α, β-불포화 화합물 및 알킨스의 Persulfate-승진 벤젠내화를 통해 물에서 다기능화 벤젠의 효율적인 합성

요약

전례 없는 다기능성 벤젠의 합성을 향한 물에 있는 α, β-불포화 화합물 및 알키네의 황황산 촉진 금속 프리 벤젠내레이션이 보고되고 있다.

초록

벤지아인화 반응은 비순환 빌딩 블록을 구조적으로 다양한 벤젠 골격으로 변환하는 효과적인 프로토콜을 나타냅니다. 기능화 벤젠에 대한 고전적이고 최근의 접근 방식에도 불구하고, 물 금속이없는 방법은 여전히 도전과 폴리 대체 벤젠 화합물을 합성하는 데 사용되는 도구의 세트를 확장 할 수있는 기회를 나타냅니다. 이 프로토콜은 높은 수율에서 전례없는 기능화 벤젠 링을 감당하기 위해 α, β-불포화 화합물 및 알키네의 벤젠화를 탐구하는 운영상의 간단한 실험 설정을 설명합니다. 황황암모산암모늄은 선택의 시약이며 안정성과 취급이 용이한 주목할만한 이점을 제공합니다. 또한, 용매로 물의 사용과 금속의 부재는 방법에 더 많은 지속 가능성을 부여한다. 건조제 사용을 방지하는 수정된 작업 절차도 프로토콜에 편리함을 더합니다. 제품의 정제는 실리카의 플러그만을 사용하여 수행됩니다. 기질 범위는 현재 말단 알킨스 및 α, β-불포화 형피 화합물로 제한된다.

서문

기능화 벤젠은 틀림없이 합성 유기 화학 에서 가장 많이 사용되는 전구체입니다^1,2. 그들은 제약, 천연 제품 및 기능성 유기 재료의 주류를 파악합니다. 강력한 접근법은 폴리치환 벤젠 유도체의 시공에 대해 보고되었으며, 그 중에서도 방향족 핵성 또는 전기성 치환으로 잘 확립된 방법^3,교차 결합 반응⁴ 및 지시금속^5가 널리 퍼진 접근법이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 전략의 광범위한 적용은 제한된 기판 범위, 과잉 반응 및 재구성 성 문제로 인해 방해받을 수 있다.

탠덤 순환 화 반응은 원자 경제적 인 방식으로 기능화 된 벤젠의 신속한 건설을위한 고전적인 방법에 대한 매우 매력적인 대안을 나타냅니다^6,7,8. 이 프레임워크 내에서 벤드안내레이션 반응은 비순환 빌딩 블록을 귀중한 벤젠 골격으로 효과적으로 변환하는 데 적합한 프로토콜을 나타냅니다. 이러한 반응 의 종류는 다양한 화학 공급 원료, 메커니즘 및 실험 조건^9,10,11을특징으로하는 다목적 방법론이다.

우리의 연구의 목적은 전례없는 기능화 벤젠 고리를 생성하는 벤젠화 반응을위한 간단하고 실용적인 프로토콜을 개발하는 것입니다. 이를 위해, 우리는 저렴한 화학 공급 원료 (α, β-불포화 화합물 및 알케인)를 사용하는 물에서 금속이없고 황산염 매개 벤젠레이션을 탐구하기 시작했습니다.

문헌에 보고된 방법에 비해 몇 가지 장점이 지적될 수 있다. 금속없는 변환은 지속 가능한 개발의 요구 사항을 충족하는 데 필요한 모든 특성을 가지고 있습니다. 몇 가지 를 언급하기 만하면 원하는 제품에서 금속 미량의 비용이 많이 들고 까다로운 제거 가 필요하지 않습니다. 반응은 그것의 조작을 쉽게 만드는 산소와 습기에 덜 민감하고 전반적인 과정은 일반적으로 덜 비싼^12입니다. 황산염은 안정적이고, 취급이 용이하고 부산물로 황산염만을 생성하므로, 폐기물 오염을 최소화하기 위한 녹색 화학 이니셔티브에^{추진력을 더한다 13.} 물은 유기 반응에 적합한 녹색 용매로 간주됩니다 : 그것은 무독성, 불연성, 매우 낮은 냄새를 가지고 저렴한 비용으로 사용할 수 있습니다. 심지어 수용성 유기 화합물은^"물에"14 수성 현탁액을 사용하여 사용할 수 있으며, 이러한 간단한 합성 프로토콜은 년 동안 점점 더 관심을 얻고있다.

당사의 최적화된 반응 조건과 간단한 작업/정제 절차는 여러 기능화된 벤젠 링에 대한 액세스를 제공하여 추가 적인 기능화를 위한 풍부한 기회를 제공합니다.

프로토콜

주의: 이 절차에서 화학물질을 사용하기 전에 재료 안전 데이터 시트(MSDS)에 문의하십시오. 여러 시약 및 용매가 독성, 부식성 또는 인화성이기 때문에 안전 안경, 실험실 코트 및 니트릴 장갑을 포함한 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 사용하십시오. 연기 후드에 모든 반응을 수행합니다. 이 프로토콜에 사용된 액체는 마이크로파이펫 이송된다.

1. 알키네스와 α, β-불포화 화합물을 사용하는 벤젠내레이션 반응

1. 2.0 mL의 증류수를 교반 막대가 들어있는 15 mL 시험 튜브 (직경 1cm)에 추가하십시오. 순차적으로 페닐아세틸렌(220 μL, 2.00 mmol, 2.0 equiv.), 2-사이클로헥센-1-1-1(96.8 μL, 1.00 mmol, 1.0 equiv.) 및 암모늄 퍼술페이트(1.5 mL의 1.5 mL) 및 갓 준비된 수성 용액 1.3 mmol, 0v.2mmol을 추가합니다.
2. 고무 중격을 사용하여 튜브를 캡하고 가열 하는 동안 최종 압력 축적을 피하기 위해 그것에 바늘을 삽입.
3. 튜브를 핫플레이트에 알루미늄 가열 블록에 놓고 8시간 동안 격렬한 교반(1150 rpm)에서 85°C에서 가열합니다.
4. 반응의 진행을 따르려면, 반응 배지의 50 μL-aliquot를 취하고 이를 1.5 mL 원점 바이알로 옮김을 전달한다. 50 μL의 에틸 아세테이트를 바이알에 넣고 흔들어 줍니다. 모세관으로 유기 상부 층을 수집하고 TLC에 의해 분석.
   참고: 반응 진행은 α,β-불포화 화합물 스팟의 실종과 UV 광(254 nm) 하에서 생성물의 외관을 비교한 TLC에 의해 확인된다. TLC 분석은 실리카 코팅 유리 플레이트로 수행되며 92:8 헥산/에틸 아세테이트로 개발됩니다. R_f 값: 페닐아세틸렌 = 0.68; 2-사이클로헥센-1-원 = 0.23; 제품 3e = 0.26.
   주의: 페닐아세틸렌과 2-사이클로헥센-1-원은 인화성, 급성 독성 및 가벼운 자극제입니다. 황황암모늄은 부식성이며 점막을 자극할 수 있습니다.

2. 추출 작업 및 정화

1. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 시험관에 에틸 아세테이트(1 mL)를 첨가한다. 서스펜션을 1분 간 저은 다음 실온에서 2,336 ×g에서 원심분리하여 1분 동안 파스퇴르 피펫을 사용하여 유기 상부 층을 제거하고 둥근 바닥 플라스크로 옮긴다. 이 단계를 두 번 반복합니다.
   참고 : 원심 분리 단계는 건조제의 사용을 피하고 쉽게 최종 에멀젼을 깰.
2. 원유를 얻기 위해 회전 증발기를 사용하여 감소 된 압력하에서 용액을 집중시다.
3. 92:8의 비율로 헥산/에틸 아세테이트 혼합물의 55 mL를 SiO₂ 7.5 g을 함유한 베커에 넣습니다(모공 크기 60 Å, 35-70 μm 입자 크기, 플래시 크로마토그래피용). 플라스크를 저어 균일한 슬러리를 얻습니다. 슬러리를 컬럼(내부 직경 40mm)으로 옮기고 용매를 용출하는 컬럼을 포장합니다. 필요한 경우, 다시 한 번 고정식 단계에서 기포를 제거하기 위해 용해.
4. 원유를 최소한의 에틸 아세테이트로 용해한 다음 이 용액을 컬럼으로 옮김. 혼합물의 동일한 55 mL을 사용하여 92:8 헥산/에틸 아세테이트, 물질을 용해시키고, 시험관에서 컬럼 유출물을 수집하고 TLC에 의해 원하는 순수 제품을 얻었다.
5. 로터리 증발기에 감소된 압력하에서 용액을 농축하고 적어도 1 시간 동안 고진공 하에서 최종 휘발성을 제거하십시오. CDCl_3를사용하여 정제 된 제품의 샘플을 ¹H 및 ¹³C NMR로 분석하십시오.
   주의: 에틸 아세테이트와 헥산은 가연성입니다. SiO₂ 분말은 호흡기 자극제입니다.

결과

폴리치환벤젠(3b, 도 1)은당사의 프로토콜을 이용하여 무색 오일(0.2741 g, 0.920 mmol, 92% 수율)으로 단리하였다. 구조 및 순도는 도 2 및 도 3에제시된 ^1H및 ^13CNMR 스펙트럼에서 평가될 수 있다. 중앙 벤젠 링(δ 8.37 및 δ 7.72 ppm)에 방향족 양성자를 위한 피크를 생성물 형성을 위한 진단 신호로서 사용하였다.

토론

본 원에 보고된 방법은^{물(15)에서}다기능화된 벤젠의 합성을 위한 매우 간단하고 온화한 실험 설정이 되도록 설계되었다. 우리의 조건하에서 우리는 황산 암모늄의 사용을 통해 제품에 대한 우수한 수율을 관찰 할 수 있었습니다. 갓 준비 된 황산 수성 용액을 사용해야합니다. 그러나, 고체 암모늄 황산염은 또한 수율에 있는 손실 없이 채택될 수 있습니다. 반응 매체의 온도에주?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ammonium persulfate	Vetec	276
Chloroform-D, (D, 99.8%)	Sigma Aldrich	570699-50G
2-cyclohexen-1-one >95%	Sigma Aldrich	C102814-25ML
Ethyl Acetate, 99.9%	Synth	01A1010.01.BJ	ACS
Hexanes, 98.5%	Synth	01H1007.01.BJ	ACS
Phenylacetylene 98%	Sigma Aldrich	117706-25ML
Silica Gel (SiO2)	Fluka	60738-5KG	pore size 60 Å, 35-70 μm particle size
Thin-layer chromatography plates	Macherey-Nagel	818333	0.20 mm silica gel 60 with fluorescent indicator UV254