, daß die Kieselsäure lediglich feucht, das Lösungsmittel Linie nicht zur Höhe des Siliciumdioxids nicht überschreiten. Erlauben etwas Lösungsmittel zum Eluieren so dass das Produkt auf der Kieselsäure. Fügen Sie eine kleine Menge der mobilen Phase und wiederholen. </li><li> Füllen Sie den colUMN mit der in Schritt 3.1 festgelegt mobile Phase; im Falle von Produkt 1a, ein 30: 1 Hexan: Ethylacetat-Gemisch, ist geeignet. Sammeln Sie die Fraktionen in Reagenzgläsern mit Flash-Chromatographie zu beschleunigen den Reinigungsprozess. Schließen Sie einfach einen Adapter mit Schlauch zu einem Luftauslass. Einstellung des Luftdrucks, so daß das Laufmittel durchströmt die Kolonne mit einer geeigneten Geschwindigkeit. </li><li> Spot jede der Säulenfraktionen auf einer TLC-Platte. Optional vor Ort die Säurechlorid-Standard als Referenz. Entwickeln Sie die TLC unter Verwendung der mobilen Phase entsprechenden in Schritt 1.8 gilt. Markieren Sie alle Punkte unter UV-Licht sichtbar, unter Hinweis darauf, dass das Produkt wird voraussichtlich einen niedrigeren R f als die Säurechlorid-Standard haben. </li><li> Sammeln Sie alle Fraktionen, die sichtbare Flecken in einen großen Rundkolben. Wenn mehr als ein Ort mit einem niedrigeren R f als das Ausgangsmaterial vorhanden ist, sammeln sie in getrennten Kolben. Dampfe das Lösungsmittel mit einem Rotationsverdampfer und Trocknen des gesammelten Materials under Hochvakuum für zwei Stunden. </li><li> Falls erforderlich, durchführen Pentan Wäsche auf eine kleine Säule, um weiter zu reinigen, eine Inon Produkt aus einem elektronenarmen Acylchlorid Ausgangsmaterial hergestellt. Im kleinen Maßstab kann dies unter Verwendung einer Pasteur-Pipette als Spalten werden. <ol><li> Man löst das Produkt in einem Minimum an Chloroform, DCM oder Diethylether und Last auf eine Kieselgelsäule nass mit Pentan. Elute 1-2 Säulenlängen Pentan durch die Säule und sammeln in einen Abfallbecher. </li><li> Eluieren das reine Inon Produkt aus der Säule unter Verwendung von Pentan Diethylether oder Ethylacetat. Sammeln Elutionsmittel in einem getrennten Kolben zu verdampfen, und legen unter hohem Vakuum für mindestens zwei Stunden. Erhalten etwa 10 mg des Produkts für die Charakterisierung durch NMR-Spektroskopie. </li></ol></li></ol> 4. Charakterisierung von Inon <ol><li> Charakterisierung und Bewertung der Reinheit des Endprodukts unter Verwendung von 1 H und 13 C-NMR-Spektroskopie. 34Typischerweise wird die chemische Verschiebung der Carbonylkohlenstoff in der Nähe 177 ppm auf der 13 C-NMR-Spektrum. Die beiden SP Kohlenstoffe der Inon funktionelle Gruppe von charakteristischen Peaks in der Nähe von 87 und 93 ppm vertreten. </li><li> Mit Infrarotspektroskopie 34, um die charakteristischen Carbonyl-Peaks des Inon Produkt zu identifizieren. Elektronendelokalisierung von der angrenzenden Dreifachbindung in der Regel bewirkt, daß das Carbonyl-Peaks zwischen 1.600 und 1.650 cm -1 erscheint, in Abhängigkeit von den elektronischen Eigenschaften der Verbindung. </li><li> Bestimmen Sie die Molekülmasse des Produkts und weitere Validierung der Identität mittels hochauflösender Massenspektrometrie. 34 </li></ol>

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Rev. 17, 327-392 (1935).</li><li>Gore, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Friedel-Crafts+acylation+reaction+and+its+application+to+polycyclic+aromatic+hydrocarbons.">The Friedel-Crafts acylation reaction and its application to polycyclic aromatic hydrocarbons.</a> Chem. Rev. 55, 229-281 (1955).</li><li>Groves, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Friedel&#8211;Crafts+acylation+of+alkenes.">The Friedel&#8211;Crafts acylation of alkenes.</a> Chem. Soc. Rev. 1, 73-97 (1972).</li><li>Kim, B. J., Matteson, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+alkyltrifluoroborates+into+alkyldichloroboranes+with+tetrachlorosilane+in+coordinating+solvents.">Conversion of alkyltrifluoroborates into alkyldichloroboranes with tetrachlorosilane in coordinating solvents.</a> Angew. Chem. 116, 3118-3120 (2004).</li><li>Thompson, L., Doraiswamy, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sonochemistry:+science+and+engineering.">Sonochemistry: science and engineering.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 38, 1215-1249 (1999).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Tabelle 1 zeigt die Schritte, um die Bedingungen für die Umsetzung von Phenylacetylen Trifluoroborat mit Benzoylchlorid, um den entsprechenden Inon Produktes zu optimieren. Zunächst Katalysatoren bekannt, Organotrifluorborate zu organodifluoroboranes konvertieren getestet. Leider Silikagel, 35 Siliciumtetrachlorid, 36 und Bortrifluorid 31,32 nicht die Bildung der gewünschten Inon (Tabelle 1, 1-3). Die Verwendung von chlorierten Lewis-Säure-Katalysatoren erwies sich als erfolgreich. Eine geringe Ausbeute des gewünschten Inon 1a wurde in Gegenwart eines Eisen (III) chlorid-Katalysator (Tabelle 1, Eintrag 4). Danach wurde Aluminium (III) chlorid als Ergebnis seiner etablierten Fähigkeit Oxocarbeniumion Bildung in Friedel-Crafts-Acylierungen fördern sucht. 37-39 das gewünschte Produkt in 62% Ausbeute erhalten, wenn ein Aluminium (III) chlorid-Katalysator war emplegiert. Weitere Optimierung ergeben, dass Luft und Feuchtigkeit haben wenig Einfluß auf die Ausbeute der Reaktion (Tabelle 1, Zeilen 5-7). Im Ergebnis wurden nachfolgende Reaktionen in nicht-getrockneten Glaswaren in Gegenwart von Luft durchgeführt. Versuche, um das Lösungsmittel zu optimieren ergab, daß Dichlormethan (DCM) ist besonders gut geeignet für die Reaktion (Tabelle 1, 8-12). Widersprüche in den Ergebnissen der Reaktionen von Aluminium (III) -chlorid-katalysierte veranlasste die Erforschung alternativer Katalysatoren. Im Handel erhältliche Aluminium (III) -chlorid-Hexahydrat wurde unter den Reaktionsbedingungen (Tabelle 1, Eintrag 13) vollständig inaktiv. Dies ist ein guter Indikator dafür, dass die Bildung von Aluminium (III) -chlorid-Hydrat die Reaktion hemmt. Bortrichlorid wurde zu ähnlichen Ausbeuten mit besserer Konsistenz (Tabelle 1, Eintrag 14) zu produzieren. Nach Wechselwirkung des Kalium alkynyltrifluoroborate mit Bortrichlorid, eine reaktivere organodichloroborane Spezies gebildet wird. 40 Dieser anfängliche Schritt ist entscheidend für die Reaktion mit dem Säurechlorid und der Bildung des Inon um fortzufahren. Da Organotrifluorborat Salze sind nicht löslich in DCM, findet die Reaktion als eine heterogene Mischung. Nach Zugabe von Bortrichlorid wird die Lösung, um die Bildung der reaktiven Spezies dichlorboran indem der Oberflächenbereich des Trifluorboratsalz Verfügung reagieren erleichtern beschallt. Anwendung der Ultraschallwellen zu der Reaktionsmischung bewirkt mechanische Effekte durch die Erzeugung von Kavitationsblasen. Während der Beschallung, Kollaps von Kavitationsblasen in die Flüssigkeit führt zu lokalisierten Bereichen mit hohen Temperaturen und Drücken. 41 Schockwellen werden erzeugt, die mikroskopische Turbulenz, was zu einer Erhöhung der kinetischen Energie der festen Trifluoroborat Salze erzeugen. Der Anstieg der Energie des Systems während der Beschallung Promotes Fragmentierung des Trifluorboratsalz entstandene vergrößerte Oberfläche zur Verfügung, um mit Bortrichlorid zu interagieren. Ultraschallbehandlung der Reaktionsmischung vor der Zugabe des Säurechlorid-Ausgangsmaterials gewährleistet die effiziente Bildung der reaktiven Spezies alkynyldichloroborane ohne drastischere Bedingungen oder längeren Reaktionszeiten. Abbildung 2 zeigt die erhaltenen Ergebnisse, wenn Phenylacetylen Trifluoroborat wurde mit einer Vielzahl von Carbonsäurechloriden unter den optimierten Reaktionsbedingungen umgesetzt. Neutral aromatische (1b, 1c) und aliphatische (1j-l) Acylchloriden liefern die entsprechenden Inonen in synthetisch wertvolle Erträge. Diese Säurechloride mit elektronenspendenden Gruppen (1d-g) ausgezeichnete Ausbeuten, während elektronenziehende Gruppen in vergleichsweise bescheidenen Ausbeuten (1h, 1i, 1m) zur Folge haben. Interestingly, wenn die elektronenziehende Gruppe in der ortho-Position (1i, 59%), einen signifikanten Ausbeutesteigerung im Vergleich zur analogen para beobachtet substituierten Acylchlorid (1h, 30%). Die sterische Wechselwirkung der Substituent in ortho- Stellung kann die funktionelle Carbonylgruppe aus der Ebene zu zwingen, wodurch die Elektronen-ziehende Wirkung des aromatischen Rings ausgeglichen. Es ist anzumerken, dass 4-Brombutyrylchlorid umgesetzt, um das gewünschte Produkt 1 m in 39% Ausbeute ergab. Unseres Wissens ist dies das erste Protokoll für die Synthese von Inonen eine Alkylbromid funktionellen Gruppe zu tolerieren. Gelegentlich, wenn das Säurechlorid-Ausgangsmaterial ist neutral oder elektronenarmen, erscheint aliphatischen Verunreinigungen auf die Protonen-NMR. Dies kann zu einem Pentan Wasch, um das Produkt weiter zu reinigen, erforderlich machen. Obwohl möglich, ist es nicht wirtschaftlich, die Pentanwäsche während der ersten Reinigungsstufe das zuführeneit Pentan ist teuer im Vergleich zu Hexan. Abschließen der Nachreinigung separat in einem kleineren Maßstab, wie einer Pasteurpipette Spalte reduziert signifikant die Menge an Pentan erforderlich. Abbildung 3 zeigt die Wirkung der die Identität des alkynyltrifluoroborate Salz auf die Ausbeute der Reaktion. Im Allgemeinen Derivate der Phenylacetylen Trifluorboratsalz mit elektronenschiebende Substituenten am aromatischen Ring mit aromatischen und aliphatischen Acylchloriden umgesetzt werden, um die gewünschten Inonen in guten bis sehr guten Ausbeuten (2a-c, 3a-c) zu erzeugen. Aliphatische alkynyltrifluoroborate Salze erwiesen sich weniger reaktive Substrate werden. Bescheidene Ausbeuten wurden erzielt, wenn hexynyl- und cyclopentylethynyltrifluoroborate Salze wurden mit elektronenreichen Benzoylchlorid Derivate (4a, 5a) umgesetzt. Zusammenfassend, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung of Inonen aus Acylchloriden und Kaliumsalze alkynyltrifluoroborate entwickelt worden. Die für die Synthese von Inonen durch dieses Verfahren Bereich von bescheidenen bis ausgezeichnet in Abhängigkeit von der Art des Säurechlorids erhaltenen Ausbeuten und Trifluoroborat Ausgangsmaterialien. In der Regel solche Ausgangsstoffe, die elektronenschiebende Substituenten die Reaktion zu unterziehen leichter als Ausgangsstoffe trägt neutrale und elektronenziehenden funktionellen Gruppen. Der Wert dieses Ansatzes liegt in der Einfachheit im Betrieb und Verträglichkeit mit funktionellen Gruppen der Methode. Diese einfache, Eintopfreaktion verläuft schnell bei Umgebungstemperatur in Gegenwart von Bortrichlorid, ohne Ausschluss von Luft und Feuchtigkeit. Diese bequeme Methode können bei der Herstellung von Inonen in bescheidenen bis sehr guten Ausbeuten aus einer Vielzahl von Säurechloride und alkynyltrifluoroborate Salze eingesetzt werden.

The intention of this video is to demonstrate a straightforward approach for the preparation of compounds containing an ynone functional group from convenient starting materials. Ynones are valuable building blocks in organic chemistry that have been shown to have biomedical and material significance. Ynones are precursors to valuable organic functional groups including pyrimidines,1,2 quinolones,3 furans,4 pyrazoles,5,6 flavones,7 oximes,8 and chiral propargylic alcohols.9-11 A more convenient method for the preparation of ynones has been sought as a result of the drawbacks of traditional methods including poor functional group tolerance and tedious synthetic routes.
The reaction of metal12,13 and metalloid14 acetylides with acyl chlorides is one common route for the preparation of ynones. Alternatively, the synthesis of ynones from acyl chloride can be achieved via two-step procedures using Weinreb amides and organolithium or Grignard reagents.15 Another prevalent approach includes the addition of organolithium or Grignard reagents to an aldehyde, which is followed by the oxidation of a secondary alcohol to the corresponding ketone.16-19 Poor functional group tolerance of metal acetylides and the need to purify synthetic intermediates after each step are main deficiencies of the aforementioned methods. Transition-metal-catalyzed carbonylative couplings have recently emerged as an alternative approach for the preparation of ynones.20-22 Unfortunately, in addition to cost and toxicity associated with transition metals, metal-catalyzed carbonylative reactions often require elevated CO pressures and suffer from the presence of an undesired Sonogashira coupling byproduct. Given their utility in organic synthesis as well as the drawbacks associated with traditional synthetic methods, the development of a more straightforward method for the preparation of ynones is appealing.
Potassium organotrifluoroborate salts have recently emerged as versatile reagents in organic synthesis. Advantages including ease of preparation,23 inherent stability, low toxicity, and good functional group tolerance have made organotrifluoroborate salts attractive synthetic reagents.24-27 Organotrifluoroborate salts have been used primarily as a bench-stable equivalent of boronic acids for palladium-catalyzed Suzuki-Miyaura coupling.26 Recently, following a seminal work by Matteson and co-workers,28 Bode, Molander and others have highlighted the utility of organotrifluoroborates as reagents in non-metal catalyzed reactions.29-33 The field of transition-metal-free reactions of trifluoroborates is still in its infancy stage. Given the great potential for use of organotrifluoroborate salts in non-metal catalyzed organic synthesis, we sought to develop a novel method for the preparation of ynones from acyl chlorides and alkynyltrifluoroborate salts.

<table><tbody><tr><td>Sonicator</td><td>VGT</td><td>1860QT</td><td>Ultrasonic cleaner. Similar sonication devices may be used.</td></tr><tr><td>Dichloromethane</td><td>Sigma</td><td>270997</td><td>Anhydrous</td></tr><tr><td>Boron trichloride solution&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>178934</td><td>1 M solution in DCM</td></tr><tr><td>Acyl chloride</td><td>Sigma</td><td>Various</td><td>Acyl chlorides from other suppliers such as Alfa Aesar may be used. Caution: refer to MSDS for safety information.</td></tr><tr><td>Potassium alkynyltrifluoroborate salt</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Synthesized&lt;sup&gt;23 &lt;/sup&gt;from terminal alkyne</td></tr><tr><td>Ethyl acetate</td><td>ACP</td><td>E-2000</td><td>ACS grade</td></tr><tr><td>Hexanes</td><td>ACP</td><td>H-3500</td><td>ACS grade</td></tr><tr><td>Pentane</td><td>Sigma</td><td>236705</td><td>Anhydrous</td></tr><tr><td>Magnesium sulfate</td><td>Sigma</td><td>M7506</td><td></td></tr><tr><td>Filter paper</td><td>Whatman</td><td>1093 126</td><td>Student grade. This speceific variety is not necessary.</td></tr><tr><td>Silica Gel 60</td><td>EMD</td><td>1.11567.9026</td><td>Particle size 0.040-0.063</td></tr></tbody></table>

metal-free synthesis of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups and scaffolds. Traditional methods for the preparation of ynones are associated with drawbacks including harsh conditions, multiple purification steps, and the presence of unwanted byproducts. An alternative method for the straightforward preparation of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts is described herein. The adoption of organotrifluoroborate salts as an alternative to organometallic reagents for the formation of new carbon-carbon bonds has a number of advantages. Potassium organotrifluoroborate salts are shelf stable, have good functional group tolerance, low toxicity, and a wide variety are straightforward to prepare. The title reaction proceeds rapidly at ambient temperature in the presence of a Lewis acid without the exclusion of air and moisture. Fair to excellent yields may be obtained via reaction of various aryl and alkyl acid chlorides with alkynyltrifluoroborate salts in the presence of boron trichloride.

Anfängliche Bemühungen wurden um die Herstellung von Inon 1a von Phenylacetylen Trifluoroborat S1 und Benzoylchlorid (Figur 1) ausgerichtet. In Tabelle 1 sind die Optimierungs Schritten einschließlich Screening verschiedener Lewis-Säuren, Lösungsmitteln, sowie Prüfung der Wirkung von Wasser auf die Reaktion . Als nächstes wurde der Umfang der Reaktion durch Vorlage Phenylacetylen Trifluoroborat den optimierten Bedingungen in der Gegenwart einer Vielzahl von Carbonsäurechloriden (Figur 2) untersucht worden. Modest bis ausgezeichneten Ausbeuten in Abhängigkeit von der Art des Säurechlorids Substrat erhalten werden. Der Umfang der Reaktion wurde weiter durch die Erstellung mehrerer zusätzlicher Beispiele alkynyltrifluoroborate Salze bewertet. Abbildung 3 zeigt ausgewählte Beispiele anderer alkynyltrifluoroborate Salze, die bei der Herstellung von Inonen unter den entwickelten Bedingungen eingesetzt werden können. Derivate von Phenylacetylene Trifluorborat mit elektronenspendende Substituenten lieferte die entsprechenden Inon Produkte in guten bis hervorragenden Ausbeuten, während aliphatische Derivate von alkynyltrifluoroborate Salze etwas weniger reaktiv BIETEN mäßigen Ausbeuten erwiesen. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52401/52401fig1highres.jpg" /> Abbildung 1: Herstellung von Inon 1a von Phenylacetylen Trifluoroborat S1 und Benzoylchlorid Schema, welches die Bedingungen für die Herstellung von Inon 1a einschließlich der Bildung des reaktionsfähigen Zwischen dichlorboran.. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/52401/52401fig2highres.jpg" /> Abbildung 2:. Vertreter 1 H-NMR-Spektrum von Inon 1a Chemische Verschiebungen und relative Integrationen von charakteristischen Protonen sind beschriftet. Fig. 3: Repräsentative 13 C-NMR-Spektrum Inon 1a Chemische Verschiebungen charakteristischer Kohlen sind markiert. <img alt="4" src="/files/ftp_upload/52401/52401fig4highres.jpg" /> Abb. 4: Vertreter HRMS Spektrum der über Atmosphärendruck-Chemische Ionisation erhalten Inon 1a Die gemessenen m / z-Wert der [M + H] + -Ionen wird berichtet. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/52401/52401fig5highres.jpg" /> Abbildung 5: Die Reaktionen der phenylacetylenetrifluoroborate Salz S1 mit Acylchloriden Strukturen und Renditen für Produkte durch Variation der Identität produziert.des Säurechlorid-Ausgangsmaterial dargestellt. Die Reaktionen wurden mit 1 Äquivalent des Säurechlorid, 1,5 Äquivalente Kalium phenylacetylenetrifluoroborate S1, und 1,5 Äquivalente Bortrichlorid laufen. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/52401/52401fig6highres.jpg" /> Fig. 6: Die Reaktionen verschiedener alkynyltrifluoroborates mit Acylchloriden Strukturen und Ausbeuten von Produkten durch Variieren der Identität des alkynyltrifluoroborate Ausgangsmaterial hergestellt werden, veranschaulicht. Die Reaktionen wurden mit 1 Äquivalent des Säurechlorid, 2,5 Äquiv Kalium Organotrifluorborat Salz und 2,5 Äquiv Bortrichlorid laufen. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Eintrag </td><td> Lewis-Säure- </td><td> Lewis-Säure (val) </td><td> Bedingungen </td><td> Ausbeute (%) </td></tr><tr><td> 1 b &lt;/ Sup&gt; </td><td> SiO 2 </td><td> 16,5 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> SiCl 4 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> Spur </td></tr><tr><td> 3 </td><td> BF 3 · OEt 2 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> Spur </td></tr><tr><td> 4 b </td><td> FeCl 3 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 24 </td></tr><tr><td> 5c </td><td> AlCl 3 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 62 </td></tr><tr><td> 6 d </td><td> AlCl 3 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 66 </td></tr><tr><td> 7 e </td><td> AlCl 3 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 60 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> AlCl 3 </sub&gt; </td><td> 1 </td><td> THF </td><td> Spur </td></tr><tr><td> 9 </td><td> AlCl 3 </td><td> 1 </td><td> Toluol </td><td> Spur </td></tr><tr><td> 10 </td><td> AlCl 3 </td><td> 2 </td><td> ClCH 2 CH 2 Cl </td><td> 33 </td></tr><tr><td> 11 </td><td> AlCl 3 </td><td> 1 </td><td> DMSO </td><td> Spur </td></tr><tr><td> 12 </td><td> AlCl 3 </td><td> 2 </td><td> Acetonitril </td><td> Spur </td></tr><tr><td> 13 </td><td> AlCl 3 · 6H 2 O </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 14 b </td><td> BCl 3 </td><td> 1.5 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 67 </td></tr><tr><td> 15 </td><td> BBr3 </td><td> 1 </td><td> CH 2 Cl 2 </td><td> 20 </td></tr></tbody></table><strong&gt; Tabelle 1:. Die Optimierung der Bedingungen für die Herstellung von Inon 1a mit einer Ausbeute von Produkt 1a bei Variation der Reaktionsbedingungen und Lewis-Säure-Katalysator. Ein Die Reaktionen wurden mit 1 Äquivalent Benzoylchlorid und 1 Äquivalent Kalium phenylacetylenetrifluoroborate S1 ausgeführt. B 1,5 Äquivalente S1. C Wasserfreie Bedingungen. D Die Reaktion wurde in nicht-getrockneten Glaswaren an der Luft durchgeführt. E Wasserfreie Bedingungen + 1 ul Wasser.

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Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts

The goal of this manuscript is to demonstrate a straightforward method for the preparation of ynones from acyl chloride and potassium alkynyltrifluoroborate salt starting materials. The one-pot reaction proceeds rapidly in the presence of boron trichloride without exclusion of air and moisture.

Metallfreie Synthese von Inonen von Acylchloriden und Kalium Alkynyltrifluoroborate Salze

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups ...

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Organic Chemistry

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Carboxylic Acid Derivatives

Alkynes

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11.1K Aufrufe.  University of Ontario Institute of Technology. The goal of this manuscript is to demonstrate a straightforward method for the preparation of ynones from acyl chloride and potassium alkynyltrifluoroborate salt starting materials. The one-pot reaction proceeds rapidly in the presence of boron trichloride without exclusion of air and moisture.

Serie: Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts

Synthesis of Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates for the Application of Generating Cyanocarbenes

The procedures described in this article involve the synthesis and isolation of hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) and their subsequent reactions with azides to form cyanocarbene intermediates. The synthesis of hypervalent iodonium alkynyl triflates can be facile, but difficulties stem from their isolation and reactivity. In particular, the necessity to use filtration under inert atmosphere at -45 &deg;C for some HIATs requires special care and equipment. Once isolated, the compounds can be stored and used in reactions with azides to form cyanocarbene intermediates. 
The evidence for cyanocarbene generation is shown by visible extrusion of dinitrogen as well as the characterization of products that occur from O-H insertion, sulfoxide complexation, and cyclopropanation. A side reaction of the cyanocarbene formation is the generation of a vinylidene-carbene and the conditions to control this process are discussed. There is also potential to form a hypervalent iodonium alkenyl triflate and the means of isolation and control of its generation are provided. The O-H insertion reaction involves using a HIAT, sodium azide or tetrabutylammonium azide, and methanol as solvent/substrate. The sulfoxide complexation reaction uses a HIAT, sodium azide or tetrabutylammonium azide, and dimethyl sulfoxide as solvent. The cyclopropanations can be performed with or without the use of solvent. The azide source must be tetrabutylammonium azide and the substrate shown is styrene.

Herein is described the synthesis, isolation, and reactions of hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) with azides to generate cyanocarbenes. The procedures will involve air-sensitive and cryogen techniques, including cold filtration under an inert atmosphere. Handling and safety of the synthesized compounds will also be discussed.

Synthese von hypervalenten Iodonium Alkinyl triflaten für die Anwendung der Gene Cyanocarbenes

The procedures described in this article involve the synthesis and isolation of hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) and their subsequent ...

Forschung

Chemie

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of trifluoromethoxylated aromatic compounds remains a formidable challenge in organic synthesis. Conventional approaches often suffer from poor substrate scope, or require use of highly toxic, difficult-to-handle, and/or thermally labile reagents. Herein, we report a user-friendly protocol for the synthesis of methyl 4-acetamido-3-(trifluoromethoxy)benzoate using 1-trifluoromethyl-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (Togni reagent II). Treating methyl 4-(N-hydroxyacetamido)benzoate (1a) with Togni reagent II in the presence of a catalytic amount of cesium carbonate (Cs2CO3) in chloroform at RT afforded methyl 4-(N-(trifluoromethoxy)acetamido)benzoate (2a). This intermediate was then converted to the final product methyl 4-acetamido-3-(trifluoromethoxy)benzoate (3a) in nitromethane at 120 &#176;C. This procedure is general and can be applied to the synthesis of a broad spectrum of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives, which could serve as useful synthetic building blocks for the discovery and development of new pharmaceuticals, agrochemicals, and functional materials.

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

An operationally simple procedure for the synthesis of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives via a two-step sequence of O-trifluoromethylation of N-aryl-N-hydroxyacetamide followed by thermally induced intramolecular OCF3-migration is reported.

Protokoll für die Synthese von<em&gt; Ortho</em&gt; -trifluoromethoxylated Anilin-Derivate

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of ...

A Two-Step Protocol for Umpolung Functionalization of Ketones Via Enolonium Species

&#945;-Functionalization of ketones via umpolung of enolates by hypervalent iodine reagents is an important concept in synthetic organic chemistry. Recently, we have developed a two-step strategy for ketone enolate umpolung that has enabled the development of methods for chlorination, azidation, and amination using azoles. In addition, we have developed C-C bond&#8211;forming arylation and allylation reactions. At the heart of these methods is the preparation of the intermediate and highly reactive enolonium species prior to addition of a reactive nucleophile. This strategy is thus reminiscent of the preparation and use of metal enolates in classical synthetic chemistry. This strategy allows the use of nucleophiles that would otherwise be incompatible with the strongly oxidizing hypervalent iodine reagents. In this paper we present a detailed protocol for chlorination, azidation, N-heteroarylation, arylation, and allylation. The products include motifs prevalent in medicinally active products. This article will greatly assist others in using these methods.

A two step one-pot protocol for the umpolung of ketone enolates to enolonium species and addition of a nucleophile to the &#945;-position is described. Nucleophiles include chloride, azide, azoles, allyl-silanes, and aromatic compounds.

Ein zweistufiges Protokoll für die Umpolung Funktionalisierung von Ketonen über Enolonium Arten

&#945;-Functionalization of ketones via umpolung of enolates by hypervalent iodine reagents is an important concept in synthetic organic chemistry. ...

Application of Elemental Lanthanides in the Selective C-F Activation of Trifluoromethylated Benzofulvenes Providing Access to Various Difluoroalkenes

The selective activation of one carbon-fluorine bond in polyfluorinated aromatic molecules or in trifluoromethyl-containing substrates offers the possibility of accessing unique fluorine-containing molecules, which are difficult to obtain by other synthetic pathways. Among various metals, which can undergo C-F activation, lanthanides (Ln) are good candidates as they form strong Ln-F bonds. Lanthanide metals are strong reducing agents with a redox potential Ln3+/Ln&#160;of approximately -2.3 V, which is comparable to the value of the Mg2+/Mg&#160;redox couple. In addition, lanthanide metals display a promising functional group tolerance and their reactivity can vary along the lanthanide series, making them suitable reagents for fine-tuning reaction conditions in organic and organometallic transformations. However, due to their oxophilicity, lanthanides react readily with oxygen and water and therefore require special conditions for storage, handling, preparation, and activation. These factors have limited a more widespread use in organic synthesis. We herein present how dysprosium metal - and by analogy all lanthanide metals - can be freshly prepared under anhydrous conditions using glovebox and Schlenk techniques. The freshly filed metal, in combination with aluminum chloride, initiates the selective C-F activation in trifluoromethylated benzofulvenes. The resulting reaction intermediates react with nitroalkenes to obtain a new family of difluoroalkenes.

This protocol describes the preparation of elemental lanthanides under inert atmosphere and their application in a selective C-F activation process involving trifluoromethylated benzofulvenes.

Anwendung der elementaren Lanthanoide bei der selektiven C-F-Aktivierung von Trifluormethylierten Benzofulvenes bietet Zugang zu verschiedenen Difluoroalkenes

The selective activation of one carbon-fluorine bond in polyfluorinated aromatic molecules or in trifluoromethyl-containing substrates offers the ...

Chemoselective Preparation of 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes, and 1,1,2-Triiodoalkenes Based on the Oxidative Iodination of Terminal Alkynes

We present the chemoselective synthesis of 1-(iodoethynyl)-4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, and 1-methyl-4-(1,2,2-triiodovinyl)benzene as representative examples for the practical chemoselective preparation of 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes from the chemoselective iodination of terminal alkynes mediated by hypervalent-iodine reagents. The chemoselectivity was confirmed by using p-tolylethyne as a model substrate to screen a variety of iodine sources and/or the hypervalent-iodine reagents. A combination of tetrabutylammonium iodide (TBAI) and (diacetoxyiodo)benzene (PIDA) selectively generates 1-iodoalkynes, while a combination of KI and PIDA generates 1,2-diiodoalkenes. A one-pot synthesis based on both TBAI-PIDA and KI-PIDA yields the corresponding 1,1,2-triiodoalkenes. These protocols were subsequently applied to the synthesis of synthetically important aromatic and aliphatic 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes, which were obtained in good yield with excellent chemoselectivity.

Herein, detailed protocols for the oxidative iodination of terminal alkynes using hypervalent-iodine reagents are presented, which chemoselectively afford 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes.

Chemische Herstellung von 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes und 1,1,2-Triiodoalkenes basierend auf den oxidativen Jodierung von Terminal Alkinen

We present the chemoselective synthesis of 1-(iodoethynyl)-4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, and ...

Isolating Free Carbenes, their Mixed Dimers and Organic Radicals

Protocols for the isolation of the commonly employed cyclic (alkyl)(amino) carbene (CAAC) and N-heterocyclic carbene (NHC) are reported. Furthermore, the synthesis of their mixed CAAC&#8211;NHC &#8220;Wanzlick&#8221; dimer and the synthesis of the related stable organic &#8220;olefin&#8221; radical are presented. The main goal of this manuscript is to give a detailed and general protocol for the synthetic chemist of any skill level on how to prepare free heterocyclic carbenes by deprotonation using filter cannulas. Due to the air-sensitivity of the synthesized compounds, all experiments are performed under inert atmosphere using either Schlenk technique or a dinitrogen filled glovebox. Controlling Wanzlick&#8217;s equilibrium (i.e., the dimerization of free carbenes), is a crucial requirement for the application of free carbenes in coordination chemistry or organic synthesis. Thus, we elaborate on the specific electronic and steric requirements favoring the formation of dimers, heterodimers, or monomers. We will show how proton catalysis allows for the formation of dimers, and how the electronic structure of carbenes and their dimers affects the reactivity with either moisture or air. The structural identity of the reported compounds is discussed based on their NMR spectra.

We present protocols for the isolation of stable heterocyclic carbenes. The synthesis of a cyclic (alkyl)(amino) carbene (CAAC) and an N-heterocyclic carbene (NHC) is demonstrated using filter cannulas and Schlenk technique. We furthermore present the synthesis of the related oxygen-sensitive, electron-rich mixed &#8220;Wanzlick dimer&#8221; and the reduced stable organic radical.

Kostenlose Carbene, gemischte Dimere und organische Radikale zu isolieren

Protocols for the isolation of the commonly employed cyclic (alkyl)(amino) carbene (CAAC) and N-heterocyclic carbene (NHC) are reported. Furthermore, the ...

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 ...

Acidity of 1-Alkynes

<h4></h4>
The acidic strength of hydrocarbons follows the order: Alkynes &#62; Alkenes &#62; Alkanes. The strength of an acid is commonly expressed in units of pKa &#8212; the lower the pKa, the stronger the acid. Among the hydrocarbons, terminal alkynes have lower pKa values and are, therefore, more acidic. For example, the pKa values for ethane, ethene, and acetylene are 51, 44, and 25, respectively, as shown here.
<table style="margin-left: auto; margin-right: auto;">
	<tbody style="border: 1px solid black;">
		<tr>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure1left" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_1_left.svg" style="text-align: center; height: 75px;" /> 
			Ethane 
			(pKa&#160;= 51)</td>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure1middle" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_1_Middle.svg" style="text-align: center; height: 50px;" /> 
			 
			Ethene 
			(pKa&#160;= 44)</td>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;">
			
			<img alt="Figure1right" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_1_Right.svg" style="text-align: center; height: 20px;" /> 
			 
			&#160;
			Ethyne 
			(pKa&#160;= 25)
			</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
With a pKa difference of 26 units, acetylene is 1026 times more acidic than ethane. Similarly, a difference of 19 pKa units makes it 1019 times stronger than ethene.
<h4>Hybridization effect</h4>
The pronounced increase in the acidity of terminal alkynes relative to the other hydrocarbons can be explained by considering the stability of the corresponding carbanions formed by deprotonation. Note that, in the nomenclature of organic compounds, the suffix &#34;-ide&#34; indicates that the molecule is a negatively charged ion.
<table style="margin-left: auto; margin-right: auto;">
	<tbody style="border: 1px solid black;">
		<tr>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure2top" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_2_top.svg" style="text-align: center; height: 80px;" /> 
			ethanide&#160;(an alkyl anion) 
			sp3&#160;lone pair, 25% &#8220;s&#8221; character</td>
		</tr>
		<tr>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure2middle" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_2_middle.svg" style="text-align: center; height: 60px;" /> 
			ethenide&#160;(a vinylic anion) 
			sp2&#160;lone pair, 33% &#8220;s&#8221; character</td>
		</tr>
		<tr>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure2bottom" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_2_bottom.svg" style="text-align: center; height: 40px;" /> 
			acetylide&#160;(an acetylenic anion) 
			sp&#160;lone pair, 50% &#8220;s&#8221; character</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
The stability of the carbanion depends on the nature of the hybridized orbital occupied by the lone pair of electrons. As shown above, in ethane&#160;the lone pair resides in an sp3 orbital, while in ethene&#160;it occupies the sp2 orbital and an sp orbital in the case of acetylene. The sp3, sp2, and sp orbitals have 25%, 33%, and 50% &#34;s&#34; character, respectively. Since &#34;s&#34; orbitals are closer to the positively charged nucleus, a hybrid orbital with a higher &#34;s&#34; character will effectively stabilize the negative charge. Thus, the acetylide ions will be the most stable and readily formed in the presence of a suitable base.
<h4>Choosing a suitable base</h4>
In general, for a base to deprotonate an acid, the pKa of the base&#39;s conjugate acid must be at least 10 pKa units greater than that of the acid.
<img alt="Figure3" src="/files/ftp_upload/11833/11833_Figure_3v2.svg" style="text-align: center; height: 80px;" />
Terminal alkynes have a pKa of 25. Therefore, an appropriate base would be one where the conjugate acid has a pKa that is at least 35. Recall that for an acid-base reaction, the equilibrium favors the formation of weaker acids and bases from stronger acids and bases.
stronger acids + stronger bases <img alt="arrow" src="/files/ftp_upload/11833/arrow.png" style="text-align: center; height: 13px;" />weaker acids + weaker bases
With sodium amide as the base, terminal alkynes form sodium acetylide and ammonia as the conjugate acid. Since the pKa of ammonia is greater than 25, the equilibrium favors the formation of sodium acetylide, making sodium amide a strong enough base for the deprotonation reaction.
<img alt="Figure4" src="/files/ftp_upload/11833/11833_Figure_4.svg" style="text-align: center; height: 100px;" />
Apart from sodium amide, sodium hydride, butyllithium, and lithium diisopropylamide (LDA) are other commonly used bases to form acetylide ions.
<table style="margin-left: auto; margin-right: auto;">
	<tbody style="border: 1px solid black;">
		<tr>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;">
			<img alt="Figure5left" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_5_left.svg" style="height: 25px;" />
			Sodium hydride
			</td>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure5middle" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_5_middle.svg" style="text-align: center; height: 60px;" /> 
			Butyllithium (n-BuLi)</td>
			<td style="border-style: solid; border-color: black; color: black; text-align: center;"><img alt="Figure5right" src="/files/ftp_upload/11833/11833_PT_Figure_5_right.svg" style="text-align: center; height: 60px;" /> 
			Lithium diisopropylamide (LDA)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
In the presence of sodium hydroxide as the base, terminal alkynes form sodium acetylide and water as the conjugate acid. However, since the pKa of water is less than 25, the equilibrium favors the reactants. Therefore, sodium hydroxide is not a suitable base to form acetylide ions.
<img alt="Figure6" src="/files/ftp_upload/11833/11833_Figure_6.svg" style="text-align: center; height: 110px;" />
<h4>Synthesis of organometallic reagents </h4>
The relative acidity of terminal alkynes finds application in the synthesis of organometallic compounds when treated with Grignard or organolithium reagents. These are examples of transmetalation reactions involving the transfer of a metal atom from one carbon to another, thereby forming new metal&#8211;carbon bonds. However, they can also be interpreted as acid&#8211;base reactions that favor the formation of weaker acids and bases.
<img alt="Figure7top" src="/files/ftp_upload/11833/11833_Figure_7v3.svg" style="text-align: center; height: 225px;" />
<div></div>

Acidity of Terminal Alkynes: Formation of Acetylide Anions

Säuregehalt von 1-Alkinen


The acidic strength of hydrocarbons follows the order: Alkynes &#62; Alkenes &#62; Alkanes. The strength of an acid is commonly expressed in units of pKa ...

Lehre

Organische Chemie

Alkine

SCHLÜSSELBEGRIFFE UND KONZEPTE

Preparation of Alkynes: Alkylation Reaction

<h4>Introduction</h4>
Alkylation of terminal alkynes with primary alkyl halides in the presence of a strong base like sodium amide is one of the common methods for the synthesis of longer carbon-chain alkynes. For example, treatment of 1-propyne with sodium amide followed by reaction with ethyl bromide yields 2-pentyne.
<img alt="Alkyne alkylation reaction using NaNH2 and ethyl bromide, chemical equation diagram." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_1.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure1">
The reaction takes place in two steps:
1. The first step is the deprotonation of the terminal alkyne by the strong base forming an acetylide ion.
<img alt="Alkyne ionization reaction equation NaNH2, diagram shows acetylene converting to acetylide ion." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_2.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure2">
2. The second step is a nucleophilic substitution reaction in which the acetylide ion reacts with the alkyl halide to form a new C–C bond.
<img alt="Organic reaction mechanism, Na+ and Br- ion exchange, illustrates chemical synthesis process." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_3.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure3">
<h4>Reaction Mechanism —SN2 pathway </h4>
Acetylide ions are strong bases and can also function as good nucleophiles. The substitution reaction follows an SN2 pathway where the nucleophilic acetylide ion attacks the electrophilic carbon of the primary alkyl halide from the backside.
<img alt="Nucleophilic substitution reaction mechanism diagram with alkynes, NaBr formation, chemical process." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_4.svg" style="text-align: center; height: 250px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure4">
Since this is a concerted process, the nucleophilic attack and the departure of the leaving group takes place simultaneously to form the product with an inverted stereochemistry at the reaction center.
The reaction works best with unhindered alkyl halides like methyl halide and other primary halides. With secondary and tertiary alkyl halides, acetylide ions act as strong bases, in which case E2 elimination is the preferred pathway.
<h4>Application in organic synthesis </h4>
Alkylation of simple terminal alkynes is a useful method to extend the length of the carbon chain. Acetylene, a terminal alkyne, can be converted to a higher internal alkyne by repeated alkylation as shown below:
<img alt="Alkyne chain elongation via NaNH₂, CH₃Br; reaction equation diagram for organic synthesis." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_5.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure5">

Herstellung von Alkinen: Alkylierungsreaktion

Introduction
Alkylation of terminal alkynes with primary alkyl halides in the presence of a strong base like sodium amide is one of the common methods for ...

Preparation of Alkynes: Dehydrohalogenation

<h4>Introduction</h4>
Alkynes can be prepared by dehydrohalogenation of vicinal or geminal dihalides in the presence of a strong base like sodium amide in liquid ammonia. The reaction proceeds with the loss of two equivalents of hydrogen halide (HX) via two successive E2 elimination reactions.
<img alt="Chemical reaction diagram, alkyne synthesis, 2NaNH2/NH3, hydrogen elimination, organic chemistry." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_1.svg" style="text-align: center; height: 200px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure1">
<h4>Reaction Mechanism – E2 pathway</h4>
Vicinal dihalides
In the first elimination step, the strong base abstracts the proton from the dihalide that is oriented anti to the leaving group. Since E2 reactions follow a concerted pathway, the abstraction of a proton and departure of the halide leaving group occur simultaneously to form a haloalkene.
<img alt="Birch reduction mechanism diagram, showing electron flow in organic compound reaction." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_2.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure2">
In the second elimination reaction, another equivalent of the strong base reacts with the haloalkene in a similar fashion to give the desired alkyne.
<img alt="Elimination reaction mechanism diagram, E2 mechanism, showing alkene formation from alkyl halide." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_3.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure3">
Geminal dihalides
Likewise, geminal dihalides, when treated with two equivalents of a sodium amide, undergo double dehydrohalogenation to give alkynes.
<img alt="Alkyne formation reaction; sodium amide abstracting proton; chemical equation diagram; synthesis method." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_4.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure4">
<img alt="Chemical reaction mechanism, arrow-pushing diagram, alkyne formation using sodium amide." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_5.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure5">
Terminal dihalides 
Dehydrohalogenation of terminal dihalides yields terminal alkynes as the final product. In the presence of a strong base like sodium amide, terminal alkynes get converted to acetylide ions. In such cases, a third equivalent of the base is required to complete the dehydrohalogenation of the remaining haloalkene.
<img alt="Hofmann elimination reaction; chemical equations diagram; synthesis process using NaNH2; alkyne formation." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_6.svg" style="text-align: center; height: 70px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure6">
Protonation of the acetylide ions with water or an aqueous acid completes the reaction.
<img alt="Organic reaction mechanism with sodium acetylide, water; diagram illustrating nucleophilic attack." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_7.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure7">
<h4>Application in Organic Synthesis</h4>
Dehydrohalogenation of vicinal dihalides is a useful intermediate step in the conversion of alkenes to alkynes. For example, chlorination of 1-propene gives 1,2-dichloropropane – a vicinal dihalide, which upon double dehydrohalogenation yields 1-propyne.
<img alt="Alkene to alkyne conversion diagram; chemical reaction mechanism, dichlorination, dehydrohalogenation." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_8.svg" style="text-align: center; height: 60px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure8">
Similarly, alkynes can also be synthesized from ketones via dehydrohalogenation of geminal dihalides. For example, treatment of acetone with phosphorous pentachloride yields 2,2-dichloropropane – a geminal dihalide, which undergoes double dehydrohalogenation to give 1-propyne.
<img alt="Organic synthesis mechanism; ketone to alkyne via substitution and elimination; chemical reaction diagram." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_9.svg" style="text-align: center; height: 80px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure9">

Herstellung von Alkinen: Dehydrohalogenierung

Introduction
Alkynes can be prepared by dehydrohalogenation of vicinal or geminal dihalides in the presence of a strong base like sodium amide in liquid ...