Mikrovågsassisterad Intramolekylära Dehydrogenative Diels-Alder-reaktioner för syntes av Funktionaliserade naftalener / Färgämnen Solvatochromic

Summary

Mikrovågsassisterad intramolekylära dehydrogenative Diels-Alder (DA) reaktioner ger kortfattad tillgång till funktionaliserad cyklopenta [

Abstract

Funktionaliserade naftalener har tillämpningar inom olika forskningsområden, från syntesen av naturliga eller biologiskt aktiva molekyler för framställning av nya organiska färgämnen. Trots att många strategier har rapporterats att få tillgång till naftalen ställningar, många förfaranden utgör fortfarande begränsningar när det gäller att införliva funktionalitet, vilket i sin tur minskar utbudet av tillgängliga substrat. Utvecklingen av mångsidiga metoder för direkt tillgång till substituerade naftalener är därför mycket önskvärd.

Diels-Alder (DA) cykloadditionsreaktionen är en kraftfull och attraktiv metod för bildning av mättade och omättade ringsystem från lättillgängliga utgångsmaterial. En ny mikrovågsassisterad intramolekylära dehydrogenative DA reaktion av styrenyl häri beskrivna derivaten genererar en mängd funktionaliserad cyklopenta [b] naftalener som inte kunde framställas med användning av befintliga syntetisk metods.. Vid jämförelse med konventionell uppvärmning, accelererar mikrovågsbestrålning reaktionshastigheter, förbättrar utbyten, och begränsar bildningen av oönskade biprodukter.

Nyttan av detta protokoll ytterligare demonstreras genom omvandling av en DA cycloadduct i en ny solvatochromic fluorescerande färg via en Buchwald-Hartwig palladiumkatalyserade korskopplingen. Fluorescensspektroskopi, som en informativ och känslig analysteknik, spelar en nyckelroll i forskningsområden, inklusive miljövetenskap, medicin, farmakologi och cellbiologi. Tillgång till en mängd nya organiska fluoroforer tillhandahålls av mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion möjliggör ytterligare framsteg på dessa områden.

Introduction

Liten molekyl design och syntes är avgörande för utvecklingen av en rad vetenskapliga områden som innehåller läkemedel, bekämpningsmedel, organiska färgämnen och många fler ^1. Diels-Alder (DA) och dehydro-Diels-Alder-(DDA) reaktioner är särskilt kraftfulla verktyg vid syntes av små cykliska och aromatiska föreningar ^2-4. Dessutom, termiska dehydrogenative DA reaktioner av styren diener med dienofiler alkyn ger en potentiellt fördelaktig väg till syntes av aromatiska föreningar genom att initialt forma cycloadducts som ytterligare kan aromatize under oxidativa betingelser ^5. Genom att använda en termisk intramolekylär dehydrogenative DA reaktion av styren diener med alkyner, typiskt problem i samband med användning av styren som en dien, såsom oönskade [2 + 2] cykloadditionsreaktioner ^5,6 och polymerisationsreaktioner ⁷ och dålig regioselektivitet, lindras och naftalen föreningar kan genereras.

Den termiska intramolekylära dehydrogenative DA reaktion styrener med alkyner är inte utan betydande problem. Först, de flesta reaktioner lider av låga utbyten, långa reaktionstider och höga reaktionstemperaturer ^8-11. Dessutom gör främjar många reaktioner inte exklusiv bildning av den naftalen produkten, både naftalen och dihydronaftalen produceras, ofta som oskiljaktiga blandningar genom kolonnkromatografi ^11,12. De tjuder av föregångaren styren-ynes också begränsade till att omfatta heteroatomer och / eller grupper karbonylgrupper. Endast ett exempel redovisas för en alla kolinnehållande tjuder, kräver förhållanden 250 ° C snyggt för 48 timmar för att erhålla naftalen bildning ^10.

Förutom begränsad mängd inom tjuder av utgångsmaterial, är en av de mest allvarliga begränsningar av denna metod bristen på funktionalitet tolereras under konventionella termiska förhållandena.Alkynen terminalen av utgångsmaterialet är antingen osubstituerad eller bifogas med en fenyl eller trimetylsilyl (TMS)-gruppen ^8-13. I ett exempel är en ester vid alkynen terminalen visats genomgå dehydrogenative DA reaktionen, men detta resulterar i en blandning av naftalen och dihydronaftalen produkter ^11. En senare förslaget föreslås att en TMS bunden till den alkyn terminalen är nödvändig för att uppnå exklusiv naftalen bildas i höga utbyten ^10. Bristen på olika funktioner rapporterades för termiska dehydrogenative DA reaktioner begränsar allvarligt potentialen hos denna reaktion mot montering av unika naftalen strukturer.

Längtan efter variation i naftalen strukturer härrör från deras funktion som små block molekyler byggnad i flera vetenskapliga områden, särskilt organiska fluorescerande färgämnen ^14,15. Den utmärkta rumslig upplösning och svar-tider av små orgAnic färgämnen för övervakning i realtid händelser ¹⁶ har lett till utvecklingen av hundratals kommersiellt tillgängliga fluorescerande föreningar. Många av dessa färgämnen är naftalener med diskreta fotofysikaliska och kemiska egenskaper ^15. Välja fluorescerande färger med specifika egenskaper för att övervaka enskilda funktioner är utmanande, vilket leder till ett ökat behov av nya klasser av fluoroforer med mer varierande fotofysikaliska egenskaper. I detta syfte skulle en termisk intramolekylära dehydrogenative DA reaktion styrener med alkyner som möjliggör diversifiering av en unik naftalen byggnadsställning vara potentiellt fördelaktigt med tillämpning att utveckla nya naftalen-innehållande fluorescerande färgämnen.

Som ett alternativ till konventionell uppvärmning, är mikrovågor kemi fördelaktig eftersom den ger mer enhetlig uppvärmning av kemiska prov, vilket leder till högre kemiska utbyten, snabbare reaktionshastigheter, mildare reaktionsbetingelsers, och ofta olika selektivitet av produkter ^17. Använda mikrovågsugn-assisterade kontra konventionell uppvärmning villkor för intramolekylära dehydrogenative DA reaktion styrener tjänar till att eliminera många av de problem som är förknippade med denna metod genom att minska reaktionstiden från dagar till minuter, ökar tidigare dåliga skördar, sänka reaktion temperaturer och erbjuder mer selektiv bildning av den önskade produkten naftalen. Mikrovågsassisterad reaktionsbetingelser kan också vara mer benägna att underlätta införlivandet av en större variation av funktionalitet i de naftalen produkter som tidigare var ouppnåelig. Endast en tidigare exempel har rapporterats med användning mikrovågsassisterade villkor för dehydrogenative DA reaktionen i vilken en 90% utbyte av både naftalen och dihydronaftalen erhölls i så lite som 15 minuter vid 170 ° C. ^12.

Häri redovisas en mikrovågsassisterad intramolekylära dehydrogeinfödda DA reaktion styrenyl derivat som leder till den exklusiva bildningen av funktionaliserade och varierande naftalen produkter i så lite som 30 minuter och hög till kvantitativa utbyten ^18. Nyttan av detta protokoll bekräftas också av en steg omvandling av en naftalen produkt i en ny solvatochromic fluorescerande färg med fotofysikaliska egenskaper som konkurrera med den populära kommersiellt tillgängliga färg Prodan ^19.

Protocol

1. Mikrovågsassisterad Dehydrogenative DA Reaktion

1. Lägg para-klor-styren-derivat (0,045 g, 0,18 mmol) och 1,2-dikloretan (3 ml) till en 2-5 ml mikrovågsbestrålning flaska utrustad med en omrörarstav för att skapa en 0,060 M lösning. Denna koncentration används eftersom högre koncentrationer leder till bildningen av oönskade produkter.
2. Förslut flaskan mikrovågbestrålning och placera den i mikrovågsugnen synthesizer hålighet.
3. Bestråla lösningen vid 180 ° C under 200 min med omröring och med fasta hålltid på. Hålltiden är hur lång bestrålning sker vid den angivna temperaturen. Reaktionsblandningen blir gyllene färg. Längre reaktionstider inte skadar utbytet av reaktionen.
4. Bekräfta att reaktionen är fullständig genom tunnskiktskromatografi (TLC) med användning av 5% etylacetat / hexan som elueringsmedel. Visualisera TLC-plattan med UV-ljus och kaliumpermanganat fläck. Den _Rf av reactant och produkt är 0,2 och 0,25, respektive.
5. Överför reaktionsblandningen till en scintillationsflaska med 1 ml 1,2-dikloretan för att skölja flaskan mikrovågsugn reaktionen. Detta resulterar i ca 3 ml lösning i scintillationsflaska.
6. Koncentrera innehållet i scintillationsflaska under reducerat tryck vid 40 ° C med användning av en rotationsindunstare (10-30 mm Hg). Indunstning av lösningsmedlet kommer att kräva 5-10 minuter, och 45 mg av en rå brun olja erhålles. Den råa oljan är stabil och kan lagras på obestämd tid utan nedbrytning.
7. Rena den råa oljan genom filtrering genom en pipett av kiselgel med 5% etylacetat / hexaner som elueringsmedel för att förvärva 41 mg naftalen som ett vitt fastämne.
8. Bekräfta identiteten av produkten genom ¹ H-kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi med användning av deutererad kloroform (CDCl ₃₎ som lösningsmedel. För en 300 MHz NMR-spektrometer, är ¹ H-NMR-spektrumet för naftalen följande: 7,80 (d, J = 1,8 Hz, 1H), 7,72 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 7,70 (s, 1H), 7,38 (dd, J = 1,8, 9,0 Hz, 1H), 3,07 (t, J = 7,1 Hz , 4H), 2,66 (s, 3H), 2,18 (p, J = 7,1 Hz, 2H) ppm.

2. Buchwald-Hartwig Palladium-katalyserad korskopplingsreaktion

1. Lägg RuPhos palladacykel (3 mg, 0,004 mmol) till en ugnstorkad 0,5-2 ml Biotage mikrovågsbestrålning flaska utrustad med en omrörarstav och förslut flaskan.
2. Evakuera och fyll flaskan med kväve tre gånger genom att sticka skiljeväggen av locket med en liten nål. När rensning av flaskan är klar, ta bort nålen. Den mikrovågsbestrålning flaskan kommer att fungera som ett förseglat rör under reaktionen, och de bästa resultaten erhålles när minimala luft är närvarande i reaktionskärlet.
3. Genom skiljeväggen, tillsätt litium-bis (trimetylsilyl) amid (0,32 ml av en 1,0 M lösning i THF, 0,32 mmol) via spruta under omröring. Lösningen blir röd.
4. Efter omrörning under 2-10 min, tillsätt naftalen (0,038 g,0,16 mmol) i 0,3 ml vattenfri tetrahydrofuran (THF) via spruta. Ytterligare THF (upp till 0,2 ml) kan användas för att helt upplösa naftalen.
5. Efter 2-10 minuters omrörning, tillsätt dimetylamin (0,12 ml av en 2,0 M lösning i THF, 0,24 mmol) via spruta och sänka reaktionskärlet i en förvärmd 85 ° C oljebad.
6. Värm reaktionsblandningen under 3 h vid 85 ° C, eller tills reaktionen är fullständig genom TLC. Reaktionsblandningen blir mörkbrun till färgen. För TLC, använder 20% etylacetat / hexaner som elueringsmedel, och visualisera den resulterande plattan med UV-ljus och kaliumpermanganat fläck. Den _Rf av reaktanten och produkten är 0,5 och 0,4, respektive.
7. Kyl reaktionsblandningen till rumstemperatur, bort flaskan locket, och släcka reaktionen med mättad vattenlösning av ammoniumklorid (10 ml).
8. Med användning av en 60 ml separationstratt, separera det vattenhaltiga skiktet från det organiska skiktet. Extrahera det vattenhaltiga skiktet tre gånger med etylacetat (12 ml).
9. Kombinera de organiska skikten i separertratten och tvätta en gång med saltlösning (15 ml).
10. Torka de kombinerade organiska skikten över natriumsulfat under 10 min, och sedan avlägsna natriumsulfat genom gravitationsfiltrering.
11. Användning av en rotationsindunstare, koncentrera den resulterande lösningen under reducerat tryck vid 30 ° C (10-30 mm Hg). Indunstning av lösningsmedlet kommer att kräva 5-10 minuter, och en rå brun olja erhålles.
12. Rena den orena produkten genom silikagelkolonnkromatografi med en 1,5 cm kromatografikolonn och 5% etylacetat / hexaner som elueringsmedel. Färgämnet kommer att erhållas som 27 mg av ett gult fastämne.
13. Bekräfta identiteten av produkten genom ¹ H-NMR-spektroskopi med användning CDClg ₃ som lösningsmedel. För en 400 MHz NMR-spektrometer, det ¹ H-NMR-spektrumet för färgämnet som följer: 7,64 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 7,56 (s, 1H), 7,11 (dd, J = 2,5, 9,0 Hz, 1 H ), 6,87 (d, J = 2,5 Hz, 1H), 3,02 (s, 6H), 3,02 till 2,87 (m, 4H), 2,65 (s, 3H), 2,12 (p, J = 7,3 Hz, 2H) ppm.

3. Beredning av Dye lösning för fotofysikaliska studier

1. Överför 1 mg av färgämnet i en ren, torr 10 ml mätkolv och späd till volym med diklormetan (DCM) för erhållande av en 0,4 x 10 ^-3 M stamlösning av färgämnet.
2. Överför 253 pl av stamlösningen till en andra 10 ml mätkolv och späd till volym med DCM för att framställa en 1 x 10 ^-5 M lösning av färgämnet. Denna lösning kommer att användas för att samla både UV-VIS och fluorescensdata för färgämnet.

4. UV-synliga absorptionsspektroskopi

1. Fyll två kvarts spektrofotometerkuvetterna med DCM. Dessa är de blankprover. Placera dem i UV-Vis spektrofotometer hålighet. Rör aldrig de optiska ytorna i cellen. Hantera cellerna vid toppen av sidoplattorna som inte möter den optiska axeln.
2. Ställ in instrumentala parametrar tillen slitsbredd av 2 och en upptagningshastighet av 480 nm / min. Välj ett namn för provet och välja ett förvärv område 600 till 200 nm.
3. Samla bakgrunden spektrum, ta provet cellen från instrumentet, töm den och skölj med flera delar av 1 x 10 ^-5 M färgämneslösningen innan de fylls. Undvik överfyllning cellen. Innan du sätter på baksidan provcellen i hållaren försiktigt torka cellfönstren med en ren lins vävnad.
4. Samla absorptionsspektrum för provet. Absorptionsmaximum observeras vid 377 nm.
5. Försiktigt rengöra kvarts spektrofotometerkuvetterna med vatten, aceton och etanol innan du kör UV-Vis absorption analyser av andra prover.
6. Använd Excel eller Origin programvara för att rita och analysera insamlade data.

5. Fluorescens emissionsspektroskopi

1. Fyll en kvarts fluorometer cell med 1 x 10 ^-5 M färgämneslösningen och placera den i spectrofluorometER. Undvik hudkontakt med de optiska ytorna hos cellen.
2. Ställ in instrumentella parametrar: exciteringsvåglängd vid 334 nm, spaltbredd 2, förvärv andelen 0,1 nm / sek, förvärv område 390 till 750 nm. En 390 nm cut-on-filter behövs för att avlägsna spritt ljus från utsläppskällan.
3. Samla fluorescensemissionsspektrumet av provet. Fluorescensemissionen maximum observeras vid 510 nm.
4. Rengör kvarts fluorometer cellen med vatten, aceton och etanol innan du kör fluorescens analyser på andra prover.
5. Använd Excel eller Origin programvara för att rita och analysera insamlade data.

Representative Results

Mikrovågsbestrålning (MWI) i styrenyl derivat vid 180 ° C resulterar i fullständig cyklopenta [b] naftalen-bildning i så lite som 30 min och i hög till kvantitativa utbyten (figur 1) ^18. Inga dihydronaftalen biprodukt observeras, och ¹ H-NMR-spektroskopi produkterna verkar rena utan behov av ytterligare rening efter bestrålning (Figur 2). Olika ändringar av naftalen ramverket tolereras väl utnyttja dessa termiska tillstånd, inklusive variationer av tjudret och substitutionsmönstret i naftalenringen, införlivandet av en grupp av elektronbortdragande grupp, och även ändra placeringen av elektronborttagande grupp till skapa kondenserade cyklopentanon produkter.

Syntesen av fluoroforer följer en två-stegs protokoll för en mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion följt av en Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed korskopplingsreaktion. Ett representativt exempel på fluorofor syntes skildras i figur 3. En para-klor-substituerad styren cykliseras enligt ovan nämnda villkor, och utsattes sedan för palladium-katalyserad korskoppling betingelser med RuPhos palladacykel, LHMDS, och dimetylamin för att producera den önskade fluorescerande färgämnet.

De fotofysikaliska egenskaperna hos färgämnet studeras i olika lösningsmedel med olika polaritet ^19. För både UV-Vis absorptionsspektroskopi och fluorescensmätningar utsläpp, är 1 x 10 ^-5 M lösningar av fluorescerande förening i 10 mm kvarts celler analyserades med användning av en excitationsvåglängd av 334 nm för fluorescens analyser och en 2 nm spaltbredd. Excel eller ursprung programvara kan användas för att normalisera och plotta insamlade data, samt för att beräkna absorption och emissionsmaxima av proverna ^20. Såsom visas i figurerna 4 och

Figur 1. Omfattning av mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion. MWI av lösningar av styrenyl prekursorer i 1,2-dikloretan eller o-diklorbensen vid 180 ° C gav naftalenföreningar med variationer i tjuder och naftalen substitutionsmönster (översta raden), elektron-substituent (andra raden), och placering av den elektron -grupp (tredje raden). Reaktionstider och avkastning finns under varje struktur och asterisker anger reaktioner som utfördes vidhögre temperatur (225 ° C eller högre) för att minska reaktionstiden ^18. Klicka här för att se större bild .

Figur 2. ¹ H-NMR-spektrum av naftalen produkt. En ¹ H-NMR-spektrum av naftalen produkten i CDCl ₃ visar att den råa produkten kräver ingen ytterligare rening och att det inte finns någon kontaminering med dihydronaftalen biprodukt. Klicka här för att visa större siffra .

Figur 3.. Syntetisk strategi att generera solvatochromic fluorescerande färgämnen Följande reaktionsbetingelser användes för att framställa den representativa fluorescerande föreningen: a) MWI, 180 ° C, DCE (0,060 M), 200 minuter, 100% utbyte, b) Dimetylamin (1,5 ekv), LHMDS (2 ekv), RuPhos palladacykel (2,5 mol%), THF, N _2, 3 timmar, 85 ° C, 70% utbyte ^18.

Figur 4. Solvatochromism av den representativa färgämnet Från vänster till höger:. Fluorescerande färg solubiliserades i toluen, 1,4-dioxan, DCM och dimetylsulfoxid (DMSO) och observerades under långvågig UV-ljus ^19.

Figur 5. Fotofysikaliska egenskaper representativa fluorescerande färg. Normaliserad absorption (streck) och fluorescens (fast) spektra av nya fluorescerande färgämnet i cyklohexan, toluen, 1,4-dioxan, THF, DCM, kloroform, acetonitril (MeCN), DMSO och etanol. Absorptionsspektrumet registrerades i DCM, och fluorescensdata uppsamlades genom analys 1 x 10 ^-5 M lösningar av de fluorescerande färgämnena i 10 mm kvarts celler. Excitationsvåglängden för fluorescens analys var 334 nm ^19. Klicka här för att se större bild .

Discussion

Mikrovågsassisterad Dehydrogenative DA Reaktion

Den intramolekylära dehydrogenative DA reaktion av styrenyl prekursorer genom mikrovågsbestrålning (MWI) producerar olika naftalen strukturer i höga utbyten av 71-100% och korta reaktionstider, vilket kräver så lite som 30 minuter (figur 1) ^18. Den svåraste aspekten av att utföra dehydrogenative DA reaktionen är solvent urval, som ofta är komplicerat, eftersom en mängd lösningsmedel egenskaper måste beaktas för att säkerställa optimal uppvärmning. Först och främst måste en framgångsrik reaktion vara möjligt i ett lösningsmedel som är kompatibelt med mikrovågsugn villkor. Faktorer såsom kokpunkt, mikrovågsabsorption, polaritet, och mängden lösningsmedel i mikrovågs flaskan påverkar alla uppvärmning och reaktion resultat. Både 1,2-dikloretan (DCE) och o-diklorbensen (DCB) är lämpliga MWI lösningsmedel för den dehydrogenative DA reaktionen, men ibland DCE hektars svårt att nå 180 ° C med MWI. Detta problem löses genom att tillsätta mer lösningsmedel, regummering av MWI flaskan, eller att utföra reaktionen i DCB, vilket är en bättre mikrovågsabsorbator än DCE och har en högre kokpunkt. Reaktionens fortskridande övervakas med TLC, särskilt om omfattningen av reaktionen ökas eftersom detta kan förlänga tiden för reaktionen. Medan majoriteten av substrat rapporterade gör undergår cyklisering vid 180 ° C, upphettning vid 225 ° C i DCB tjänar att avsevärt minska reaktionstiden för exempel inbegriper reaktionstider större än 200 min vid 180 ° C. Endast ett exempel om en naftalen med en kondenserad cyklohexanring kräver en temperatur av 300 ° C för att fullborda reaktionen, inrätta denna som den rapporterade första exemplet på en cyklohexan-kondenserad naftalen byggnadsställning genereras via en dehydrogenative DA reaktion. Dessa resultat varierar kraftigt från tidigare verk där naftalener producerades under konventionella uppvärmningssystem förhållanden, men krävs ExTended uppvärmning och lägre skördar av naftalen produkterna erhölls ^8,9. Liknande sätt, när cyklisering visas i figur 3 utförs i en 180 ° C oljebad, kräver reaktionen 2 dagar att slutföra i en 61%-igt utbyte. Detta är en drastisk skillnad från 200 minuter och kvantitativa avkastning observeras att använda MWI villkor ^18.

Förutom att påskynda reaktionen och öka utbytet, innefattar mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion en stor mängd funktionalitet som tidigare inte tolereras under konventionella betingelser uppvärmning. Klor substitution i olika positioner av styren medger bildande av unika byggnadsställningar av naftalen produkter (figur 1). Dessutom, de flesta konventionella uppvärmningssystem exempel innefattar endast substitution av icke-elektronbortdragande grupper vid änden av alkynen av utgångsmaterialet ^8-13. Bara exempel inklurande substitution av en TMS-gruppen vid alkynen resulterade i exklusiv bildning naftalen i höga utbyten ^10,13. Figur 1 visar en grupp av elektronbortdragande funktionalitet som kan införlivas genom användning av mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion, som omfattar ketoner, aldehyder , estrar, sulfoner, sulfoxider, och fosfonater. Medan reaktionen sker lätt med elektronbortdragande substitution vid alkyn terminalen, osubstituerad alkyn eller TMS substituerade alkyn prekursorer misslyckas att genomgå cyklisering.

Slutligen mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion ökar inte bara omfattningen av uppnåbara cyklopenta [b] naftalen föreningar (figur 1), men producerar dessa naftalener utan kontaminering med oönskad dihydronaftalen. Förändringar av styren-yn tjuder genom att införa en propargyl keton eller en diester grupp är också möjligt att ge olika ramar naphthalene utan biprodukt bildas. Tidigare exempel på dehydrogenative DA reaktionen av styrener är begränsade till utgångsmaterial som innefattar heteroatomer och / eller karbonyler i styren-yn tjuder ^8-13. Endast ett exempel rapporterade en cyklopenta [b] naftalen bildad av en styren-yn innehållande en allt kol tjuder ^10. Medan styren-ynes innehållande samtliga kol tjuder ger exklusiv bildning av naftalen via mikrovågs-assisterad reaktion, är en begränsning till denna metod att införlivandet av heteroatomer, såsom kväve eller syreatomer, in förankringstrossen producera blandningar av produkter.

Buchwald-Hartwig Palladium-katalyserad korskopplingsreaktion

Den Buchwald-Hartwig palladiumkatalyserade korskopplingen är en enstegs omvandling av naftalener produceras av mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion i nya fluorescerande färgämnen. Medan rening av than naftalener genereras från DA reaktionen är inte nödvändigt för en framgångsrik palladiumkatalyserad korskopplingsreaktion, gör det ökar utbytet av korskoppling. Enkel filtrering genom en plugg av silikagel är väsentligt att rena DA addukten, och endast resulterar i en 5-10% minskning i utbyte för mikrovågsassisterad reaktion. Koppling av denna naftalen med en amin använder RuPhos palladacykel resulterar i en 70%-igt utbyte av korskoppling produkt (Figur 3) ^19. De bästa resultaten för korskoppling erhålles när färska reagens, såsom LHMDS och dimetylamin användes, och när försiktighet vidtas för att upprätthålla en inert miljö reaktion.

UV-Vis Absorption och fluorescensemissionen spektroskopi

De fotofysikaliska egenskaperna hos färgämnet studerades med användning 1 x 10 ^-5 M lösningar för både UV-Vis absorption och fluorescensemission spektroskopi. På så, absorbance värden mellan 0,01 och 0,1 erhölls vid en våglängd av 334 nm, samt bra signal till brusförhållanden. Koncentration av prov bör väljas för att ge absorptionsvärden inom intervallet 0,01 till 0,1.

Intensiteten av provets fluorescens minskas genom en mängd olika faktorer, inklusive kvaliteten på de använda lösningsmedlen och närvaron av syre i provet som analyseras. För att lösa detta problem, kan spektroskopiska kvalitet lösningsmedel användas för att framställa färgämnet lösningar. Dessutom är de bästa resultaten erhålles vanligen genom avgasning av provet med en inert gas, såsom kväve eller argon, innan insamling av spektroskopiska data.

De fotofysikaliska egenskaperna för den nya färgen kan jämföras med kommersiellt tillgängliga fluorescerande färgämne Prodan att visa ökad solvatochromism av färgen över Prodan. Till exempel, är batokrom förskjutning av fluorescens emissionsmaxima från toluen till etanol 112 nm förfärg kontra bara 69 nm för Prodan. Dessutom uppvisar den nya fluoroforen en Stokes förskjutning av 133 nm och fluorescensemissionen högst 510 nm i diklormetan, en dramatisk ökning från 85 nm Stokes skift och 440 nm emission maximalt Prodan ^19. Röd-skiftade utsläppen är särskilt viktiga för biologiska tillämpningar där den naturliga fluorescensen av biomolekyler kan begränsa upptäcka fluoroforer avger och absorbera vid kortare våglängder. Dessa resultat bekräftar tillämpningen av detta protokoll till syntes av värdefulla fluorescerande färgämnen.

Ansökan och slutsatser

Genomförande av mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion i syntesen av nya solvatochromic fluorescerande färgämnen är bara en tillämpning av denna mångsidiga metod. Förutom att undersöka solvatochromism av de syntetiska färgämnen, kan denna reaktion användas för att syntetisera en mångfald fluorescerande föreningar med interesting fotofysikaliska egenskaper genom att tillåta en unik funktionalisering av naftalen strukturer. Dessutom skulle den snabb och enkel syntes av naftalener via denna mikrovågs-assisterad metodik ger en ändamålsenlig väg till syntes av höggradigt funktionaliserade naftalen-innehållande naturliga produkter.

Sammanfattningsvis beskrivna metoden häri ger kortfattad tillgång till en mängd av funktionaliserade naftalener, samt en ny solvatochromic färgämne. De ovannämnda fördelarna och mångsidigheten hos mikrovågsassisterad dehydrogenative DA reaktion kan ytterligare ansökningar till det växande området ekologiska fluorescerande färgämnen samt eventuellt till syntesen av naturliga och biologiska molekyler.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagent/Material
1,2-Dichlor–thane, ACS reagent ≥99.0%	Sigma-Aldrich	319929
SiliaPlate G TLC - glass-backed, 250 μm	Silicycle	TLG-R10011B-323
Ethyl acetate, certified ACS ≥99.5%	Fisher Scientific	E14520
Hexanes, certified ACS ≥98.5%	Fisher Scientific	H29220
Silica gel, standard grade	Sorbent Technologies	30930M	60 A, 40-63 μM (230 x 400 mesh)
RuPhos palladacycle	Strem	46-0266
Nitrogen gas	Matheson TRIGAS	NI304	Nitrogen 304cf, industrial
Lithium bis(trimethylsilyl) amide solution	Sigma-Aldrich	225770	1.0 M solution in THF
Tetrahydrofuran anhydrous ≥99.9%	Sigma-Aldrich	401757	Inhibitor-free
Dimethylamine solution	Sigma-Aldrich	391956	2.0 M solution in THF
Ammonium chloride	Fisher Scientific	A661-500
Sodium sulfate, anhydrous (granular)	Fisher Scientific	S421-500
Chromatography column	Chemglass	CG-1188-04	½ in ID x 18in E.L.
Cyclohexane, ≥99.0%	Fisher Scientific	C556-1
Toluene anhydrous, 99.8%	Sigma-Aldrich	24451
1,4-Dioxane anhydrous, 99.8%	Sigma-Aldrich	296309
Tetrahydrofuran anhydrous, ≥99.9%	Sigma-Aldrich	186562	250 ppm BHT as inhibitor
Dichloromethane	Sigma-Aldrich	650463	Chromasolv Plus
Chloroform, ≥99.8%	Fisher Scientific	C298-1
Acetonitrile anhydrous, 99.8%	Sigma-Aldrich	271004
Dimethyl sulfoxide, ≥99.9%	Fisher Scientific	D128
Ethyl alcohol	Pharmco-AAPER	11ACS200	Absolute
Equipment
Microwave Synthesizer	Biotage	Biotage Initiator Exp
Microwave Vial	Biotage	352016	0.5 – 2 ml
Microwave Vial	Biotage	351521	2 – 5 ml
Microwave Vial Cap	Biotage	352298
Microwave Synthesizer	Anton Paar	Monowave 300
Microwave Vial G4	Anton Paar	99135
Microwave Vial Cap	Anton Paar	88882
NMR Spectrometer	Bruker	Avance	300 or 400 MHz
UV-Visible Spectrometer	PerkinElmer	Lamda 9
Spectrophotometer cell	Starna Cells	29B-Q-10	Spectrosil quartz, path length 10 mm, semi-micro, black wall
Spectrofluorometer	HORIBA Jobin Yvon	FluoroMax-3 S4
Fluorometer cell	Starna Cells	29F-Q-10	Spectrosil quartz, path length 10 mm, semi-micro