JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Протокол для диастереоселективном подготовки в одном сосуде цис - N-TS-iodoaziridines описывается. Поколение diiodomethyllithium, дополнение к N-Ц альдиминов и циклизации амино ювелирного дийодид среднего и iodoaziridines демонстрируется. Также имеется протокол быстро и количественно оценить наиболее подходящий стационарной фазы для очистки с помощью хроматографии.

Аннотация

Высоко диастереоселективное подготовка цис - N-TS-iodoaziridines посредством реакции diiodomethyllithium с N-Ц альдиминов описывается. Diiodomethyllithium получают путем депротонирования дииодметана с LiHMDS, в смеси эфира ТГФ / диэтиловый, при -78 ° С в темноте. Эти условия необходимы для стабильности Личи 2 реагента генерируемого. Последующее добавление по каплям н-Ts альдиминами к предварительно сформованной раствора diiodomethyllithium дает амино-дийодид промежуточное соединение, которое не изолирована. Быстрое потепление реакционной смеси до 0 ° С способствует циклизации, получая iodoaziridines с эксклюзивным цис-диастереоселективности. Аддитивные и циклизации этапы реакции опосредованы в одном реакционную колбу путем тщательного контроля температуры.

Из-за чувствительности к iodoaziridines очистки, оценки подходящих методов о.е.rification требуется. Протокол для оценки стабильности чувствительных соединений стационарных фаз для хроматографии на колонке описывается. Этот способ подходит для применения к новым iodoaziridines или других потенциально чувствительных новых соединений. Следовательно, этот метод может найти применение в диапазоне синтетических проектов. Процедура включает, во-первых, оценку выхода реакции, до очистки, 1 Н ЯМР-спектроскопии с сравнению с внутреннего стандарта. Части нечистой смеси продукта затем обрабатывают суспензий различных стационарных фаз, подходящих для хроматографии, в системе растворителей, пригодной в качестве элюента в флэш-хроматографией. После перемешивания в течение 30 мин, чтобы имитировать хроматографии с последующей фильтрацией, образцы анализируют с помощью 1 Н-ЯМР-спектроскопии. Расчетные дает для каждой неподвижной фазы затем по сравнению с первоначально получены из сырой реакционной смеси. Полученные результаты обеспечивают количественную оценку тон стабильность соединения в различных стационарных фаз; следовательно, оптимальным может быть выбран. Выбор основной окиси алюминия, модифицированный для активности IV, как подходит стационарной фазы позволило выделение определенных iodoaziridines в отличном выходом и чистотой.

Введение

Цель этого метода состоит в подготовке iodoaziridines, которые предлагают потенциал для дальнейшего функционализации деривативов азиридиновых. Способ включает в себя протокол для количественного выбора оптимальной стационарной фазы для хроматографии.

Азиридины, как трехчленные кольца, получившая присущей кольца штамм, который делает их важные строительные блоки в органической химии 1. Они показывают широкий спектр реакционной способности часто с участием Азиридиновое кольцо отверстие 2,3, в частности, в качестве промежуточных продуктов в синтезе функционализированных аминов 4,5, или формирование других азотсодержащих гетероциклов 6,7. Синтез ряда производных азиридиновых функционализацией предшественника, включающего нетронутыми азиридиновую кольцо стала жизнеспособной стратегии 8. Функциональная группа обмен металла, чтобы генерировать анион азиридинил, и реакции с электрофильными было показано, что эффективность 9,10,11, а в последнее время регио-и стереоселективное депротонирование N-защищенных азиридинов был также достигнут 12-15. Совсем недавно, катализируемой палладием методы кросс-сочетания с образованием арил азиридинов из функционализованных прекурсоров азиридиновых была разработана Vedejs 16,17, а сами 18.

Химия гетероатомзамещенные азиридинов открывает увлекательные вопросы реакционной способности и стабильности 19. Мы были заинтересованы в подготовке iodoaziridines качестве нового функциональной группы, которая предлагает потенциал, чтобы обеспечить прекурсоров для широкого круга производных с дополнительными реактивности к существующим реакций азиридин функционализации. В 2012 году мы сообщили о первом подготовку арил N-Вос-iodoaziridines 20, и очень недавно сообщила о подготовке арил и алкилзамещенного N-TS-iodoaziridines 21.

Метод, ускорисс iodoaziridines использует diiodomethyllithium, реагент, который недавно также были использованы в подготовке diiodoalkanes 22,23, 22,24 diiodomethylsilanes, и виниловые йодиды 25-27. Карбеноидные, как природа этого реагента требуется получение и использование при низких температурах 22,28. Методы и условия, используемые для генерации diiodomethyllithium в подготовке iodoaziridines описаны ниже.

В то время как кремнезем появился как материал выбора для хроматографии 29, он оказался непригодным для очистки N-TS-iodoaziridines. Силикагель, как правило, первый и единственный в твердой фазе материал, применяемый в флэш-хроматографии в органической химии в связи с наличием и эффективных разделений. Тем не менее, кислый характер силикагель, может способствовать разложению чувствительных подложек в процессе очистки, предотвращая выделение желаемого материала. В то время как другие йationary фазы или модифицированные силикагели доступны для хроматографии 30, не было никакой возможности для оценки совместимости с молекулой-мишенью в этих различных материалов. В связи с деликатным характером iodoaziridines, мы создали протокол для оценки стабильности соединения на массив неподвижных фаз 21, который продемонстрировали здесь. Это имеет потенциал для применения в синтезе широкого круга соединений с чувствительных функциональных групп. Следующий протокол обеспечивает эффективный доступ к N-TS iodoaziridines, позволяя диастереоселективного синтеза обоих алкила и ароматических цис-iodoaziridines с высоким выходом.

протокол

1. Подготовка Iodoaziridines с Diiodomethyllithium

  1. Пламя высушить 100 мл круглодонную колбу, содержащую мешалки и закрывали перегородкой, в потоке аргона, затем дают остыть до комнатной температуры в атмосфере аргона. Примечание: Стекло сушат в сушильном шкафу в течение ночи (125 ° C) и охлаждают до комнатной температуры аналогичным образом также подходит.
  2. В колбу, добавьте 5,7 мл безводного ТГФ и 2,7 мл безводного Et 2 O с помощью шприца, и свежеперегнанного гексаметилдисилазана (1,50 ммоль, 315 мкл) с помощью микрошприца.
  3. Полученный раствор перемешивают и охлаждают до -78 ° С в бане сухой лед / ацетон в подходящего размера Дьюара, чтобы позволить колбу, хорошо водой. Накройте Дьюара с алюминиевой фольгой, чтобы минимизировать воздействие реакционного сосуда к свету.
  4. Добавить н BuLi (1,50 ммоль, 0,60 мл, 2,5 М в гексане) по капл м через шприц в течение 2-3 мин в раствор при -78 ° С.Смесь оставляют перемешиваться при -78 ° С в течение еще 30 мин с образованием 0,17 М раствора LiHMDS. ВНИМАНИЕ: решение н BuLi легко воспламеняется, разъедают кожу и пирофорными. Избыток реагента в шприце следует гасили соответственно.
  5. Через 30 мин добавляют 1 мл безводного ТГФ в высушенном пламенем 10 мл круглодонную колбу через шприц, после чего дииодметана (1,70 ммоль, 135 мкл) с помощью микрошприца и гарантировать, что они хорошо перемешивают.
  6. Добавьте дийодметан решение по каплям в течение 2 мин в раствор лития гексаметилдисилазаном при -78 ° С Оставьте это решение в течение 20 мин при -78 ° С.
  7. В течение этого времени взвесить N - [(Е)-4-methylphenylmethylidene]-4-метилбензолсульфонамида (137 мг, 0,50 ммоль) в другой Высушенную пламенем 10 мл круглодонную колбу и растворяют в 2,0 мл безводного ТГФ.
  8. После 20 мин времени депротонирующего, добавить по каплям иминовой решение в diiodomethyllithium раствору в течение 5 мин при -78 & #176; С.
  9. Сразу после добавлени по капл м в комплекте, поднимите реакционный сосуд из ледяной бане сухой, и передать бане лед / вода в при 0 ° С Re-крышка с алюминиевой фольгой и оставить на 15 мин при 0 ° С ПРИМЕЧАНИЕ: Решение должно быть оранжевого цвета.
  10. Через 15 мин при 0 ° С, гасят реакцию путем добавления 30 мл насыщенного водного раствора бикарбоната натрия. Передайте смесь в делительную воронку и добавить 30 мл CH 2 Cl 2. Встряхнуть смесь и снять нижнюю 2 слоя CH 2 Cl. Повторите эту процедуру извлечения еще два раза, и объединить CH 2 Cl 2 слои.
  11. Добавить сульфат натрия в органические слои для удаления воды, присутствующей в растворе, а затем отфильтровывают над сульфатом натрия и собрать фильтрат в 250 мл круглодонную колбу.
  12. Растворитель удаляют при пониженном давлении на роторном испарителе с получением нечистый образец желаемого продукта iodoaziridine.

2. Оценка продукта стабильности в стационарных фаз для хроматографии

  1. Растворите образец сырой азиридиновую в CH 2 Cl 2 (16 мл) и добавить 1,3,5-триметоксибензол (28,0 мг, 0,167 ммоль) в качестве внутреннего стандарта, обеспечивая этот полного растворения. Возьмем аликвоты (2 мл) из этой смеси, растворитель удаляют при пониженном давлении и анализа этого образца с помощью 1 Н ЯМР-спектроскопии.
  2. Откройте записанный 1 H ЯМР-спектр, используя стандартное программное обеспечение обработки ЯМР. В Mestrenova, щелкните правой кнопкой мыши спектр и выбрал «интеграцию», то «ручной», чтобы обеспечить инструмент интеграции. Нажмите и перетащите, чтобы покрыть ширину пиков на 6,08 млн и на 4,87 млн ​​интегрировать сигналы внутреннего стандарта и ОМС сигнала азиридинового соответственно. Щелкните правой кнопкой мыши на интеграл для пика при 6,08 промилле, выберите "редактировать Интеграл" и изменить "нормализованное" значение до 3,0. НЕТTE: Подобные шаги могут быть применены с другими программными пакетами.
  3. Используйте обновленное значение интеграла для азиридин ОМС сигнала (4,87 промилле), чтобы определить выход iodoaziridine, здесь с помощью (100/3) × (интеграл от сигнала ОМС), которая обеспечивает вычисляемый выход 59%. Примечание: С учетом известное количество внутреннего стандарта (0,167 ммоль) и пик продукта, соответствующего 1 протон, выход iodoaziridine вычисляется по следующей формуле: 100 × (интеграл от пика продукта) × (число молей внутреннего стандарта) / молей исходного материала.
  4. Подготовка суспензии следующих стационарных фаз (25 г): кремнезем, кремнезем + 1% нетто 3 (триэтиламин), нейтральный оксид алюминия, основной окиси алюминия (активность I), основной окиси алюминия (активность IV) и флорисил, каждый по 5% EtOAc / гексан (50 мл), в шести отдельных 250 мл конических колбах, содержащих перемешивающими якорями. В другом коническую колбу подготовить 5% EtOAc / гексан раствор (50 мл), который должен быть использован в качестве контрольного эксперимента. ВНИМАНИЕ: силикономгель, глинозем и другие стационарные фазы используется опасны при вдыхании, поэтому всегда должны быть обработаны в эффективной вытяжкой.
  5. Добавить 2 мл аликвот / iodoaziridine раствора внутреннего стандарта к каждому из конических колбах при комнатной температуре. Размешайте шламовые смеси в течение 30 мин. Примечание: Этот представляет продолжительность соединение может воздействовать стационарной фазы в процессе обычной процедуры колоночной флэш-хроматографией.
  6. Суспензию фильтруют с использованием смеси воронку из спеченного стекла, и собрать фильтрат в 250 мл круглодонную колбу. Промойте остаток на воронке с CH 2 Cl 2 (2 × 30 мл). Повторите этот процесс фильтрации для остальных суспензий. ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь уместно смещение начала каждого стационарной фазы, чтобы дать время для фильтрации и так поддерживать то же время для каждого из стационарных фазовых материалов.
  7. Растворитель удаляют из полученных образцов при пониженном давлении, и анализировать с помощью 1 Н-ЯМР-спектроскопиископии, чтобы рассчитать количество iodoaziridine восстановленный в каждом случае, как описано в разделе 2.2.
  8. Сравнение выходов iodoaziridine полученные от каждого стационарной фазы испытания с полученным в разделе 2.1. Примечание: Образец дает высокий урожай, в идеале такой же, как в 2.1, показывает оптимальное стационарной фазы для хроматографии. В этом примере основной оксид алюминия (активность IV) был признан лучшим стационарной фазы для очистки.

3. Отключение основной окиси алюминия и очистки Iodoaziridine

  1. Повторите Раздел 1 для создания сырой iodoaziridine смесь.
  2. Чтобы создать основную окись алюмини (активность IV), добавьте 100 г основной окиси алюмини (активность I) в 500 мл круглодонную колбу, а затем добавить 10 мл воды в колбе и согласуется с притертой пробкой.
  3. Встряхнуть флакон энергично, пока нет комков могут видеть, что указывает даже распространение воды в течение глинозема. Разрешить глинозем охлаждаться до комнатной температуры. ВНИМАНИЕ: адсорбцииния воды является экзотермической, поэтому колбу может нагреваться и может привести к повышения давления. Отпустите любое давление наращивать часто.
  4. Очищают сырой iodoaziridine с помощью колоночной хроматографии с использованием основную окись алюмини (активность IV) в качестве неподвижной фазы, элюируя смесью гексан, сортировки до 5% EtOAc / гексан. ПРИМЕЧАНИЕ: высокие концентрации EtOAc не должны использоваться с основной окиси алюминия. В этих случаях, диэтиловый эфир может быть использован вместо.
  5. Смешайте Фракции, содержащие продукт, и растворитель удаляют при пониженном давлении с получением чистого iodoaziridine.

Результаты

Процедура, описанная дает цис - (±)-2-иод-3-(4-толил) -1 - (4-толилсульфонил) азиридиновых в виде одного диастереомера и с превосходной чистоты (рис. 1). До очистки, с выходом 59% от продукта iodoaziridine была рассчитана с помощью 1 Н ЯМР-спектроскопии. Однако это iodoaziridine был особенно ?...

Обсуждение

Процедура диастереоселективного получения цис - N-TS-iodoaziridines описано, вместе с протоколом исследования устойчивости к количественно указывать на лучшее стационарной фазы для очистки потенциально неустойчивых соединений колоночной флэш-хроматографией. Предполагается, что д?...

Раскрытие информации

The authors declare that they have no competing financial interests.

Благодарности

Для финансовой поддержки мы выражаем искреннюю благодарность за EPSRC (Карьера Ускорение стипендий для ОАК; EP/J001538/1), Мемориальный Фонд Рамсей (исследовательский грант 2009-2011 в ОАК) и Имперского колледжа в Лондоне. Спасибо профессору Алану Армстронг для щедрую поддержку и советы.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Hexamethyldisilazane999-97-3Alfa AesarDistill from KOH under argon prior to use.
n-Butyllithium109-72-8Sigma Aldrich2.5 M in hexanes, titrate prior to use.
Diiodomethane75-11-6Alfa AesarContains copper as a stabilizer.
1,3,5-Trimethoxybenzene621-23-8Sigma Aldrich
Silica112945-52-5Merck
Basic alumina1344-28-1Sigma Aldrich
Neutral alumina1344-28-1Merck
Florisil1343-88-0Sigma Aldrich
THFAll anhydrous solvents were dried through activated alumina purification columns. 
Et2O
CH2Cl2
NMR spectrometerBruker AV 400 n/a
NMR processing softwareMestReNova 7.0.2-8636

Ссылки

  1. Sweeney, J. B. Aziridines: epoxides' ugly cousins. Chem. Soc. Rev. 31 (5), 247-258 (2002).
  2. Lu, P. Recent developments in regioselective ring opening of aziridines. Tetrahedron. 66 (14), 2549-2560 (2010).
  3. Wu, B., Parquette, J. R., RajanBabu, T. V. Regiodivergent ring opening of chiral aziridines. Science. 326 (5960), (2009).
  4. Liew, S. K., He, Z., St Denis, J. D., Yudin, A. K. Stereocontrolled synthesis of 1,2- and 1,3-diamine building blocks from aziridine aldehyde dimers. J. Org. Chem. , (2013).
  5. Stanković, S., et al. Regioselectivity in the ring opening of non-activated aziridines. Chem. Soc. Rev. 41 (2), 643-665 (2012).
  6. Cardoso, A. L., Pinho e Melo, T. M. V. D. Aziridines in formal [3+2] cycloadditions: synthesis of five-membered heterocycles. Eur. J. Org. Chem. 2012 (33), 6479-6501 (2012).
  7. Dauban, P., Malik, G. A masked 1,3-dipole revealed from aziridines. Angew. Chem., Int. Ed. 48 (48), 9026-9029 (2009).
  8. Florio, S., Luisi, R. Aziridinyl anions: generation, reactivity, and use in modern synthetic chemistry. Chem. Rev. 110 (9), 5128-5157 (2010).
  9. Vedejs, E., Moss, W. O. Lithiated aziridine reagents. J. Am. Chem. Soc. 115 (4), 1607-1608 (1993).
  10. Satoh, T., Fukuda, Y. A new synthesis of enantiomerically pure α- and β-amino acid derivatives using aziridinyl anions. Tetrahedron. 59 (49), 9803-9810 (2003).
  11. Satoh, T., Matsue, R., Fujii, T., Morikawa, S. Cross-coupling of nonstabilized aziridinylmagnesiums with alkylhalides catalyzed by Cu(I) iodide: a new synthesis of amines bearing a quaternary chiral center and an asymmetric synthesis of both enantiomers of the amines from one chiral starting material. Tetrahedron. 57 (18), 3891-3898 (2001).
  12. Hodgson, D. M., Humphreys, P. G., Hughes, S. P. Widening the usefulness of epoxides and aziridines in synthesis. Pure. Appl. Chem. 79 (2), 269-279 (2007).
  13. Musio, B., Clarkson, G. J., Shipman, M., Florio, S., Luisi, R. Synthesis of optically active arylaziridines by regio- and stereospecific lithiation of N-Bus-phenylaziridine. Org. Lett. 11 (2), 325-328 (2009).
  14. Beak, P., Wu, S., Yum, E. K., Jun, Y. M. Intramolecular cyclizations of -lithioamine synthetic equivalents: convenient syntheses of 3-, 5-, and 6-membered-ring heterocyclic nitrogen compounds and elaborations of 3-membered ring systems. J. Org. Chem. 59 (2), 276-277 (1994).
  15. Aggarwal, V. K., Alonso, E., Ferrara, M., Spey, S. E. Highly diastereoselective aziridination of imines with trimethylsilyldiazomethane. Subsequent silyl substitution with electrophiles, ring opening, and metalation of C-silylaziridines − a cornucopia of highly selective transformations. J. Org. Chem. 67 (7), 2335-2344 (2002).
  16. Nelson, J. M., Vedejs, E. Metalated aziridines for cross-coupling with aryl and alkenyl halides via palladium catalysis. Org. Lett. 12 (22), 5085-5087 (2010).
  17. Theddu, N., Vedejs, E. Stille coupling of an aziridinyl stannatrane. J. Org. Chem. 78 (10), 5061-5066 (2013).
  18. Hughes, M., Boultwood, T., Zeppetelli, G., Bull, J. A. Palladium-catalyzed cross-coupling of aziridinylmetal species, generated by sulfinyl−magnesium exchange, with aryl bromides: reaction optimization, scope, and kinetic investigations. J. Org. Chem. 78 (3), 844-854 (2013).
  19. Singh, G. S., D'hooghe, M., De Kimpe, N. Synthesis and reactivity of C-heteroatom-substituted aziridines. Chem. Rev. 107 (5), 2080-2135 (2007).
  20. Bull, J. A., Boultwood, T., Taylor, T. A. Highly cis-selective synthesis of iodo-aziridines using diiodomethyllithium and in situ generated N-Boc-imines. Chem. Commun. 48 (100), 12246-12248 (2012).
  21. Boultwood, T., Affron, D. P., Trowbridge, A. D., Bull, J. A. Synthesis of cis-C-iodo-N-tosyl-aziridines using diiodomethyllithium: reaction optimization, product scope and stability, and a protocol for selection of stationary phase for chromatography. J. Org. Chem. 78 (13), 6632-6647 (2013).
  22. Bull, J. A., Charette, A. B. Improved procedure for the synthesis of gem-diiodoalkanes by the alkylation of diiodomethane. scope and limitations. J. Org. Chem. 73 (20), 8097-8100 (2008).
  23. Bull, J. A., Charette, A. B. Intramolecular Simmons-Smith cyclopropanation. Studies into the reactivity of alkyl-substituted zinc carbenoids, effect of directing groups and synthesis of bicyclo[n.1.0]alkanes. J. Am. Chem. Soc. 132 (6), 1895-1902 (2010).
  24. Lim, D. S. W., Anderson, E. A. One-step preparation of functionalized (E)-vinylsilanes from aldehydes. Org. Lett. 13 (18), 4806-4809 (2011).
  25. Bull, J. A., Mousseau, J. J., Charette, A. B. Convenient one-pot synthesis of (E)-β-aryl vinyl halides from benzyl bromides and dihalomethanes. Org. Lett. 10 (23), 5485-5488 (2008).
  26. Bull, J. A., Mousseau, J. J., Charette, A. B. Preparation of (E)-(2-iodovinyl)benzene from benzyl bromide and diiodomethane. Org. Synth. 87, 170-177 (2010).
  27. Boxer, M. B., Yamamoto, H. Super silyl group for a sequential diastereoselective aldol-polyhalomethyllithium addition reaction. Org. Lett. 10 (3), 453-455 (2008).
  28. Seyferth, D., Lambert, R. L. Halomethyl-metal compounds: LXII. Preparation of diiodomethyl-metal compounds. J. Organomet. Chem. 54, 123-130 (1973).
  29. Still, W. C., Kahn, M., Mitra, A. Rapid chromatographic technique for preparative separations with moderate resolution. J. Org. Chem. 43 (14), 2923-2925 (1978).
  30. Armarego, W. L. F., Chai, L. L. C. . Purification of laboratory chemicals. , (2003).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

87iodoaziridines

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены