Name: preparation and use of carbonyl-decorated carbenes in the activation of white phosphorus
Uploaded: 2014-10-03T15:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 7 s
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We are grateful to the Research Corporation for Science Advancement (20092), the National Science Foundation (CHE-1362140), and Texas State University for their generous support.

Diamidocarbeneの合成（化合物1） <ol><li>オーブンで乾燥させた100ミリリットルのシュレンクフラスコは、高性能真空マニホールドに接続し、それを排気し、窒素でフラッシュ。ゴム隔膜を備えたフラスコおよびキャップに撹拌棒を追加します。 N、N&#39;-dimesitylformamidine 12（1.5グラム、5.35ミリモル）を秤量し、窒素をフラッシュしながら、フラスコに追加します。 <ol><li> （乾燥、脱酸素化シリンジを介して）ドライ30mlのを追加し、続いてトリエチルアミン、ジクロロメタン（DCM）を脱気（1.1ミリリットル、8.0ミリモル、1.5当量）。氷浴中で0℃に得られた溶液を冷却する。 </li><li>冷却した溶液にdimethylmalonylジクロリド（乾燥、脱酸素化シリンジを介して）（0.75ミリリットル、5.60ミリモル、1.05当量）を滴下して追加します。添加時に、溶液は窒素雰囲気下で1時間、0℃で撹拌することを可能にする。溶液を1時間撹拌した後、真空下で全ての揮発性物質を除去。 </li><li>乾燥、脱気したヘキサンの混合溶媒を追加します。DCM（2：1体積比、反応フラスコ中の残留物に24ミリリットルの合計容量）。 10分間の混合粉砕物をしましょう​​。 </li><li>一方、オーブン乾燥した100ミリリットルのシュレンクフラスコの上部に培地多孔性ガラスフリットを備えたフィルターチューブを取り付け（ 図1参照）。フィルターチューブには、約2インチの高フィルタープラグを作成するために十分なオーブン乾燥し、セライトを追加します。ゴム隔膜で濾過管を密封し、真空マニホールドにシュレンクフラスコを取り付けることで、システム上、真空を引く。 <img alt="図1" fo:content-width="2.5in" src="/files/ftp_upload/52149/52149fig1highres.jpg" width="250" /> カルベン前駆1-HClおよび2 -塩酸から[hNETを3] [Clを〕を除去するための、図1の濾過装置アセンブリ。この装置はまた、カルベン1および2の合成の間に形成されたNaClを除去するために使用される。 </li><li>カルベン前駆体1-HClおよび2 -塩酸から[hNETを3] [Clを]を除去するための濾過装置アセンブリ。この装置はまた、私たちですNaClを除去するためのedはカルベン1および2の合成の間に形成された。 </li><li>濾過装置を組み立て、そして真空下でされると、フィルタ管にカニューレを介して反応フラスコに、白色の懸濁液を移す。定期的にソリューションのすべてをセライトフィルタことを保証するために、収集したシュレンクフラスコを真空に引くようにしてください。 </li><li>乾燥、脱気ヘキサンの混合溶媒を添加することによって、セライトを洗浄：DCM（2：1、体積18 mlの総容積）をゴム隔膜を通してシリンジを使用して。繰り返しますが、定期的にソリューションのすべてをセライトフィルタことを保証するために、収集したシュレンクフラスコを真空に引く。 </li><li>その後ガラス栓でコレクションシュレンクフラスコをシール、窒素フラッシュ下フィルターチューブからコレクションシュレンクフラスコを外します。約92の空気/湿気に敏感白色粉末としてdiamidocarbene 1（1-HCl）のための前駆体を真空下で収集したシュレンクフラスコからの溶媒の全てを削除％の収率（2.04g）を得た。生成物を1 Hおよび13 C NMRスペクトル（CDCl 3中）13,14によって確認することができる。次のステップの前にストレージ用のグローブボックス内に化合物1塩酸を転送します。 </li></ol></li><li> diamidocarbene 1を調製するために、第一の攪拌棒及び窒素充填グローブボックス内にガラス栓を装備した、オーブン乾燥した100シュレンクフラスコに移す。 <ol><li>カルベン前​​駆体1 - 塩酸（0.600グラム、1.45 mmol）およびナトリウムヘキサメチルジシラザン（NaHMDS、0.267グラム、1.46ミリモル）を計量し、シュレンクフラスコ中に、両方の固体を配置します。 </li></ol></li><li>シュレンクフラスコ内の2つの固体に乾燥、脱気ベンゼン（25ml）に追加し、フラスコ栓。この時点で、シュレンクフラスコをグローブボックスから除去することができる。 </li><li>室温で30分間カルベンの溶液を撹拌した。反応を通して、溶液は濁った黄オレンジ色になります。この間、1からiを用いて上記1（に類似ろ過装置を設置1塩酸の合成のためのセライトのNCHプラグ）。 </li><li>前駆体1 - 塩酸について記載したように（沈殿したNaClを除去するために）カルベンソリューションをフィルタリングします。溶液を濾過された後、黄橙色粉末として粗カルベン1を得た真空を用いて揮発性物質をすべて削除。さらに約85％の収率（0.462グラム）の空気/水分に敏感な白色粉末として、分析的に純粋な化合物を得、冷ヘキサン（〜10ml）で固体を洗浄することによりカルベン1を精製する。 1 Hおよび13 C NMR分光法（C 6 D 6）13により生成物を確認してください。 </li></ol> Monoamidocarbene 2。合成（化合物2） <ol><li>オーブンで乾燥させた250ミリリットルのシュレンクフラスコは、高性能真空マニホールドに接続し、それを排気し、窒素でフラッシュ。ゴム隔膜を備えたフラスコおよびキャップに撹拌棒を追加します。 N、N&#39;-dimesitylformamidine（3.00グラム、10.70ミリモル）を秤量し、窒素をフラッシュしながら、フラスコに追加します。 <ol><li> viの（追加乾燥、脱酸素注射器）の乾燥の125ミリリットル、DCMはトリエチルアミン（2.25ミリリットル、16.05ミリモル、1.5当量に続いて脱気した。）。氷浴中で0℃に得られた溶液を冷却する。 </li><li>冷却した溶液に3 - クロロピクロリド（乾燥、脱酸素化シリンジを介して）（1.54ミリリットル、11.77ミリモル、1.1当量）を滴下して追加します。添加時に、溶液は窒素雰囲気下で30分間0℃で攪拌することを可能にする。その後、徐々RTに対する解決策を暖め、その後、真空下で全ての揮発性物質を除去。溶媒を除去した後、白色の固体残渣が残る。 </li><li>白色の固体にトルエン（200ml）に加え、この懸濁液を1時間粉砕することができます。その後、ブフナー漏斗をフリットメディア多孔性ガラスを用いてセライトの1インチのプラグを介して混合物をろ過する。 </li><li>攪拌棒を備えた500ml丸底フラスコにトルエン溶液を移す。フラスコに還流冷却器を接続し、16時間還流（110℃）に解決策を加熱する。 C以上で反応のラースを、白色の沈殿物を形成することになる。 </li><li> 16時間後、懸濁液を室温に冷却する。この間、より多くの固体が溶液から沈殿する。真空濾過によって固体を回収し、冷トルエン（3×20ml）で固体を洗浄。 </li><li>約91％の収率（3.32g g）に空気安定白色粉末としてmonoamidocarbene 2（2-HCl）のための前駆体を得、真空を使用して得られた白色固体を乾燥させる。生成物を1 Hおよび13 C NMRスペクトル（CDCl 3中）15によって確認することができる。次のステップの前にストレージ用のグローブボックス内に化合物2塩酸を転送します。 </li></ol></li><li> monoamidocarbene 2を準備するには、最初に窒素を充填したグローブボックス内に攪拌棒及びガラス栓を備えたオーブン乾燥した100ミリリットルのシュレンクフラスコを転送します。 <ol><li>カルベン前​​駆体2 - 塩酸（0.500グラム、1.25ミリモル）とのNaHMDS（0.241グラム、1.32ミリモル）を秤量し、シュレンクフラスコ中に、両方の固体を配置します。 </li><li>脱気し、乾燥した追加シュレンクフラスコ中に2つの固体をベンゼン（45ml）に溶解し、次いでフラスコ栓。この時点で、シュレンクフラスコをグローブボックスから除去することができる。 </li><li>室温で30分間カルベンの溶液を撹拌した。反応中、溶液は濁った黄色になります。一方、セライトの1インチのプラグを使用して、1 - 塩酸の合成について上記と同様のろ過装置を設置した。 </li><li>溶液を濾過された後、カルベン1について記載したように（沈殿したNaClを除去するために）カルベン溶液を濾過、黄褐色の粉末として粗カルベン2を得、真空を使用して揮発性物質をすべて削除。さらに約62％の収率（0.309グラム）の空気/水分に敏感な白色粉末として、分析的に純粋な化合物を得、ペンタンで繰り返し、固体を洗浄することによってカルベン2を精製する。 1 Hおよび13 C NMR分光法（C 6 D 6）15により生成物を確認してください。 </li></ol></li></ol> 3の合成トリス（phosphaalkenyl）ホスファン（化合物3）の注意書：白リンが非常に自然発火性だけでなく、毒性があり、可能な限り、グローブボックス内で慎重に処理する必要があります。 <ol><li>トリス（phosphaalkenyl）ホスファン（化合物3）を作成するには、窒素の内側diamidocarbene 1（0.100グラム、0.266ミリモル、3当量）および白リン（P 4、0.011グラム、0.089ミリモル、1当量）を秤量ライトで満たされたグローブボックスがオフになっています。 P 4は、光に敏感であるように、これらの最初の数ステップの間に、実験室のように多くのライトをオフにします。 </li><li>アルミホイルに包まれている20mlのガラスバイアルに2つの固体を追加する。固体に乾燥、脱気したジエチルエーテル（Et 2 O中、10ミリリットル）を追加し、バイアルにキャップを。 2時間、暗所でのスラリーを撹拌した。反応の過程で、鮮やかな赤橙色の沈殿物を形成することになる。 </li><li> 10ミリリットル培地多孔性ガラスを用いて濾過して赤色固体を分離ブフナー漏斗をフリット。ウォッシュ番目電子次いでEt 2 O（4×5ml）とを有する赤色固体が、約82％の収率で、分析的に純粋な空気に安定な化合物として0.092グラムの化合物3を真空下に乾燥（P 4に基づいて）。 1 Hおよび31 P NMR分光法（C 6 D 6）11により生成物を確認してください。 </li></ol>カルベンで安定化されたP 8同素体の4。合成（化合物4） <ol><li>方法A <ol><li>カルベンで安定化されたP 8同素体（化合物4）を作成するには、（0.100グラム、0.276ミリモル、3当量）monoamidocarbene 2を量るとP 4（11.4ミリグラム、0.092ミリモル、1当量）を窒素充填グローブの内側ライトが付いているボックスはオフになっています。 P 4は、光に敏感であるように、これらの最初の数ステップの間に、実験室のように多くのライトをオフにします。 </li><li>アルミホイルに包まれている20mlのガラスバイアルに2つの固体を追加する。固体に乾燥、脱気したジエチルエーテル（Et 2 O中、10ミリリットル）を追加し、バイアルにキャップを。上にエーテルの添加は、つかの間の濃い緑色が急速に明るいオレンジ色に変わります。 2時間、暗所でのスラリーを撹拌した。反応の過程で、明るいオレンジ色の沈殿物が形成される。 </li><li> 10ミリリットル培地多孔性ガラスを用いて濾過して、オレンジ色の固体を分離ブフナー漏斗をフリット。をEt 2 O（4×2ml）でオレンジ色の固体を洗浄した後、約51％の収率で39.5 mgのような化合物4と分析的に純粋な空気に安定な化合物を真空下に乾燥（P 4に基づいて）。 1 Hおよび31 P NMR分光法（THF-D8）11により生成物を確認してください。 </li></ol></li><li>方法B <ol><li>ライトがオフになって窒素を充填したグローブボックス内monoamidocarbene 2（0.100グラム、0.276ミリモル、2当量）を秤量し、P 4（17.1ミリグラム、0.138ミリモル、1当量）を加えた。 P 4は、光に敏感であるように、これらの最初の数ステップの間に、実験室のように多くのライトをオフにします。 </li><li>を介して20mlのガラスに2つの固体を追加アルミホイルに包まれているlである。固体に乾燥、脱気したヘキサン（10ml）に追加し、バイアルにキャップを。エーテルを添加すると、つかの間の濃い緑色が急速に明るいオレンジ色に変わります。 2時間、暗所でのスラリーを撹拌した。反応の過程で、明るいオレンジ色の沈殿物が形成される。 </li><li>メディア多孔性ガラスはブフナー漏斗のフリット10ミリリットルを使用して濾過して、オレンジ色の固体を分離し、その後、約75％の収率で87.7 mgのような化合物4と、分析的に純粋な空気安定な化合物を真空下で乾かした（P 4に基づく）。 1 Hおよび31 P NMR分光法（THF-D8）により生成物を確認してください。11 </li></ol></li></ol>化合物5の合成：5 [4 + 2]付加環経由過渡E -1,2 -ビス（phosphaalkenyl）diphospheneをトラップ<ol><li>化合物5を製造するために、monoamidocarbene 2（0.300グラム、0.828ミリモル、2当量）およびP 4（51.3ミリグラム、0.414ミリモル、1当量）を9月を量るaratelyライトが付いている窒素充填グローブボックスの内側はオフになっています。 P 4は、光に敏感であるように、これらの最初の数ステップの間に、実験室のように多くのライトをオフにします。 </li><li> 20mlのガラスバイアルに、P 4を追加し、バイアルに乾燥、脱気したヘキサン（18ml）に加える。次に、ヘキサン中、P 4懸濁液に2,3 -ジメチル-1,3 -ブタジエン（2 ml）を加える。 </li><li>ヘキサン/ P 4懸濁液が急速に撹拌している間、一度に固体としてカルベン2を追加します。懸濁液を瞬時に鮮やかな黄色になります。約10分間にわたって、固形物の全ては、鮮やかな黄色の固体の沈殿に続いて溶解する。この時点で、4時間のサスペンション騒ぎをしましょう​​。 </li><li> 4時間後、10ミリリットル培地多孔性ガラスを用いて濾過して、黄色の固体を分離するブフナー漏斗をフリット。この黄色固体を、化合物5（1 Hおよび31 P NMRの両方による純度&gt; 90％）である。乾燥するまで黄色の上澄み液を濃縮そして濾過し、黄色の固体と黄色残渣を兼ね備えています。 </li><li>グローブボックスのO / Nで℃の冷凍庫-30℃でヘキサン溶液（合計容積12ml）：3（体積比）のDCM：化合物5を精製するために、1から結合黄色固体を再結晶化。この手順は、（P 4に基づいて）約71％の収率で、0.301グラムで5として分析的に純粋な空気安定した黄色の結晶を与えるであろう。 1 Hおよび31 P NMR分光法（C 6 D 6）11により生成物を確認してください。 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

白リンの活性化カルボニル装飾カルベンとそのアプリケーションを生成するための簡単​​な手順は、ここに提示されている。カルベンを合成するためのプロトコルでの重要なステップは、（a）（b）のホルムアミジンの酸塩化物の添加は、（c）は、非常にゆっくりと行われていることを確認し、すべての溶媒が適切に使用前に乾燥していることを確認し、セライトであれば180℃での12時間?...

安定したカルベンは均一系触媒1に遍在試薬、有機触媒2、材料科学3,4として浮上し、さらに最近の主基化学5-9ている。後者の文脈において、安定なカルベンは、最近、白リン（P 4）5-9の活性化および官能化に使用されている。直接有機リン化合物にP 4を変換する能力は、塩素化またはオキシ塩素リン前駆体の使用を回避「グリーンな」方法を開発する努力において局所研究目的となっている。彼らの広範な使用にもかかわらず、カルベンなど、P 4などの反応性化合物の製造及び取り扱いが困難な作業となることができ。このような理由から、私たちは、すべてのスキルレベルの合成化学者は二つの非常にユニークな、安定したCを合成し、操作することができます明確で簡潔なプロトコルを提供するために、この原稿を書いたarbenes。また、記載されカルベンを用いて、P 4の活性化が詳述されている。 ここで2つの電子欠乏性カルボニル装飾されたカルベンの合成のためのプロトコルの詳細を私たち。彼らは反応性にカルベンエレクトロニクスの効果を研究するために最適です、彼らの立体的なパラメータを、その求電子的性質が異なるだけではなくので、私たちは、これらのカルベンを選択しました。について反応性を有するカルベンエレクトロニクスの重要性は、バートランドとロビンソン5,8によって報告されている一般式カルベン-P 2カルベン二つの類似の化合物が例示される。ベルトランのP 2誘導体は、2環状アルキルアミノカルベン（CAAC）のリガンドでサポートされている、とされている構造的に、photophysically、および2つのN-複素環カルベン（NHCは）5,8によってサポートされ、P 2断片であるロビンソンの化合物よりも電気化学的に異なる。確かに、ベルトランのP 2 </ロビンソンによって報告された誘導体は、NHC→P供与結合を含むように固体の暗赤色であるのに対し、サブ&gt;複合体は、固体状態でカルベンツーリン二重結合を提供しています、その黄色の固体として特徴付けられる。この構造的差異はまた、ロビンソンの化合物は、単一の可逆的酸化10を受けることができるバートランドの化合物とは対照的に可逆的な1または2電子酸化を受けることができるより多くの電子が豊富なリン中心を含んでいることを電気化学的にそのような現れる。 上記の研究に基づいて、リンの新規カルベン-安定同素体を調製することができたかどうかを判断するために、高度に求電子diamido-とmonoamidoaminoカルベンを用いて、P 4の活性化を研究することに興味を持つようになった。私たちは、diamidocarbene（DAC）1に着目し、それぞれのelectrophilicitiesのみが異なるmonoamidoaminoカルベン（MAAC）2 interrogするカルベンエレクトロニクスは、P 4活性化にどのような役割を果たす食べた。興味深いことに以上の求電子DACを使用する場合に、トリス（phosphaalkenyl）MAACが使用される場合、カルベンで安定化されたP 8同素体（4）11を得ることができるのに対し、ホスファン（3）は 、排他的な生成物として単離することができた。また、形成（4）のためのメカニズムを尋問し、それは一過性diphospheneの[2 +2] cylcoaddition二量化反応を介して形成されることを見出した。このdiphospheneの存在は、[4 +2]環化付加物5を供給するために2,3 -ジメチル-1,3 -ブタジエンでそれを捕捉することにより確認した。これらカルボニル装飾カルベンおよびそれらの対応するP 4活性化化合物を合成するためのプロトコルは、本明細書に記載されている。

<table><tbody><tr><td>2,4,6-Trimethylaniline</td><td>Alfa Aesar</td><td>AAA13049-0E</td><td>98%</td></tr><tr><td>Triethylorthoformate</td><td>Alfa Aesar</td><td>AAA13587</td><td>98%</td></tr><tr><td>Dimethylmalonyl dichloride</td><td>TCI</td><td>D2723</td><td>&gt;98%</td></tr><tr><td>3-Chloro-pivaloyl chloride</td><td>Aldrich</td><td>225703-25G</td><td>98%</td></tr><tr><td>Triethylamine</td><td>Alfa Aesar</td><td>AAA12646</td><td>Stored over dried, activated 3 &amp;Aring; molecular sieves</td></tr><tr><td>Celite&amp;trade; 545</td><td>EMD</td><td>CX0574-3D</td><td>Oven-dried at 180 &amp;deg;C for a minimum of 12 hr</td></tr><tr><td>Sodium hexamethyldisilazide</td><td>Across</td><td>200014-462</td><td>95+%</td></tr><tr><td>2,3-Dimethyl-1,3-butadiene</td><td>Alfa Aesar</td><td>AAAL04207-09</td><td>98%</td></tr><tr><td>Dichloromethane</td><td>EMD</td><td>DX0835-5</td><td>Purified through solvent purification system, or standard methods</td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Mallinckrodt</td><td>8498-09</td><td>Purified through solvent purification system, or standard methods</td></tr><tr><td>Hexanes</td><td>EMD</td><td>HX0299-3</td><td>Purified through solvent purification system, or standard methods</td></tr><tr><td>Benzene</td><td>EMD</td><td>BX0220-5</td><td>Purified through solvent purification system, or standard methods</td></tr><tr><td>Toluene</td><td>BDH</td><td>1151-19L</td><td>Purified through solvent purification system, or standard methods</td></tr><tr><td>White phosphorus</td><td>Generously donated from the Texas A&amp;amp;M chemistry store room.</td><td></td><td>Purified through sublimation and transferred directly into a glovebox while under vacuum in the sublimator</td></tr></tbody></table>

preparation and use of carbonyl-decorated carbenes in the activation of white phosphorus

ここでは、二つの異なるカルボニル装飾カルベンの合成のためのプロトコルを提示する。両方のカルベンは、マルチグラム規模の量でほぼ同一の手順を用いて調製することができる。この原稿の目標は、あらゆるスキルレベルの合成化学者は彼らと働くことができるようにこれらのユニークなカルベンを処理し、準備する方法を明らかに細部にある。の二つのカルベンはdiamidocarbene（DAC、カルベン1）とmonoamidoaminocarbene（MAAC 2）である。これらのカルベンは、高度に電子不足や、より伝統的なN-複素環式カルベンの非定型である、このような表示の反応性プロファイルなどです。さらに、これら2カルベンはどのようにカルベンエレクトロニクス影響反応性を研究するために最適です、彼らの立体的なパラメータを自分の求電子文字が異なり、ではない。この現象を実証するために、私たちは、これらのカルベンを用いて、白リン（P 4）の活性化を記述している。 carbenに応じて、eが使用され、二つの非常に異なったリン含有化合物を単離することができる。 DAC 1が使用されるとき、トリス（phosphaalkenyl）ホスファンは、排他的生成物として単離することができる。 MAAC 2は 、同一の反応条件下でP 4に追加されたときに著しくしかし、リンの予想外のカルベン担持P 8同素体が排他的に単離される。機構研究は、2,3 -ジメチル-1,3 -ブタジエンで処理することによって捕捉された過渡diphospheneの[2 +2]環化二量化によってこのカルベン担持P 8同素体形いることを実証する。

白リンからこのような3などのトリス（phosphaalkenyl）ホスファンまたはP 8 -allotrope（4）を単離する能力は、P 4四面体11,16を活性化するための求電子性カルベンの使用に依存している。そのため、強化されたπ-酸性度カルベンを調製することが重要であり、延長求電子性による。 図2をカルベン前駆体1〜HClおよびd...

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Preparation and Use of Carbonyl-decorated Carbenes in the Activation of White Phosphorus

Here, we present a protocol for the synthesis of two carbonyl-decorated carbenes. The protocol makes these interesting compounds readily available to chemists of all skill levels. In addition to the synthesis of these two carbenes, their use in the activation of white phosphorus is also described.

白リンの活性化カルボニル装飾カルベンの調製および使用

Here we present a protocol for the synthesis of two distinct carbonyl-decorated carbenes. Both carbenes can be prepared using nearly identical procedures ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

13.6K ビュー.  Texas State University. Here, we present a protocol for the synthesis of two carbonyl-decorated carbenes. The protocol makes these interesting compounds readily available to chemists of all skill levels. In addition to the synthesis of these two carbenes, their use in the activation of white phosphorus is also described.

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Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-(phosphinetriyl)tripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions

Dichloro-bis(aminophosphine) complexes of palladium with the general formula of [(P{(NC5H10)3-n(C6H11)n})2Pd(Cl)2] (where n = 0-2), belong to a new family of easy accessible, very cheap, and air stable, but highly active and universally applicable C-C cross-coupling catalysts with an excellent functional group tolerance. Dichloro{bis[1,1',1''-(phosphinetriyl)tripiperidine]}palladium [(P(NC5H10)3)2Pd(Cl)2] (1), the least stable complex within this series towards protons; e.g. in the form of water, allows an eased nanoparticle formation and hence, proved to be the most active Heck catalyst within this series at 100 &#176;C and is a very rare example of an effective and versatile catalyst system that efficiently operates under mild reaction conditions. Rapid and complete catalyst degradation under work-up conditions into phosphonates, piperidinium salts and other, palladium-containing decomposition products assure an easy separation of the coupling products from catalyst and ligands. The facile, cheap, and rapid synthesis of 1,1',1"-(phosphinetriyl)tripiperidine and 1 respectively, the simple and convenient use as well as its excellent catalytic performance in the Heck reaction at 100 &#176;C make 1 to one of the most attractive and greenest Heck catalysts available.
We provide here the visualized protocols for the ligand and catalyst syntheses as well as the reaction protocol for Heck reactions performed at 10 mmol scale at 100 &#176;C and show that this catalyst is suitable for its use in organic syntheses.

Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-phosphinetriyltripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions

Dichloro{bis[1,1',1''-(phosphinetriyl)tripiperidine]}palladium [(P(NC5H10)3)2Pd(Cl)2] (1) is an easy accessible, cheap, and air stable, but highly active Heck catalyst with an excellent functional group tolerance that efficiently operates under mild reaction conditions to give the coupling products in very high yields.

温和な反応条件の下でパラジウム - ジクロロ{ビス[（ホスフィントリ）tripiperidine 1,1 &#39;、1&#39;&#39;]}触媒による溝呂木 - ヘッククロスカップリング反応

Dichloro-bis(aminophosphine) complexes of palladium with the general formula of [(P{(NC5H10)3-n(C6H11)n})2Pd(Cl)2] (where n = 0-2), belong to a new family ...

化学

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The silica-encapsulated metal oxide nanoparticles are then carburized in a methane/hydrogen atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal carbide nanoparticles. During the carburization process, the silica shells prevent the sintering of adjacent carbide nanoparticles while also preventing the deposition of excess surface carbon. Alternatively, the silica-encapsulated metal oxide nanoparticles can be nitridized in an ammonia atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal nitride nanoparticles. By adjusting the reverse microemulsion parameters, the thickness of the silica shells, and the carburization/nitridation conditions, the transition metal carbide or nitride nanoparticles can be tuned to various sizes, compositions, and crystal phases. After carburization or nitridation, the silica shells are then removed using either a room-temperature aqueous ammonium bifluoride solution or a 0.1 to 0.5 M NaOH solution at 40-60 &#176;C. While the silica shells are dissolving, a high surface area support, such as carbon black, can be added to these solutions to obtain supported early transition metal carbide or nitride nanoparticles. If no high surface area support is added, then the nanoparticles can be stored as a nanodispersion or centrifuged to obtain a nanopowder.

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

モノとバイメタル早期遷移金属炭化物と窒化物ナノ粒子の逆マイクロエマルジョン媒介合成

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

室温における炭素ナノシートの作製

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from benzimidazolium salts. Detailed and generalized protocols are also presented for testing the catalytic activity of such complexes in arylation and Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions. Representative results are shown for the catalytic activity of the four complexes in arylation and Suzuki-Miyaura type reactions. For each of the reactions investigated, at least one of the four complexes successfully catalyzed the reaction, qualifying them as promising candidates for catalysis of many carbon-carbon bond-forming reactions. The protocols presented are general enough to be adapted for the synthesis, purification and catalytic activity testing of new palladium N-heterocyclic carbene complexes.

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from benzimidazolium salts. The complexes were tested for catalytic activity in arylation and Suzuki-Miyaura reactions. For each reaction investigated, at least one of the four complexes successfully catalyzed the reaction.

パラジウム<em&gt; N</em&gt; - 複素環カルベン錯体：ベンズイミダゾリウム塩からの合成と炭素 - 炭素結合形成反応における触媒活性

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from ...

Preparation and Reactivity of a Triphosphenium Bromide Salt: A Convenient and Stable Source of Phosphorus(I)

We present herein the optimized synthesis of a triphosphenium bromide salt. Apart from being a versatile metathesis reagent, this unusually stable low-valent-phosphorus-containing compound acts as a useful P+ transfer agent. Unlike traditional methods employed to access low-coordinate phosphorus species which usually require pyrophoric phosphorus-containing precursors (white phosphorus, Tris(trimethylsilyl)phosphine, etc.), or harsh reducing agents (alkali metals, potassium graphite, etc.), the current approach does not involve pyrophoric or explosive reagents and can be done on large scales (&#62;20 g) in excellent yields by undergraduates with basic air-free synthetic training. The bromide counter ion is readily exchanged with other anions such as tetraphenyl borate (described herein) using typical salt metathesis reagents to obtain materials with desired properties and reactivities. The versatility of this P+ transfer approach is exemplified by the reactions of these triphosphenium precursors with an N-heterocyclic carbene and an anionic bisphosphine, each of which readily displace the neutral bisphosphine to give an NHC-stabilized phosphorus(I) cation and a phosphorus(I) containing zwitterion, respectively.

Preparation and Reactivity of a Triphosphenium Bromide Salt: A Convenient and Stable Source of PhosphorusI

The synthesis of a triphosphenium bromide salt is described and its use as a P+ transfer agent is outlined by reactions with an N-heterocyclic carbene and an anionic bisphosphine, yielding an NHC-stabilized P(I) cation and a P(I) containing zwitterion, respectively.

Triphosphenium臭化物塩の調製と反応性：リンの便利で安定したソース（I）

We present herein the optimized synthesis of a triphosphenium bromide salt. Apart from being a versatile metathesis reagent, this unusually stable ...

Achieving Moderate Pressures in Sealed Vessels Using Dry Ice As a Solid CO2 Source

Herein is presented a general strategy to perform reactions under mild to moderate CO2 pressures with dry ice. This technique obviates the need for specialized equipment to achieve modest pressures, and can even be used to achieve higher pressures in more specialized equipment and sturdier reaction vessels. At the end of the reaction, the vials can be easily depressurized by opening at room temperature. In the present example CO2 serves as both a putative directing group as well as a way to passivate amine substrates, thereby preventing oxidation during the organometallic reaction. In addition to being easily added, the directing group is also removed under vacuum, obviating the need for extensive purification to remove the directing group. This strategy allows the facile &#947;-C(sp3)-H arylation of aliphatic amines and has the potential to be applied to a variety of other amine-based reactions.

Achieving Moderate Pressures in Sealed Vessels Using Dry Ice As a Solid CO2 Source

Here we present a protocol for performing reactions in simple reaction vessels under low-to-moderate pressures of CO2. The reactions can be performed in a variety of vessels simply by administering the carbon dioxide in the form of dry ice, without the need for costly or elaborate equipment or set-ups.

固体 CO2発生源としてドライアイスを使用して密閉容器で適度な圧力を達成します。

Herein is presented a general strategy to perform reactions under mild to moderate CO2 pressures with dry ice. This technique obviates the need for ...

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.

無料カルベン、混合二量体および有機ラジカルを分離します。

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

[(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: A General and Broadly Applicable Copper-Based Photoredox Catalyst

Our group recently reported the use of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6 as a general copper-based photoredox catalyst which proved efficient to promote the activation of a broad variety of organic halides, including unactivated ones. These can then participate in various radical transformations such as reduction and cyclization reactions, as well as in the direct arylation of several (hetero)arenes. These transformations provide a straightforward access to a range of small molecules of interest in synthetic chemistry, as well as to biologically active natural products. Altogether, [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6 acts as a convenient photoredox catalyst which appears to be an attractive, cheap and complementary alternative to the state-of-the-art iridium- and ruthenium-based photoredox catalysts. Here, we report a detailed protocol for the synthesis of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, as well as NMR and spectroscopic characterizations, and we illustrate its use in synthetic chemistry for the direct arylation of (hetero)arenes and radical cyclization of organic halides. In particular, the direct arylation of N-methylpyrrole with 4-iodobenzonitrile to afford&#160;4-(1-methyl-1H-pyrrol-2-yl)benzonitrile and the radical cyclization of N-benzoyl-N-[(2-iodoquinolin-3-yl)methyl]cyanamide to afford natural product luotonin A are detailed. The scope and limitations of this copper-based photoredox catalyst are also briefly discussed.

[DPEPhosbcpCu]PF6: A General and Broadly Applicable Copper-Based Photoredox Catalyst

Detailed and general protocols are presented for the synthesis of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, a general copper-based photoredox catalyst, and for its use in synthetic chemistry for the direct arylation of C-H bonds in (hetero)arenes and radical cyclization of organic halides.

[(DPEPhos) (bcp) Cu]PF6: 一般的で広く適用される銅系 Photoredox 触媒

Our group recently reported the use of [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6 as a general copper-based photoredox catalyst which proved efficient to promote the ...

Introduction to Catalysis

Source: Laboratory of Dr. Ryan Richards &#8212; Colorado School of Mines
Catalysis is among the most important fields of modern technology and presently accounts for approximately 35% of the gross domestic product (GDP) and sustenance of approximately 33% of the global population through fertilizers produced via the Haber process.1 Catalysts are systems that facilitate chemical reactions by lowering the activation energy and influencing the selectivity. Catalysis will be a central technology in addressing the energy and environmental challenges of modern times.

Catalysis: Homogeneous and Heterogeneous Catalysts

触媒入門

Source: Laboratory of Dr. Ryan Richards &#8212; Colorado School of Mines
Catalysis is among the most important fields of modern technology and presently ...

Education

JoVE Science Education

有機化学

Aldehydes and Ketones to Alkenes: Wittig Reaction Overview

The Wittig reaction is the conversion of carbonyl compoundsÃÂ¢ÃÂÃÂaldehydes and ketonesÃÂ¢ÃÂÃÂto alkenes using phosphorus ylides, or the Wittig reagent. The reaction was pioneered by Prof. Georg Wittig, for which he was awarded the Nobel Prize in Chemistry.
<img alt="Wittig reaction diagram; showing conversion of ketone to alkene using PPh3 and R, R' groups." src="/files/ftp_upload/12335/12335_PT_Figure_1.svg" style="text-align: center; height: 75px;" data-altupdatedat="1747830616000" data-alt="Wittig reaction diagram, showing ketone to alkene conversion with phosphonium ylide, organic synthesis.">
Phosphorus ylide is a neutral molecule containing a negatively charged carbon directly bonded to a positively charged phosphorus atom. The molecule is stabilized by resonance.
<img alt="Chemical reaction diagram, Wittig reaction mechanism, phosphorus ylide, carbonyl compound interaction." src="/files/ftp_upload/12335/12335_PT_Figure_2.svg" style="text-align: center; height: 75px;" data-altupdatedat="1747830616000" data-alt="Wittig reaction mechanism, chemical formula, resonance structures diagram">
The Wittig reagents are synthesized from unhindered alkyl halides in two steps. At first, the alkyl halide undergoes an SN2 attack by a triphenylphosphine molecule generating a phosphonium salt. Next, in the presence of a strong base such as butyllithium, sodium hydride, or sodium amide, the salt undergoes deprotonation of the weakly acidic ÃÂÃÂ± hydrogen, producing the carbanionic ylide nucleophile.
<img alt="Chemical reaction mechanism, SN2 substitution, diagram showing phosphorus compound transition, bond formation" src="/files/ftp_upload/12335/12335_PT_Figure_3.svg" style="text-align: center; height: 75px;" data-altupdatedat="1747830616000" data-alt="Wittig reaction mechanism diagram; SN2 process; phosphorus ylide; organic chemistry pathway.">
Wittig reactions are regioselective, as the new CÃÂ¯ÃÂ¼ÃÂC bond is formed explicitly at the carbonyl position. The stereoselectivity depends on the nature of the phosphorus ylide. Ylides with electron-withdrawing groups, such as carbonyl or aromatic rings that are stabilized by additional resonance structure, predominantly generate E alkenes. Alternatively, Wittig reagents with simple alkyl groups primarily form Z alkenes.
<img alt="Wittig reaction mechanism diagram; illustrates stereochemistry with E and Z isomers formation." src="/files/ftp_upload/12335/12335_PT_Figure_4.svg" style="text-align: center; height: 200px;" data-altupdatedat="1747830616000" data-alt="Wittig reaction diagram, chemical formulas, illustrating E/Z alkene formation from phosphonium ylide.">
The yield of Wittig reactions is influenced by steric crowding around the carbonyl group. Ketones that are sterically more hindered give poor yields compared to aldehydes. A variation of the Wittig reaction is the HornerÃÂ¢ÃÂÃÂWadsworthÃÂ¢ÃÂÃÂEmmons reaction that involves a phosphonate ester reagent producing the E alkene as the major product.
<img alt="Wittig reaction diagram; phosphorus ylide to alkene transformation; organic synthesis mechanism." src="/files/ftp_upload/12335/12335_PT_Figure_5.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747830616000" data-alt="Wittig reaction; chemical equation; carbonyl conversion to alkene; organic synthesis process.">

アルデヒドおよびケトンからアルケンへ:Wittig反応の概要

The Wittig reaction is the conversion of carbonyl compounds&#8212;aldehydes and ketones&#8212;to alkenes using phosphorus ylides, or the Wittig reagent. ...

白リンの活性化カルボニル装飾カルベンの調製および使用

要約

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温和な反応条件の下でパラジウム - ジクロロ{ビス[（ホスフィントリ）tripiperidine 1,1 '、1'']}触媒による溝呂木 - ヘッククロスカップリング反応

モノとバイメタル早期遷移金属炭化物と窒化物ナノ粒子の逆マイクロエマルジョン媒介合成

室温における炭素ナノシートの作製

パラジウム

Triphosphenium臭化物塩の調製と反応性：リンの便利で安定したソース（I）

固体 CO₂発生源としてドライアイスを使用して密閉容器で適度な圧力を達成します。

無料カルベン、混合二量体および有機ラジカルを分離します。

[(DPEPhos) (bcp) Cu]PF₆: 一般的で広く適用される銅系 Photoredox 触媒

触媒入門

アルデヒドおよびケトンからアルケンへ:Wittig反応の概要