다양 한 Difluoroalkenes에 대 한 액세스를 제공 하는 Trifluoromethylated Benzofulvenes의 선택적 C-F 정품 인증에서 원소 Lanthanides의 응용

요약

이 프로토콜의 불활성 분위기에서 원소 lanthanides 준비 및 trifluoromethylated benzofulvenes를 포함 하는 선택적 C F 활성화 공정에 그들의 응용 프로그램에 설명 합니다.

초록

한 탄소-불 소 결합 polyfluorinated 아로마 분자 또는 trifluoromethyl 포함 된 기판의 선택적 활성화 액세스 다른 얻기 어려운 독특한 포함 하는 불 소 분자의 가능성을 제공 합니다. 합성 경로입니다. C-F 정품 인증을 받을 수 있습니다, 다양 한 금속 중 lanthanides (Ln) 좋은 후보는 강한 Ln-F 유대 형성. 란타넘족 금속은 강한 감소 시키는 대리인은 산화 환 원 잠재력 Ln^{3 +}/Ln 약-2.3 V의 Mg^{2 +}/Mg 산화 환 원 한 쌍의 값을 비교. 또한, 란타넘족 금속 유망 기능 그룹 허용 오차를 표시 하 고 그들의 반응성 유기 및 유기 금속 변환 반응 조건 조정에 대 한 적당 한 시 약 들을 만들고 란타넘족 시리즈에 따라 다를 수 있습니다. 그러나, 그들의 oxophilicity 때문 lanthanides 산소와 물과 쉽게 반응 하 고 저장, 처리, 준비, 및 활성화에 대 한 특별 한 조건이 필요. 이러한 요소는 유기 합성에서 더 광범위 한 사용을 제한 했다. 우리는 여기 어떻게 디스프로슘-금속과 비유에 의해 모든 란타넘족 금속-준비 될 수 있다 갓 글러브 Schlenk 기법을 사용 하 여 무수 조건 제시. 갓에 신청된 금속, 알루미늄 염화 물와 함께에서 trifluoromethylated benzofulvenes에서 선택적 C F 활성화를 시작합니다. 결과 반응 중간체 difluoroalkenes의 새로운 가족을 얻으려면 nitroalkenes로 반응 합니다.

서문

란타넘족 금속은 산발적으로 늦은 1970 년대¹이후 유기 합성에 사용 되었습니다. 처음에, 이러한 강한 감소 시키는 대리인는 산화 환 원 잠재력 Ln^{3 +}/Ln 약-2.3 V의 자작나무 형 방향족 화합물 및 pinacol 커플링 반응의 감소에 주로 채택 되었다. 증가 가용성과 란타넘족 금속에, 1980 년대에서의 순수성 뿐만 아니라 방법론 및 공기와 습기 과민 한 화합물을 처리 하는 장비 개발 란타넘족 금속의 새로운 응용 프로그램에 지도 했다. 널리 사용 되는 SmI₂ Sm 금속 및 diiodoethane 또는 요오드 화물에서 직접 준비 란타넘족 화학²에 돌파구 이었다. 최근 몇 년 동안, 란타넘족 금속의 새로운 반응성 패턴 설명, 예를 들어 생성 된 allylic 할로겐의 Barbier 형 반응 화합물³, diaryl ketones⁴ 또는 acyl 감소 커플링 반응 염화 물⁵, 선택적 cyclopropanation 반응⁶, 그리고 그룹 4 metallocenes^7,8란타넘족 금속의 조합. 이 연구는 란타넘족 금속 유망 기능 그룹 허용 오차를 표시 하 고 그들의 반응성 유기 변환에서 반응 조건 조정에 대 한 적당 한 시 약 들을 만들고 란타넘족 시리즈에 따라 달라질 수 있습니다.

Organolanthanide 단지 및 무기 란타넘족 소금 40 년^9,,1011에 대 한 방향족 및 지방 족 탄소-불 소 유대와 C F 활성화 반응에서 연구 되었습니다. 2014 년, 원소이 터 븀 금속을 사용 하 여 C F 활성화에 첫 번째 보고서¹²등장. 그것은 p-tetrafluorobenzene 및 YbF₂줄을 pentafluorobenzene와 Yb의 regioselective 반응을 보여주었다. 최근에, 우리는 trifluoromethylated benzofulvenes를 ε, ε-difluoropentadienylmetal 단지 새로운 다양 한 알데하이드에 선택적으로 반응 하는 염화 알루미늄의 존재와 다양 한 란타넘족 금속 반응 수 나타났습니다. difluoroalkenes (그림 1)¹³. 그것은 밝혀졌다 그 디스프로슘 금속 조합 그리고 염화 알루미늄 높은 수율과 최고의 selectivities 했다. 여기 선물이 electrophiles¹⁴, nitroalkenes를 사용 하 여이 작품의 확장 regioselectively difluoroalkenes¹⁵의 새로운 클래스를 선도.

프로토콜

1. 시작은 글러브 외부 물자의 준비

1. 필요한 장비를 준비: 오븐 건조 Schlenk 튜브는 자기 저 어 바, 진공 또는 불활성 가스 (아르곤 또는 질소), 라인과 자력.
2. Trifluoromethylated benzofulvene 문학¹³에 따라 준비 합니다.
3. 마그네틱 볶음 바 장착 하는 오븐 건조 Schlenk 튜브에 추가 및 trifluoromethylated benzofulvene (177 mg, 0.65 mmol) 밖으로 무게.
4. PTFE 강선을 가진 플라스틱 나사 모자 Schlenk 튜브를 닫고 진공 라인에 연결 합니다.
5. 교 반 시작 하 고 10 분 동안 건조 benzofulvene에 진공을 적용. 다음, 아르곤/질소 진공을 해제 하 고 다시 진공을 적용. 3 번이이 프로세스를 반복 합니다. 마지막으로, 아르곤/질소 Schlenk 튜브를 작성 하 고 단단히 닫습니다.
6. 글러브 박스를 아르곤/질소 아래 Schlenk 튜브를 타고.

2. 준비는 글러브 안에 갓 출원된 디스프로슘 금속

1. 필요한 장비를 준비: 무게 균형, 금속 파일, 펜 치, 알루미늄 호 일, 집게, 주걱, 테스트 튜브와 2 고무 격 막와 아르곤/질소 장갑 상자.
2. 화학 물질을 준비: 디스프로슘 금속 및 무수 AlCl₃
3. Benzofulvene 삽입 Schlenk 튜브, 테스트 튜브와는 글러브를 처리 하기 위한 그룹의 일반적인 관행에 따라 글러브로 2 고무 격 막, 예를 들면, 작은 약 실에 대 한 적용 진공 1 분 다음 릴리스 아르곤/질소에 대 한 세 번.
4. 제출에 대 한 글러브 바닥에 알루미늄 호 일의 한 조각 무게 밸런스와 접시에 하나 넣어.
5. 단단히 디스프로슘 금속 펜 치의 도움으로 누른 얻을 반짝이 금속 표면에 금속 파일 제출에 의해 그것의 상위 비활성 레이어를 제거 합니다. 이 신청된 금속을 삭제 합니다.
   참고: (1) 사용 하 여 큰 금속 조각을 제출에 대 한 하 고 펜 치와 다른 금속 디스프로슘 금속 오염 하기에서 파일 사이의 접촉을 피하십시오. (2) 각 란타넘족 금속에 다른 금속 파일을 사용 하 여 교차 오염을 피하기 위해. (3) 폐기 금속 분말 dil. aq. HCl 솔루션을 사용 하 여 장갑 상자 밖에 서 별도로 침묵 한다.
   주의: aq. HCl과 디스프로슘의 반응 발열은 수소 가스를 생산 하 고, 따라서 얼음 목욕으로 둘러싸인 오픈 플라스 크에 디스프로슘을 끄다.
6. 갓 출원된 디스프로슘 금속 (82 밀리 그램, 0.50 mmol)을 준비 하 고 Schlenk 튜브에 추가 고무 격 막과 튜브를 닫습니다.
7. 테스트 튜브로 무수 AlCl₃ (200 밀리 그램, 1.5 mmol)를 무게 하 고 고무 격 막과 튜브를 닫습니다.
8. 글러브 박스에서 Schlenk 튜브와 테스트 튜브를 제거 합니다.

3. 시작은 글러브 외부 C F 활성화 반응

1. 필요한 장비를 준비: 진공 또는 불활성 가스 선 (아르곤 또는 질소), 자력, 그리고 건조 2 mL 주사기 바늘.
2. 화학 물질을 준비: 갓 건조 THF와 요오드를 증 류.
3. 자력 교 반기 위에 증기 두건 Schlenk 튜브 클램프 고 진공 라인에 연결 합니다. 아르곤/질소의 긍정적인 흐름 아래 Schlenk 튜브를 열기 전에 진공 또는 불활성 가스의 3 주기를 수행 합니다. 자기 활동가 시작 합니다.
4. 증기 두건에서 AlCl₃ 테스트 튜브 클램프 고 아르곤/질소의 긍정적인 흐름 아래 바늘 통해 불활성 가스 라인에 연결 합니다.
5. 긍정적인 아르곤/질소 흐름 아래 Schlenk 튜브를 촉매 양의 요오드 (10-12 mg)를 추가 합니다.
6. 건조 2 mL 주사기 바늘 아르곤/질소에서 제거
7. 제거 주사기를 사용 하 여 갓 증 류 건조 THF의 1.5 mL를가지고 하 고 깊은 갈색 솔루션 (THF에 요오드의 색깔)를 얻기 위해 Schlenk 튜브를 0.5 mL를 추가 합니다.
8. AlCl₃, 약간 노란색 솔루션으로 이어질 것입니다 테스트 튜브에 dropwise THF의 나머지 1.0 mL를 추가 합니다.
   참고: AlCl₃의 품질에 따라 THF의 추가 수 더 많거나 적은 발열.
9. 아직 따뜻한 반면, 전송이 AlCl₃ 솔루션 테스트 튜브에서 Schlenk 튜브 주사기를 사용 하 여.
10. Benzofulvene의 전체 소비 될 때까지 저 어에 반응을 수 있습니다. 처음에, 깊은 갈색 색상 노란색 솔루션, 시간이 지남에 어두운 녹색 탁 솔루션으로 바뀝니다 주고 사라질 것 이다.
11. 아르곤/질소의 긍정적인 흐름에서 모 세관으로 반응 혼합물의 샘플을 복용 하 여 1 시간 후 얇은 층 크로마토그래피 (TLC)에 의해 반응을 확인 합니다. Eluent으로 석유 에테르를 사용 합니다.
    참고: 시작 benzofulvene TLC 판에 밝은 노란색 이며 그것의 실종은 쉽게 관찰 될 수 있다.

4입니다. Nitroalkene의 추가

1. 4-methoxyphenylnitroalkene 문학¹⁶에 따라 준비 합니다.
2. 테스트 튜브에서 4-methoxyphenylnitroalkene (90 mg, 0.50 mmol) 밖으로 무게는 고무 마와 튜브 닫고 바늘 연결을 통해 진공 라인에 그것을 건조.
3. Benzofulvene (TLC 분석에 의해 확인) 반응 혼합물에서의 실종, 후 아르곤/질소의 긍정적인 흐름 아래 Schlenk 튜브를 건조 nitroalkene를 추가 합니다. 반응 혼합물 노랑-녹색 색상을 변경 됩니다.
4. Nitroalkene (보통 1 시간)의 전체 소비까지 반응 TLC 분석, 모니터링 합니다. Eluent으로 석유 에테르/에틸 아세테이트 95/5를 사용 합니다.

5. 검사 결과 및 정화

1. Diethyl 에테르의 20 mL와 함께 반응 혼합물을 희석 하 고 오픈 Schlenk 튜브에 염 산의 1 몰 용액 5 mL와 함께 그것을 냉각.
   주의: aq. HCl와 남은 디스프로슘의 반응 발열 이며 Schlenk 압력 빌드를 발생할 수 있습니다 수소 가스를 생산 합니다. 따라서, 좋은 연기 후드 오픈 Schlenk에 반응을 끄다.
2. 반응, 냉각 후 separatory 깔때기에 전송.
3. 원뿔 플라스 크에 유기 단계를 수집 합니다. 2 번 diethyl 에테르 10 mL와 수성 단계를 세척 하 고 원뿔 플라스 크에서 유기 단계를 수집.
4. 오렌지 브라운 석유 원유 제품을 회전 증발 기에 감소 된 압력 집중 그리고 MgSO₄, 미리 무게 플라스 크로 필터를 통해 유기 단계를 건조.
5. 실리 카 젤 열 크로마토그래피 비 극 지 분해 제품을 제거 하려면 eluent으로 석유 에테르로 시작 하 여 원유 제품을 정화. 극성을 최대 증가 10/1 석유 에테르/에틸 아세테이트 새로운 니트로 포함 된 difluoroalkenes을 제공 합니다.
   참고: 때 긴 열에 열 크로마토그래피를 수행 하는 극성을 천천히 늘려, 그것은 분석 목적을 위해 diastereoisomers 분리 수 있습니다.

결과

이 란타넘족 중재 C F 활성화 프로시저 nitroalkenes 가진 반응에 의해 다음 쉽게 니트로 그룹을 포함 하는 새로운 difluoroalkenes 액세스를 합니다. 그럴듯한 반응 메커니즘은 그림 2에 그려져 있습니다. 달리 electrophiles (그림 1)¹³알 데히드를 사용 하 여 우리의 이전 작업, nitroalkenes 1, 3-disubstituted indene 제품 regioselectivel...

토론

이 프로토콜에는 반응성이 매우 높은 공기와 습기 민감한 란타넘족 금속 작업 포함 됩니다. 따라서, 건조 불활성 가스에서 전체 반응 절차를 실시 해야 합니다 그리고 용 매를 포함 하 여 모든 원자재, 매우 깨끗 하 고 사용 하기 전에 건조 되어야 합니다.

이미 출원된 금속의 구입을 통해 갓 출원의 준비에 대 한 두 가지 이점이 있다: (i)의 조각 또는 덩어리 구입 상당히 더 경?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Dysprosium ingot	Strem	93-6637	Store under nitrogen/argon
Anhydrous aluminum chloride	Alfa Aesar	88488	Store under nitrogen/argon
Iodine 99.5% for analysis	Across Organics	212491000
THF GPR Rectapur	VWR Chemicals	28552.324	Dried and distilled over Na/benzophenone before use
Glovebox	MBraun		Under nitrogen atmosphere