Retropinacol תגובות צימוד / חוצת pinacol - גישה קטליטי לdiols 1,2-הסימטרי

Summary

חשבון חדש לסינתזה של 1,2-diols הסימטרי המבוסס על מנגנון צימוד retropinacol / pinacol הצולב מתואר. בשל הביצוע קטליטי של התגובה הזו שיפור ניכר בהשוואה לזיווגי pinacol הצולבת קונבנציונליים מושגת.

Abstract

1,2-diols הסימטרי כמעט נגיש על ידי תהליכי צימוד pinacol רדוקטיבי. ביצוע מוצלח של שינוי כזה חייב הכרה ברורה והבחנה קפדנית של שתי תרכובות דומות קרבוניל (אלדהידים → 1,2-diols או קטונים המשניים → 1,2-diols שיישונים). כוונון עדין זה הוא עדיין אתגר ובעיה לא פתורה עבור כימאי אורגני. קיימים מספר דיווחים על ביצוע מוצלח של השינוי הזה, אבל הם לא יכולים להכליל. במסמך זה אנו מתארים תהליך קטליטי ישיר pinacol צימוד שממשיך דרך רצף צימוד retropinacol / pinacol צולב. לפיכך, ניתן לגשת 1,2-diols להחליף סימטרי עם תשואות כמעט כמותית באמצעות ביצועים תפעולי פשוטים בתנאים מתונים מאוד. טכניקות מלאכותיות, כגון טכניקות מזרק משאבה או תוספות מאוחרות של מגיבים אינן נחוצות. ההליך שאנו מתארים מספק גישה מהירה מאוד למוצרי pinacol הצולב (1,2-diols, diols vicinal). הארכה נוספת של התהליך החדש הזה, למשל ביצועי enantioselective יכולה לספק כלי שימושי מאוד לסינתזה של 1,2-diols כיראליות הסימטרי.

Introduction

תגובת צימוד pinacol היא שיטה כללית ונפוצה להכנת diols הסימטרי vicinal (1,2-diols, pinacols). לסקירות מקיפות בתחום זה רואה אזכור ¹ Hirao, צ'אטרג'י וג'ושי ^2, לאדיפו ^3, וGansäuer ^ו4 בלום. בניגוד לכך, רק כמה דיווחים שפורסמו להתייחס מימוש יעיל של תגובות צימוד pinacol הצולב להניב 1,2-diols המקביל הסימטרי (טיטניום (IV) כלוריד / מנגן ^5, סמריום (II) יודיד ^6, מגנזיום / Trimethylchlorosilane ^7, ונדיום (ב ') ^8, זירקוניום / פח ^9, ואיטרביום ^10). לפיכך, תגובת צימוד pinacol הצולבת מולקולאריים עדיין אתגר גדול בכימיה אורגנית, בעיקר הביצוע הקטליטית של השינוי הזה.

היווצרות של מוצרי צימוד צולבים היא kinetically disfavoredבתנאים של צימוד pinacol קלאסי. כדי להשיג כמות מספקת של המוצר הסימטרי עיכב תוספת של תרכובת קרבוניל אחת אפשרית. קיימים כמה דוגמאות שמפתחות את המושג הזה, אבל הם מבוססים על כמה מניפולציות ניסוי ספציפיות, ולכן לא ניתן להכליל. בנוסף, העודף הנדרש של תרכובת קרבוניל אחד בשינויים הללו הביא להפרדה מייגע של תערובת מוצר מורכבת ^11. חלופי למטרה זו מיוצגת על ידי precomplexation של מגיב אחד עיבוד כמויות equimolar של מגיב נוסף לפי צורך.

דוגמאות שונות של תגובת pinacol הפיכה תוארו ^12. אלה מובילים לתמורה שתנאים כאלה יכולים להיות נקודת התחלה אופטימלית לסינתזה הבררנית של מוצרי צימוד צולבים. מאז מתכת נמוכה ערכית, כמו גם מינים רדיקליים תגובתי נוצר בו זמנית באתר, Diols הסימטרי יכול להיווצר אך ורק בנוכחות מגיב קרבוניל מתאים. למיטב ידיעתנו שיטה כזו לא דווחה קודם לכן (Porta et al. תאר מחשוף pinacol להשוות וצימוד לאחר מכן על ידי הפריסה נוספת של כמויות stoichiometric של AIBN (2,2 '--BIS-isobutyronitrile אזו) כדי ליצור רדיקלים חובה) ^13.

במסמך פרוטוקול דמיינו המספק גישה מהירה ופשוטה למבצעי 1,2-diols הסימטרי. מוצרי pinacol הסימטריים הם בעיקר נגישים בתשואות מצוינות (> 95%). מוצרים באופן סימטרי pinacol לא רצויים לא נצפו. המתודולוגיה pinacol הצולבת חדשה זו מבוססת על רצף צימוד retropinacol / pinacol צולב. זה יהיה הפגין בדברים הבאים על ידי תגובות נציג benzopinacole (1,1,2,2-tetraphenyl-1 ,2-ethanediol, 1) עם 2-ethylbutyraldehyde (בסדרת אלדהיד) וwdiethylketone ה-i (בסדרת הקטון).

Protocol

1. הכנה של טיטניום (IV) פתרון -butoxide/Triethylchlorosilane טרט

1. ממיסים 400 מ"ג (400 μl) טיטניום (IV) טרט-butoxide (1 mmol) ב10 מיליליטר של dichloromethane היבשה. הוסף 150 מ"ג (170 μl) triethylchlorosilane (1 mmol) לפתרון זה ב RT. 1 מיליליטר של dichloromethane-פתרון זה מכיל 0.1 מילימול טיטניום (IV) טרט-butoxide ו0.1 מילימול triethylchlorosilane.

2. Pinacol תגובה של Tetraphenyl-1 ,2-ethanediol (1) עם 2-Ethylbutyraldehyde

1. לפתור 366 מ"ג tetraphenyl-1 ,2-ethanediol (1, 1 mmol) ו300 מ"ג (370 μl) של טרי מזוקק 2-ethylbutyraldehyde (3 מילימול) ב 3 מיליליטר dichloromethane היבשה.
2. הוסף 0.5 מיליליטר של טיטניום שהוכן בנפרד (IV) טרט -butoxide/triethylchlorosilane פתרון (0.05 מילימול).
3. מערבבים את התערובת וכתוצאה מכך על RT בצינור תגובה אטום.
4. Confirm התגובה הושלמה על ידי כרומטוגרפיה שכבה דקה (eluent: הקסאן / אצטון - 9/1) על צלחות TLC סיליקה ג'ל (60 F254). סוף התגובה הוא הגיע בתקופה שבה tetraphenyl-1 ,2-ethanediol 1 כבר לא יכול להיות מזוהה (~ שעות 12). RF-הערך של המוצר הוא 0.3 ^14.
5. לדלל את תערובת תגובה וכתוצאה מכך עם 50 מיליליטר של dichloromethane.
6. שטוף את תערובת תגובה בדילול מלא ברציפות על ידי 20 מיליליטר רווי אמוניום כלוריד מימיים ופתרונן פחמה מימן נתרן במשפך separatory.
7. לבודד את השכבה האורגנית על ידי משפך separatory.
8. ייבש את השכבה האורגנית על ידי ערבוב על מגנזיום סולפט היבש.
9. תסנין ההשעיה על ידי מסנן נייר מחורצים ולאסוף filtrates.
10. הסר dichloromethane מהתסנין בחלל ריק ב40 מעלות צלזיוס באמצעות מאייד סיבובי (10-30 מ"מ כספית). אידוי של ממסים יחייב 20 דקות.
11. לטהר את השאריות שנותרועל ידי כרומטוגרפיה עמודת הבזק דרך עמודה של סיליקה ג'ל (מ"מ .035-0.070, ACROS) עם שיפוע של הקסאן / אצטון (החל מ19:01 ויורדים ל16:04) לרכוש 280 מ"ג 2F 1,2-דיאול (0.99 מילימול).
12. לאשר את זהותו של 2f 1,2-דיאול ידי ספקטרוסקופיה ¹ H בתהודה מגנטית הגרעינית (NMR) משתמשת CdCl ₃ ממס כ. לספקטרומטר 300 NMR MHz, ספקטרום NMR H ¹ של דיאול הוא כדלקמן: δ = 0.78 (t, 3H, J = 7.4 הרץ), 0.87 (t, 3H, J = 7.3 הרץ), 1.18-1.40 (מ ' , 4H), 1.75-1.81 (מ ', 1H), 1.91 (ים, 1H, OH), 3.12 (ים, 1H, OH), 4.68 (ד, ​​1H, J = 1.2 הרץ), 7.19-7.37 (מ', 6 שעות ), 7.44-7.46 (מ ', 2H), 7.61-7.63 (מ', 2H).

3. Pinacol תגובה של Tetraphenyl-1 ,2-ethanediol (1) עם Diethyl קטון

1. לפתור 366 מ"ג tetraphenyl-1 ,2-ethanediol (1, 1 mmol) ו345 מ"ג (423 μl) של קטון diethyl (4 מילימול) ב 3ML dichloromethane היבשה.
2. הוסף 1 מיליליטר של טיטניום שהוכן בנפרד (IV) פתרון טרט -butoxide/triethylchloro-silane (0.1 מילימול).
3. מערבבים את התערובת וכתוצאה מכך על RT בצינור תגובה אטום.
4. לאשר את התגובה היא להשלים על ידי כרומטוגרפיה שכבה דקה (eluent: הקסאן / אצטון, 9:01) על צלחות סיליקה ג'ל TLC (60 F254). סוף התגובה הוא הגיע בזמן, כאשר tetraphenyl-1 ,2-ethanediol 1 לא יכול להיות מזוהה (~ שעות 12). Rf של המוצר הוא 0.3 ^14.
5. לדלל את תערובת תגובה וכתוצאה מכך עם 50 מיליליטר של dichloromethane.
6. שטוף את תערובת תגובה בדילול מלא ברציפות על ידי 20 מיליליטר רווי אמוניום כלוריד מימיים ופתרון סודיום קרבונט במשפך separatory.
7. לבודד את השכבה האורגנית על ידי משפך separatory.
8. ייבש את השכבה האורגנית על ידי ערבוב על מגנזיום סולפט היבש.
9. תסנין ההשעיה על ידי fil נייר מחורציםter ולאסוף filtrates.
10. הסר dichloromethane בחלל ריק ב40 מעלות צלזיוס באמצעות מאייד סיבובי (10-30 מ"מ כספית). אידוי של מרכיבים נדיפים ידרוש 30 דקות.
11. לטהר את השאריות שנותרו על ידי כרומטוגרפיה עמודת הבזק דרך עמודה של סיליקה ג'ל (מ"מ .035-.070, ACROS) עם שיפוע של הקסאן / אצטון (החל מ19:01 ויורדת ל16:04) לרכוש 250 מ"ג של 1, 4F 2-דיאול (0.93 מילימול).
12. לוודא את זהותו של המוצר על ידי ספקטרוסקופיה ¹ H בתהודה מגנטית הגרעינית (NMR) משתמשת CdCl ₃ ממס כ. לספקטרומטר תמ"ג 300 MHz, ספקטרום NMR H ¹ של 4F דיאול הוא כדלקמן: δ = 0.92 (t, 6 שעות, J = 7.6 הרץ), 1.78 (מ ', 4H), 2.03 (ים, 1H, OH), 2.83 (ים, 1H, OH), 7.26-7.35 (מ ', 6 שעות), 7.69-7.71 (מ', 4H).

תוצאות

בתגובות של tetraphenyl-1 ,2-1 ethanediol ואצטון בנוכחותם של כמויות הקטליטית של טיטניום (IV), alkoxides צפינו היווצרות של 1,1-diphenyl-1 ,2-4 א דיאול ובה בעת היווצרות של benzophenone 3 (תכנית 1). 1,2-דיאול הסימטרי המקביל שהוקם על ידי צימוד pinacol תחרותי של אצטון לא זוהה. עם זאת, זמנ?...

Discussion

ירידה הכוללת בזמני תגובה ותשואות גבוהות יותר שנצפתה על ידי פריסה של תרכובות קרבוניל אלקטרון עשיר (השווה כניסה 3 עם 17, טבלת 1 או כניסה 19 עם 13, טבלת 2). בנוסף, בתגובות של קטונים עם מתמירים מגושמים ירידה בתשואות שנצפתה בתנאים דומים (השווה כניסה 12 עם 11, ?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.2-Dichloromethane	Sigma-Aldrich	319929
Titanium(IV)tert-butoxide	VWR International	200014-852
2-Ethylbutyraldehyde	Sigma-Aldrich	110094
Benzopinacol	Aldrich	B9807
Triethylchlorosilane	Aldrich	235067
hexane, certified ACS	Fisher scientific	H29220
acetone, certified ACS	ACROS	42324
Ammonium chloride	ACROS	19997
Sodium hydrogen carbonate	ACROS	12336
Magnesium sulphate	ACROS	41348
silica gel 60 F254 TLC plates	VWR International	1,057,140,001
silica gel, 0.035-0.070 for flash-chromatography	ACROS	240360300