JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

פרוטוקולים מפורטים ומורכבים מוצגים לסינתזה טיהור הבאים של ארבעה פלדיום N- קומפלקסים קרבן קרבן מ salz benzimidazolium. מתחמי נבדקו עבור פעילות קטליטי ב אריות ואת סוזוקי- Miyaura התגובות. עבור כל תגובה שנחקרה, לפחות אחד מארבעת הקומפלקסים הצליח לקטוע את התגובה.

Abstract

פרוטוקולים מפורטים ומורכבים מוצגים לסינתזה טיהור הבאים של ארבעה פלדיום N- קומפלקסים קרבן קרבן מ salz benzimidazolium. פרוטוקולים מפורטים וכלליים מוצגים גם לבדיקת הפעילות הקטליטית של קומפלקסים כאלה באריאלציה ותגובות צולבות של סוזוקי-מיאורה. תוצאות נציג מוצגים עבור הפעילות הקטליטית של ארבעת קומפלקסים ב arylation ואת סוג Suzuki-Miyaura התגובות. עבור כל אחת מהתגובות שנחקרו, לפחות אחד מארבעת הקומפלקסים הצליח בהצלחה את התגובה, וסייג אותם כמועמדים מבטיחים לקטליזה של תגובות רבות ליצירת פחמן-פחמן. הפרוטוקולים המוצגים הם כלליים מספיק כדי להיות מותאם לסינתזה, טיהור ובדיקת פעילות קטליטי של קומפלקסים חדשים פלדיום N- heterocyclic carbene.

Introduction

N- cerenes N (NHCs) משכו תשומת לב רבה, במיוחד ליכולתם לזרז תגובות חשובות כגון מטאזה, יצירת פוראן, פילמור, הידרוזילציה, הידרוגנציה, ארילאציה, צימוד צולב- Suzuki-Miyaura ו- Mizoroki-Heck 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 . NHCs יכול להיות מצמידים עם מתכות; כגון מתכת NHC קומפלקסים שימשו בהרחבה בתגובת מתכת- catalyzed תגובות כמו ligands עזר organocatalysts 12 , 13 , 14 , 15 , 16 . באופן כללי, הם יציבים באופן יוצא מן הכלל נגד אוויר, לחות וחום כתוצאה מאנרגיות הדיסוציאציה הגבוהות של קשרי תיאום פחמן-מתכות 17 .

הנה, פרוטוקולים עבור סינתזה בעבר טיהור של ארבעה מלחים benzimidazolium (תרכובות 1 - 4 ) ו פלדיום שלהם NHC קומפלקסים (תרכובות 5 - 8 , בהתאמה) מפורטים 18 . מלחים ומכלולים אופיינו בעבר בטכניקות שונות 18 . מאז תרכובות דומות משמשים קטליזה של Arylation ו Suzuki-Miyaura cross-coupling תגובות 9 , 10 , 11 , פרוטוקולים לבדיקת הפעילות הקטליטית של מתחמי ב arylation ותגובות סוזוקי- Miyaura הםבפירוט. חשוב לציין, פרוטוקולים לסינתזה, טיהור ובדיקת הפעילות הקטליטית של המתחם מוצגים באופן כללי מספיק כדי לאפשר הסתגלות קלה חדש NHC קומפלקסים פלדיום.

Protocol

זהירות: ממיסים נדיפים רבים משמשים כחלק מהפרוטוקולים המפורטים להלן כדי לבצע את כל הניסויים במנדף קטר עובד. ללבוש ציוד מגן אישי מתאים לאורך ולהתייעץ עם MSDS של כל מגיב לפני השימוש; הנה, מידע קצר ניתנה על ריאגנטים מסוכנים צעדים.

1. סינתזה וטיהור של מלחי בנזימידאזוליום (תרכובות 1-4)

  1. מהדק צינור 100 מ"ל Schlenk זקוף והניח בר stirrer, 1 mmol של benzimidazole, 1 מ"מ של אשלגן הידרוקסיד ו 60 מ"ל של אלכוהול אתילי כמו ממס לתוך זה.
    זהירות: אשלגן הידרוקסיד יכול להזיק. הימנע משימוש באבק והרחקתו מהמים.
    זהירות: אלכוהול אתילי הוא נדיף דליק. הרחיקו אותו מלהבות פתוחות או ממקורות ההצתה.
    הערה: סודיום hydroxide ניתן להשתמש אם הידרוקסיד אשלגן אינו זמין. להתייעץ הE MSDS של נתרן hydroxide לפני שתמשיך עם השינוי המוצע.
  2. מניחים את צינור Schlenk לתוך אמבט שמן לחימום אפילו בטוח של תערובת התגובה במהלך הצעדים הממריצים לבוא. צרף את הצינור כדי מעבה כדי למנוע אידוי ממס במהלך ערבוב. ודא כי זכוכית חלקים הולם משומנים מספיק מצויד היטב.
  3. מערבבים את תערובת התגובה ב 25 מעלות צלזיוס למשך 1 שעות כדי לאפשר פירוק מוחלט של כל מוצקים, כמו גם את שבירת הקשר חנקן מימן במולקולות benzimidazole.
    הערה: השימוש במעבה עבור צעד ערבוב זה אינו חיוני, אך מכיוון שיש להשתמש במעבה לצורך ריפלוקסינג ב שלב 1.5 להלן, זה יכול להיות נוח להגדיר את הקבל בשלב זה ולהשתמש בו בשני השלבים. אחרת, צעד זה יכול להתבצע על ידי איטום צינור Schlenk עם פקק משומן.
  4. לאחר 1 שעה, לנתק את צינור Schlenk מן הקבלן לאט להוסיף 1 mmol של הנבחר אRyl halide לתערובת.
    זהירות: ארידים הלידים הם irritants והוא יכול להזיק. עיין ב- MSDS הרלוונטיים לפני שתמשיך.
  5. חבר מחדש את צינור Schlenk אל הקבל ואת reflux התערובת על 78 מעלות צלזיוס (קרוב לנקודת רתיחה של אתיל אלכוהול) במשך 6 שעות כדי לאפשר את התגובה להגיע השלמה. תן לתערובת להתקרר עד 25 מעלות צלזיוס לאחר refluxing הוא סיים.
  6. לנתק את צינור Schlenk מן הקבלן ולהשתמש כמה מגבות נייר כדי לנגב את השומן מעל הפה של הצינור. לאחר מכן, לסנן את תערובת התגובה באמצעות משפך ומסנן נייר כדי להסיר את אשלגן כלורי משקע שנוצר במהלך התגובה. לאסוף את תסנין בכוס.
  7. מעבירים את התסנין, המכיל את המוצר N -alkylbenzimidazole, אל צינור Schlenk נקי. אטום את הצינור עם פקק משומן ולהסיר את הממס אלכוהול אתילי מסנן עם ואקום.
    הערה: עבור כל השלבים באינטגרל הפרוטוקולואקום, להשתמש ואקום של כוח מתון, כמו גם רעד קל ומתמשך של הצינור המצורפת ואקום.
  8. לאחר כל ממס הוא הוסר, unseal את הצינור Schlenk ומוסיפים 5 מ"ל של אתר diethyl לשטוף את המוצר N -alkylbenzimidazole שהושארו מאחור. בעדינות ללחוץ את הצינור כדי לבצע כביסה.
    1. לאחר הכביסה נעשה, להשתמש כמה מגבות נייר כדי לנגב את גריז את הפה של הצינור ו decant את האתר לתוך כוס. חזור על צעד זה כביסה כמה פעמים, הוספת 5 מ"ל של אתר diethyl ו decanting זה בכל פעם.
      זהירות: אתר Diethyl הוא נדיף דליק. הרחיקו אותו מלהבות פתוחות או ממקורות ההצתה.
      הערה: עבור כל השלבים כביסה בפרוטוקול, ממס אחר ניתן להשתמש אם זה: 1) אינו מגיב עם החומר נשטף, 2) לא להמיס את החומר נשטף, ו, 3) מתאדה בקלות.
  9. לאחר שלב הכביסה הסופי, חותם את צינור Schlenk עםפקק משומן ויבש את המוצר N -alkylbenzimidazole שטוף עם ואקום. לאחר ייבוש, יש להשתמש במגבות נייר כדי לנגב את השמן מעל הפה של הצינור ולאחר מכן להעביר את המוצר בקבוקון קטן לשימוש התגובה הבאה.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  10. מהדק צינור Schlenk נקי זקוף לגרש את האוויר בתוכו על ידי טיהור אותו עם ארגון גז. להציג את הגז מן הצד של הצינור ולשמור את הפה של הצינור unsealed במהלך תהליך זה. ארגון כבד יותר מהאוויר, כך שהוא יגרש את האוויר על ידי מילוי הצינור מלמטה למעלה. שמור לטיהור את הצינור עם ארגון תוך הוספת ריאגנטים בשלב הבא.
  11. לאט לאט מוסיפים בר Stirrer, 1 mmol של N -alkylbenzimidazole, 1 mmol של האליד אלקיד הנבחר ו 4 מ"ל של נטול מים N , N- dimethylformamide (DMF) כמו ממס על צינור Schlenk. לאחר כל ריאגנטים מתווספים, במהירות החותם את הפה של הצינורעם פקק משומן, ואז לאטום את זרועו על ידי סיבוב שסתום ולאחר מכן לכבות את גז ארגון.
    זהירות: Alkyl הלידים הם irritants והוא יכול להזיק. עיין ב- MSDS הרלוונטי לפני שתמשיך.
    זהירות: DMF הוא דליק. הרחיקו אותו מלהבות פתוחות או ממקורות ההצתה.
  12. מניחים את צינור Schlenk חתום לתוך אמבט שמן ומערבבים את תערובת התגובה ב 80 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות כדי לאפשר את התגובה להגיע השלמה.
    הערה: תגובה זו צריכה להתבצע באווירה אינרטי ולכן הצעדים הטיהור הנ"ל מעורבים ארגון צריך להיות במעקב בזהירות.
  13. לאחר 24 שעות, להסיר חלק ממיס DMF בתערובת עם ואקום; כ 1-2 דקות של אבק צריך להיות מספיק.
    הערה: אם רוצים, להסיר את כל ממיס DMF מן התערובת דמויי שומן אבל זה לא הכרחי.
  14. Unseal את הצינור Schlenk ולהוסיף 15 מ"ל של אתר diethyl. מערבבים את מיXture עד המוצר מלח benzimidazolium משקעים החוצה.
    הערה: אתר נפט ניתן להשתמש אם אתר diethyl אינו זמין. להתייעץ עם MSDS של אתר הנפט לפני שתמשיך עם השינוי המוצע.
  15. לאחר משקעים מתרחשת, להסיר את אתר diethyl בשיטת סינון מתאים.
    הערה: השתמשנו בצינור זכוכית מיוחד עם זרוע, מסנן פנימי שני קצוות פתוחים שאליו צינורות Schlenk ניתן לחבר; מאז הסיר על הצינור הזה ואת אלה על צינורות Schlenk יכול להיות קשור ואקום, זה צינור סינון מספק נוחות עצומה עבור: 1) סינון לאחר השלב צעד כמו גם את מדרגות כביסה לבוא, ו, 2) ייבוש לאחר הכביסה צעדים.
    1. אם משתמשים במשהו דומה, לצרף את צינור Schlenk מלא לקצה אחד של צינור סינון צינור Schlenk ריק לקצה השני. ואז לצרף את צינור Schlenk ריק ריק, ו בזהירות, בהדרגה להפוך את המנגנון כךאתר diethyl עובר דרך המסנן לצינור זה Schlenk ריק. אם, לעומת זאת, צינור כזה לא ניתן למצוא, להשתמש בשיטות אחרות כגון סינון עם משפך ומסנן נייר.
  16. לשטוף את המוצר מלח עם 15 מ"ל של אתר diethyl ולהסיר את אתר diethyl באמצעות אותה שיטת סינון בשימוש בשלב 1.15. חזור על צעד זה כביסה כמה פעמים, באמצעות 15 מ"ל של אתר diethyl וסינון זה בכל פעם.
  17. לאחר שלב הכביסה הסופי, יבש את המוצר מלח שטוף (כאן, יבש בתוך צינור מסנן עם ואקום) ולאחר מכן לאסוף אותו לטיהור נוסף דרך recrystallization.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  18. מוסיפים את המלח ואתר אתיל אלכוהול דיאתיל אתר (12 מ"ל: 4 מ"ל) לצינור שלנק נקי. מחממים את התערובת באמצעות אקדח חום עד מלח מתמוסס לחלוטין.
  19. לאחר מכן, לאטום את הצינור עם פקק משומן מהדק אותו במצב כמעט אופקי. השאירו tהוא מלח כדי להתגבש בטמפרטורת החדר.
  20. לאחר מלח recrystallized, להשתמש כמה מגבות נייר כדי לנגב את גריז את הפה של הצינור ולאחר מכן לסנן את התערובת באמצעות משפך ומסנן נייר להפריד את גבישי מלח.
  21. לשטוף את גבישי מלח, בעוד הם עדיין על נייר הסינון במשפך, עם 15 מ"ל של אתר diethyl. חזור על צעד זה כביסה כמה פעמים.
  22. לאחר השלב הסופי כביסה, לאפשר גבישים להתייבש באוויר על נייר הסינון. איסוף מלח מטוהרים לאפיון סינתזה של קומפלקס NHC פלדיום.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  23. אפיון המלח כפי שדווח בעבר 18 .

2. סינתזה וטיהור של פלדיום NHC קומפלקסים (תרכובות 5-8)

  1. מהדק צינור 75 מ"ל Schlenk זקוף ולהוסיף בר stirrer, 1 mmol של מלח benzimidazolium נבחר, 1 mmol של סתיואדיום כלורי, 5 מ"מול של אשלגן פחמתי כבסיס ו 3 מ"ל של 3-chloropyridine לתוכו.
    זהירות: פלדיום כלורי הוא רעיל והוא יכול להיות מגרה.
    זהירות: אשלגן פחמתי יכול להזיק. הימנע משימוש באבק והרחקתו מהמים.
    זהירות: 3-chloropyridine הוא מזיק ביותר. זה רעיל ומאכל. הימנע מגע העור ונושם אדים שלה.
  2. אטום את הצינור עם פקק משומן ומכניסים אותו לתוך אמבט שמן. מערבבים את תערובת התגובה ב 80 מעלות צלזיוס במשך 16 שעות כדי לאפשר את הסינתזה של קומפלקס NHC פלדיום להגיע השלמה.
  3. לאחר 16 שעות, לאפשר לתערובת להתקרר לטמפרטורת החדר ו unseal את הצינור. הוסף 10 מ"ל של dichloromethane לתערובת כדי לשפר את היעילות של סינון המתואר צעדים 2.4 ו 2.5 להלן; זה אופציונלי וניתן לדלג עליו אם תרצה.
    זהירות: Dichloromethane הוא רעיל, a irritant אNd חשוד מסרטן. הימנע מגע העור ונושם אדים שלה.
  4. להרכיב את מנגנון הסינון הבא כדי להסיר את כלוריום פלדיום unriacted ו benzimidazolium מלח מתערובת התגובה: השתמש צינור סינון זכוכית ללא ברז.
    1. ראשית, להוסיף ארבעה spatulas של סוכן פילטר (למשל, Celite) לתוך הצינור לעשות שכבת סוכן פילטר מעל המסנן כי הוא באמצע הצינור. לאחר מכן, להוסיף ארבעה spatulas של ג'ל סיליקה מעל שכבת סוכן המסנן. לבסוף, לסחוט צמר גפן קטן מעל שכבת סיליקה ג'ל כגון סוכן פילטר שכבות סיליקה קבועים במקום בין המסנן לבין צמר גפן.
  5. סינון תערובת התגובה באמצעות כרית של סוכן מסנן ג'ל סיליקה כדלקמן: צרף את הצינור Schlenk המכיל את תערובת התגובה על צינור סינון זכוכית כך צינור Schlenk פונה קצה צינור סינון עם צמר גפן. לאחר מכן, לצרף צינור Schlenk ריק לקצה השני שלצינור סינון.
    1. חבר את צינור Schlenk ריק כדי ואקום, ו בזהירות, בהדרגה להפוך את המנגנון כך תערובת התגובה מקבל מסוננים דרך (לפי הסדר) כותנה, סיליקה, סוכן פילטר שכבות לסנן. כלור פלדיום unreacted ו benzimidazolium מלח יישמרו בשכבות בעוד תסנין המכיל את פלדיום NHC מורכבים יכנסו צינור Schlenk ריק.
      הערה: אם dichloromethane מתווסף לתערובת התגובה (שלב 2.3), הוא יכול לתרום קצת לחץ בתוך הצינור סינון וזה עלול לגרום לנוזל לחלחל מהחלק המחבר בין צינור Schlenk מלא צינור סינון על היפוך. כדי למנוע זאת, חשוב לחבר את צינור Schlenk ריק ריק לפני היפוך של המנגנון (כפי שתואר לעיל), כך על היפוך, תערובת התגובה אין מספיק זמן כדי לחלחל מן החלק המחבר לעיל.
  6. לנתק את הצינור שלנקהמכיל את התסנין ממכשיר הסינון מעל וחותם אותו עם פקק משומן. הסר את הממס בתסנין עם ואקום.
  7. לאחר כל הממס הוסרה, unseal את הצינור Schlenk ומוסיפים 5 מ"ל של אתר diethyl לשטוף את המוצר מורכב NHC פלדיום שהושארו מאחור. בעדינות ללחוץ את הצינור כדי לבצע כביסה. לאחר הכביסה נעשה, להשתמש כמה מגבות נייר כדי לנגב את גריז את הפה של הצינור ו decant את האתר לתוך כוס. חזור על צעד זה כביסה כמה פעמים, הוספת 5 מ"ל של אתר diethyl ו decanting זה בכל פעם.
  8. לאחר השלב הסופי כביסה, לאטום את הצינור Schlenk עם פקק משומן ויבש את פלדיום שטף NHC מוצר מורכב עם ואקום. לאחר ייבוש, להשתמש כמה מגבות נייר כדי לנגב את השמן מעל הפה של הצינור ולאחר מכן לאסוף את המוצר לטיהור נוסף באמצעות recrystallization.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  9. עבור recrystallization, למצואמתאים ממס עבור פלדיום ספציפי NHC מורכבים (כלומר אחד כי המתחם אינו מתמוסס בקלות בטמפרטורת החדר אבל עושה זאת על חימום) ופעל לפי אותם השלבים המפורטים לעיל עבור מלחים (מדרגות 1.18-1.22). לאחר מכן, לאסוף את מורכבות מטוהרים לאפיון.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  10. אפיון המתחם כפי שדווח בעבר 18 .

3. פעילות קטליטית של מתחמי (5-8) בתגובות אריות

  1. לבצע את כל התגובות הקטליטיות מתחת לאוויר במכסה המנוע.
  2. השתמש ריאגנטים שנרכשו ללא טיהור נוספת עבור פחמן פחמן התגבשות התגובות.
  3. מהדק צינור 25 מ"ל Schlenk זקוף ולהוסיף בר stirrer, 2 mmol של 2 n- בוטילתיופנה או 2- n- בוטילפוראן ו 1 מ"מ של אריה ברומיד נבחר לתוכו.
    זהירות: 2- n- בוטילפורן ו2- n- בוטילתיופין הן רעילות להחריד. הימנע מגע העור ונושם אדים שלהם.
  4. ואז מוסיפים 1 mmol של אשלגן אצטט, 0.01 mmol של NHC מורכב פלדיום נבחר 2 מ"ל של N , N -dimethylacetamide (DMA) לתוך הצינור.
    זהירות: DMA הוא רעיל. הימנע מגע העור ונושם אדים שלה.
  5. אטום את הצינור עם פקק משומן ומכניסים אותו לתוך אמבט שמן. מערבבים את תערובת התגובה פעמים שונות בטמפרטורות שונות כדי למצוא את הזמן ואת תנאי הטמפרטורה המוביל התשואה המוצר המרבי עבור התגובה נתון.
    הערה: ההתקדמות של התגובה יכולה להיות מלווה על ידי כרומטוגרפיה שכבה דקה (TLC) אבל אם רק להשוות את ההשפעה של תנאי תגובה שונים על התשואה (כולל פלדיום NHC מורכבים המשמש קטליזה), אז מפעיל את התגובה להשלמת אין צורך. במקרים אלה, להפעיל את התגובה עבור כמות קבועה של זמן פחות מהזמן הנדרשלהשלמת ולבצע שינוי בתנאי התגובה נבדק. לאחר התגובה יש לפעול במשך הזמן הרצוי, לעצור אותו על ידי הסרת ממס ממסע התגובה כפי שתואר בשלב הבא.
    1. כדי לעקוב אחר התקדמות התגובה עם TLC, להשוות את התנועה של תערובת התגובה באמצעות צלחת TLC עם אלה של המגיבים; אם התערובת עדיין מייצרת את הכתמים עבור המגיבים, זה אומר התגובה לא נעלם השלמה עדיין. כדי לקבל דוגמה של תערובת התגובה לאחר זמן נתון, לבטל את הצינור Schlenk בזמן התגובה עדיין פועל ולהשתמש בצינור נימי במהירות כדי לקבל ירידה עבור מבחן TLC. כדי להפעיל את התערובת ואת המגיבים דרך צלחת TLC, למצוא ממס המתאים (שלב נייד) במקרה הספציפי.
  6. לאחר התגובה הושלמה או לרוץ במשך הזמן הרצוי, להסיר את הממס בתערובת התגובה עם ואקום.
  7. Unseal את הצינור Schlenk ולהוסיף hexane-diethyl אתר mIxture (10 מ"ל: 2 מ"ל) לתוכו. תערובת ממס זו תהיה השלב הנייד עבור כרומטוגרפיה עמודה הבזק במדרגות 3.8 ו 3.9 להלן. לנער את התערובת במרץ כדי להבטיח כי המוצר מתמוסס בשלב הנייד ולא נשאר מאחור בצינור.
    זהירות: הקסאן נדיף ודליק. הימנעו מלנשום את אדיו ולשמור אותו מפני להבות פתוחות או מקורות ההצתה.
  8. להרכיב עמודה כרומטוגרפיה פלאש כדלקמן כדי לטהר את המוצר: השתמש טפטפת זכוכית. ראשית, להכניס צרור קטן של כותנה לתוך טפטפת לדחוף אותו עד שהוא נשען בחוזקה רק שם תא הזכוכית מתחיל לדלל. לאחר מכן, מוסיפים סיליקה ג'ל על גבי צמר גפן כך שני שלישים של החלק עבה של טפטפת מלא.
  9. מהדק את הסיליקה ג'ל טור זקוף ולהשתמש טפטפת זכוכית בהדרגה להעביר את תערובת התגובה לתוכו. Elute את התערובת דרך העמוד ולאסוף את eluent המכיל את המוצר מטוהרים בכוס נקי או מבחןצינור.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  10. מעבירים את eluent לצינור נקי שיכול להיות מחובר ואקום חותם את הצינור עם פקק משומן. הסר את ממס ב eluent עם ואקום.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  11. לאחר כל ממס מוסר, סתום את הצינור ולהוסיף 1.5 מ"ל של dichloromethane. נער בעדינות את הצינור כדי להמיס את המוצר ובכך לאפשר ניתוח שלה עם GC או GC / MS. חישוב התשואה באמצעות GC או GC / MS 19 , 20 , 21 , 22 , 23 .
    הערה: כלורופורם ניתן להשתמש אם dichloromethane אינו זמין. התייעץ עם MSDS של כלורופורם לפני שתמשיך עם השינוי המוצע.

4. פעילות קטליטית של שיתוףMplexes (5-8) ב Suzuki-Miyaura cross-coupling התגובות

  1. לנהל את כל התגובות הקטליטיות על פי הפרוטוקולים שפורסמו בעבר 18 , 24 .
  2. מהדק צינור 25 מ"ל Schlenk זקוף ולהוסיף בר stirrer, 1.5 mmol של חומצה phenylboronic או נגזרת חומצה בורוני הנבחר, 1 mmol של כלור אריל נבחר 2 מ"מ של נתרן tert-butoxide כבסיס לתוכו.
    זהירות: חומצה Phenylboronic ונגזרותיה הם irritants והוא יכול להיות רעיל. הימנע ממגע עם העור. עיין ב- MSDS הרלוונטיים לפני שתמשיך.
    זהירות: כלור אריל מזיקים, בהתאם לכימיקל מסוים, יכול להיות רעיל דליק. עיין ב- MSDS הרלוונטיים לפני שתמשיך.
    זהירות: נתרן tert-butoxide הוא מוצק דליק. זה מאוד תגובתי עם מים ו קאוסטית כאשר הפתרון. יש להרחיק אותו מהלהבות הפתוחות או ממקורות ההצתה ולהימנע ממגע עם העורBr /> הערה: הידרוקסיד אשלגן, הידרוקסיד נתרן, פחמתי אשלגן, פחמתי נתרן, אשלגן אצטט, אצטט נתרן או אשלגן tert-butoxide ניתן להשתמש אם נתרן tert-butoxide אינו זמין. להתייעץ עם MSDS של בסיסים אלה לפני שתמשיך עם השינויים המוצעים.
  3. הוסף 0.01 mmol של פלדיום נבחר NHC מורכבים הצינור.
  4. הוסף תערובת מים DMF (2 מ"ל: 2 מ"ל) לתוך הצינור.
    הערה: אם יש צורך, השתמש יחס גבוה יותר של DMF למים או להשתמש DMF בכוחות עצמו.
  5. אטום את הצינור עם פקק משומן ומכניסים אותו לתוך אמבט שמן. מערבבים את תערובת התגובה פעמים שונות בטמפרטורות שונות כדי למצוא את הזמן ואת תנאי הטמפרטורה המוביל התשואה המוצר המרבי עבור התגובה נתון.
    הערה: ההתקדמות של התגובה יכולה להיות מלווה TLC אבל אם רק להשוות את ההשפעה של תנאי תגובה שונים על התשואה (כולל פלדיום NHC מורכבים המשמש חתולאליסיס), ולאחר מכן מפעיל את התגובה להשלמה אין צורך. במקרים אלה, להפעיל את התגובה עבור כמות קבועה של זמן פחות מהזמן הדרוש להשלמת להשתנות את מצב התגובה נבדק. לאחר התגובה יש לפעול במשך הזמן הרצוי, לעצור אותו ולהמשיך לשלב הבא. כדי לעקוב אחר התקדמות התגובה עם TLC, ראה שלב 3.5.1 לפרטים מסוימים.
  6. לאחר התגובה מלאה או לרוץ במשך הזמן הרצוי, לאפשר לתערובת להתקרר לטמפרטורת החדר. Unseal את הצינור Schlenk ומוסיפים תערובת הקסאן-אתיל אצטט (5 מ"ל: 1 מ"ל) לתערובת התגובה. Re-seal את הצינור ולנער את התערובת החדשה במרץ במשך כמה דקות כדי לאפשר את ההגירה של המוצר מסונתז לשלב hexane-ethyl אצטט.
    זהירות: אתיל אצטט הוא נדיף דליק ויכול לגרום נזק לעיניים חמורות. הימנעו מלנשום את אדיו ולשמור אותו מפני להבות פתוחות או מקורות ההצתה.
  7. מהדק את Schצינור lenk זקוף ולתת לתערובת להתיישב לשני שלבים ברורים במשך כמה דקות.
  8. השתמש טפטפת זכוכית בזהירות לחלץ את הדף, שלב אורגני ולהעביר אותו כוס נקי המכיל 1 גרם של סולפט מגנזיום נטול מים. אבקת מגנזיום גופרתי יעזור להסיר את כל המים שיורית מן השלב האורגני שחולצו.
  9. חזור על שלבים 4.6 עד 4.8 לפחות פעם אחת כדי למקסם את החילוץ של המוצר מסונתז.
  10. בצע את השלבים 3.8 ו 3.9 כדי לטהר את המוצר עם כרומטוגרפיה עמודה. תערובת הקסאן-אתיל אצטט הנמצאת בשלב האורגני המופק, תשמש בשלב נייד לטיהור זה. איסוף eluent המכיל את המוצר מטוהרים כוס נקייה או מבחנה.
    הערה: ניתן להפסיק את הפרוטוקול כאן ולחדש במועד מאוחר יותר.
  11. לנתח את המוצר ולחשב את התשואה באמצעות GC או GC / MS 19 , 20 ,21 , 22 , 23 .

תוצאות

מלחים Benzimidazolium ( 1 - 4 ) ( איור 1 ) היו מסונתז ב DMF נטול מים באמצעות N -alkylbenzimidazoles ו הלידים אלקיל שונים, ולאחר מכן מטוהרים ומאופיינים כפי שדווח לפני 18 , 24 . הם היו מוצקים לבנים או בצבע ?...

Discussion

הפרוטוקולים לסינתזה וטיהור של ארבעה מלחים בנזימידיזולום ולאחר מכן קומפלקסי NHC פלדיום שלהם הוצגו במתכוון בפירוט רב כדי לעזור למדענים צעירים או אלה חדשים לשדה לשלוט בהם. עם אותה מטרה בראש, הפרוטוקולים לבדיקת הפעילות הקטליטית של ארבעת הקומפלקסים באריאלציה ובתגובות סו...

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

אנו מכירים בתמיכה הכספית של הפקולטה לרוקחות (אוניברסיטת סידני), קרן המחקר של אוניברסיטת ארצ'יז וטוביטאק (1059B141400496). אנו מודים טים הרלנד (אוניברסיטת סידני) על עריכת וידאו.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1-chloro-4-nitrobenzeneSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
2,5-dimethoxyphenylboronic acidSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
2-n-butylfuranSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
2-n-butylthiopheneSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
3-chloropyridineMerck (Darmstadt, Germany)
4-bromoacetophenoneMerck (Darmstadt, Germany)
4-bromoanisoleSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
4-chlorotolueneSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
4-methoxy-1-chlorobenzeneMerck (Darmstadt, Germany)
4-tert-butylphenylboronic acidSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
BenzimidazoleMerck (Darmstadt, Germany)
BromobenzeneMerck (Darmstadt, Germany)
CeliteMerck (Darmstadt, Germany)
DichloromethaneMerck (Darmstadt, Germany)
Diethyl etherSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
Ethyl acetateSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
Ethyl alcoholMerck (Darmstadt, Germany)
HexaneMerck (Darmstadt, Germany)
Magnesium sulfateScharlau (Barcelona, Spain)
N,N-dimethylacetamideMerck (Darmstadt, Germany)
N,N-dimethylformamideMerck (Darmstadt, Germany)
Palladium chlorideMerck (Darmstadt, Germany)
Phenylboronic acidSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)
Potassium acetateMerck (Darmstadt, Germany)
Potassium carbonateScharlau (Barcelona, Spain)
Potassium hydroxideMerck (Darmstadt, Germany)
Silica gelMerck (Darmstadt, Germany)
Sodium tert-butoxideMerck (Darmstadt, Germany)
Thianaphthene-2-boronic acidSigma-Aldrich (Interlab A.S., USA)

References

  1. Akkoc, S., Gok, Y. Synthesis and characterization of 1-phenyl-3-alkylbenzimidazol-2-ylidene salts and their catalytic activities in the Heck and Suzuki cross-coupling reactions. J. Coord. Chem. 66 (8), 1396-1404 (2013).
  2. Aktas, A., Akkoc, S., Gok, Y. Palladium catalyzed Mizoroki-Heck and Suzuki-Miyaura reactions using naphthalenomethyl-substituted imidazolidin-2-ylidene ligands in aqueous media. J. Coord. Chem. 66 (16), 2901-2909 (2013).
  3. Cetinkaya, B., Alici, B., Ozdemir, I., Bruneau, C., Dixneuf, P. H. 2-imidazoline and 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine-ruthenium(II) complexes and catalytic synthesis of furan. J. Organomet. Chem. 575 (2), 187-192 (1999).
  4. Chouthaiwale, P. V., Rawat, V., Sudalai, A. Pd-catalyzed selective hydrosilylation of aryl ketones and aldehydes. Tetrahedron Lett. 53 (2), 148-150 (2012).
  5. Herrmann, W. A. N-heterocyclic carbenes: A new concept in organometallic catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 41 (8), 1290-1309 (2002).
  6. Jensen, T. R., Schaller, C. P., Hillmyer, M. A., Tolman, W. B. Zinc N-heterocyclic carbene complexes and their polymerization of D,L-lactide. J. Organomet. Chem. 690 (24-25), 5881-5891 (2005).
  7. Lai, Y. B., Lee, C. S., Lin, W. J., Naziruddin, A. R., Hwang, W. S. Bis-chelate N-heterocyclic tetracarbene Ru(II) complexes: Synthesis, structure, and catalytic activity toward transfer hydrogenation of ketones. Polyhedron. 53, 243-248 (2013).
  8. Savka, R. D., Plenio, H. A hexahydro-s-indacene based NHC ligand for olefin metathesis catalysts. J. Organomet. Chem. 710, 68-74 (2012).
  9. Yigit, M., Yigit, B., Gok, Y. Synthesis of novel palladium(II) N-heterocyclic carbene complexes and their catalytic activities in the direct C5 arylation reactions. Inorg. Chim. Acta. 453, 23-28 (2016).
  10. Yasar, S., Sahin, C., Arslan, M., Ozdemir, I. Synthesis, characterization and the Suzuki-Miyaura coupling reactions of N-heterocyclic carbene-Pd(II)-pyridine (PEPPSI) complexes. J. Organomet. Chem. 776, 107-112 (2015).
  11. Ozdemir, I., et al. N-Heterocyclic carbenes: Useful ligands for the palladium-catalysed direct C5 arylation of heteroaromatics with aryl bromides or electron-deficient aryl chlorides. Eur. J. Inorg. Chem. 12 (12), 1798-1805 (2010).
  12. Clavier, H., Nolan, S. P. N-heterocyclic carbene and phosphine ruthenium indenylidene precatalysts: A comparative study in Olefin metathesis. Chem. Eur. J. 13 (28), 8029-8036 (2007).
  13. Johnson, J. S. Catalyzed reactions of acyl anion equivalents. Angew. Chem. Int. Ed. 43 (11), 1326-1328 (2004).
  14. Marion, N., Diez-Gonzalez, S., Nolan, S. P. N-heterocyclic carbenes as organocatalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (17), 2988-3000 (2007).
  15. Perry, M. C., Burgess, K. Chiral N-heterocyclic carbene-transition metal complexes in asymmetric catalysis. Tetrahedron: Asymmetry. 14 (8), 951-961 (2003).
  16. Zeitler, K. Extending mechanistic routes in heterazolium catalysis-promising concepts for versatile synthetic methods. Angew. Chem. Int. Ed. 44 (46), 7506-7510 (2005).
  17. Schwarz, J., et al. N-Heterocyclic carbenes, part 25 - Polymer-supported carbene complexes of palladium: Well-defined, air-stable, recyclable catalysts for the Heck reaction. Chem. Eur. J. 6 (10), 1773-1780 (2000).
  18. Akkoc, S., Gok, Y., Ilhan, I. O., Kayser, V. N-Methylphthalimide-substituted benzimidazolium salts and PEPPSI Pd-NHC complexes: synthesis, characterization and catalytic activity in carbon-carbon bond-forming reactions. Beilstein J. Org. Chem. 12, 81-88 (2016).
  19. Karaca, E. O., et al. Palladium complexes with tetrahydropyrimidin-2-ylidene ligands: Catalytic activity for the direct arylation of furan, thiophene, and thiazole derivatives. Organometallics. 34 (11), 2487-2493 (2015).
  20. Ozdemir, I., et al. N-Heterocyclic carbene-palladium catalysts for the direct arylation of pyrrole derivatives with aryl chlorides. Beilstein J. Org. Chem. 9, 303-312 (2013).
  21. Senocak, A., et al. Synthesis, crystal structures, magnetic properties and Suzuki and Heck coupling catalytic activities of new coordination polymers containing tetracyanopalladate(II) anions. Polyhedron. 49 (1), 50-60 (2013).
  22. Akkoc, S., Gok, Y. Dichlorido(3-chloropyridine-N) 1,3-dialkylbenzimidazol-2-ylidene palladium(II) complexes: Synthesis, characterization and catalytic activity in the arylation reaction. Inorg. Chim. Acta. 429, 34-38 (2015).
  23. Akkoc, S., Gok, Y. Catalytic activities in direct arylation of novel palladium N-heterocyclic carbene complexes. Appl. Organomet. Chem. 28 (12), 854-860 (2014).
  24. Akkoc, S., Gok, Y., Ilhan, I. O., Kayser, V. In situ Generation of Efficient Palladium N-heterocyclic Carbene Catalysts Using Benzimidazolium Salts for the Suzuki-Miyaura Cross-coupling Reaction. Curr. Org. Synth. 13 (5), 761-766 (2016).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

125N Carbene heterocyclicArylationSuzuki Miyaura

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved