مقالة منهجية

التوليف الفعال لل Benzenes المتعددة الدوال في الماء عن طريق البنسلين-الترويج لمركبات α ، β-غير المشبعة والالالكيز

DOI:

10.3791/60767

⸱

ديسمبر 16, 2019

 , 
1Department of Organic Chemistry, Institute of Chemistry, University of Campinas

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأفادت التقارير بان البنزين الخالي من الكبريت الذي يروج للمعادن من المركبات α ، β-غير المشبعة والالكنه في الماء نحو توليف الدالات المتعددة الدوال غير المسبوقة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتمثل ردود الفعل بالبنزين بروتوكولا فعالا لتحويل كتل البناء الاسقيه إلى هياكل عظميه للبنزين متنوعة هيكليا. علي الرغم من النهج الكلاسيكية والحديثة نحو benzenes وظيفية ، في وسائل خاليه من المعادن المياه لا تزال تمثل تحديا ويمثل فرصه لتوسيع أكثر من مجموعه من الاداات المستخدمة لتوليف مركبات البنزين متعددة الاستبدال. يصف هذا البروتوكول اعداد تجريبية بسيطه من الناحية التشغيلية لاستكشاف البنزين من المركبات α ، β-غير المشبعة والالكاين لتحمل حلقات البنزين الوظيفية غير مسبوقة في غله عاليه. فوق كبريتات الأمونيوم هو كاشف الاختيار ويجلب مزايا ملحوظة والاستقرار وسهوله التعامل معها. وعلاوة علي ذلك ، فان استخدام المياه كمذيب وغياب المعادن يضفي مزيدا من الاستدامة علي هذه الطريقة. كما يضيف اجراء العمل المعدل الذي يتجنب استخدام عوامل التجفيف الراحة للبروتوكول. يتم تنفيذ تنقيه المنتجات باستخدام المكونات فقط من السيليكا. ويقتصر نطاق الركيزة حاليا علي الكينيس الطرفية و α ، β-غير المشبعة مركبات الاليهاتيك.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

[بنزينس] [فونديزد] يمكن القول السلائف مستخدمه أكثر في كيمياء عضويه اصطناعية1,2. فهم في التيار الرئيسي للادويه والمنتجات الطبيعية والمواد العضوية الوظيفية. وقد تم الإبلاغ عن نهج قويه لبناء مشتقات البنزين متعددة الاستبدال وفيما بينها ، والأساليب الراسخة كالعطرية أو الاستبدال الكهربائي3، وردود الفعل عبر اقتران4 والمعادن الموجهة5 هي النهج السائدة. ومع ذلك ، فان التطبيق الواسع النطاق لهذه الاستراتيجيات قد يعوقه محدوديه نطاق الركيزة ، والإفراط في التفاعل ، والمسائل المتعلقة بالاختصاص الانتخابي.

التفاعلات الخلوية الترادفية تمثل بديلا جذابا جدا للطرق الكلاسيكية للبناء السريع لل benzenes الوظيفية في الأزياء الذرية الاقتصادية6،7،8. وفي هذا الإطار ، تمثل ردود الفعل بالبنزين بروتوكولا مناسبا لتحويل اللبنات الانشائيه بشكل فعال إلى هياكل عظميه ثمينة للبنزين. هذه الفئة من ردود الفعل هي منهجيه متعددة الاستعمالات تضم مجموعه متنوعة من المواد الكيميائية الخام ، واليات والظروف التجريبية9،10،11.

والهدف من دراستنا هو وضع بروتوكول بسيط وعملي لرد الفعل بالبنزين لتوليد حلقات غير مسبوقة للبنزين. وتحقيقا لهذه الغاية ، انطلقنا لاستكشاف المواد الكيميائية الخالية من المعادن ، والتي تتوسط في الماء ، والتي تستخدم الخامات الكيماوية الرخيصة (α ، والمركبات غير المشبعة ، والالكينيز).

عده ميزات علي طرق يفاد في الأدب يستطيع كنت أشرت. وللتحولات الخالية من المعادن جميع الصفات اللازمة لتلبيه متطلبات التنمية المستدامة. فقط ان نذكر قليله ، ليست هناك حاجه لأزاله مكلفه وصعبه من الكميات النزره المعادن من المنتجات المطلوبة ؛ ردود الفعل هي اقل حساسية للأكسجين والرطوبة مما يجعل التلاعب به أسهل والعملية الشاملة عاده اقل تكلفه12. أملاح البيروكبريتات مستقره ، وسهله للتعامل مع وتوليد كبريتات فقط كمنتج ثانوي ، التالي أضافه الزخم إلى مبادرة الكيمياء الخضراء للتقليل من التلوث النفايات13. ويعتبر الماء المذيبات الخضراء مناسبه لردود الفعل العضوية: فمن غير سامه ، غير قابله للاشتعال ، لديه رائحة منخفضه جدا ومتاحه بتكلفه منخفضه. حتى المركبات العضوية غير القابلة للذوبان في الماء يمكن استخدامها "علي الماء"14 المعلقات المائية وهذه البروتوكولات الاصطناعية مباشره وقد اكتسبت اهتماما متزايدا خلال السنوات.

لدينا ظروف التفاعل الأمثل وبسيطه العمل/تنقيه الإجراءات توفر الوصول إلى عده حلقات البنزين وظيفية التي توفر ثروة من الفرص لمزيد من العمل الوظيفي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحذير: راجع أوراق بيانات سلامه المواد (المسدس) قبل استخدام الكيماويات في هذا الاجراء. استخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة ، بما في ذلك نظارات السلامة ، ومعطف المختبر ، وقفازات النتريل كما العديد من الكواشف والمذيبات هي سامه ، وتاكل ، أو قابله للاشتعال. تنفيذ جميع ردود الفعل في غطاء الدخان. السوائل المستخدمة في هذا البروتوكول هي الماصات المجهرية المنقولة.

1-التفاعل بالبنزين الذي يستخدم الالكيز ومركبات α غير المشبعة

  1. أضف 2.0 مل من الماء المقطر إلى أنبوب اختبار 15 مل (قطر 1 سم) يحتوي علي شريط تحريك. بالتتابع ، أضافه فينيل الأسيتيلين (220 μl ، 2.00 ملليمول ، 2.0 equiv.) ، 2-cyclohexen-1-واحد (96.8 μl ، 1.00 ملليمول ، 1.0 equiv.) و فوق كبريتات الأمونيوم (1.5 مل من محلول مائي طازجه أعدت 1.3 M ، 2.00 ملليمول ، 2 equiv.).
  2. غطاء الأنبوب باستخدام الحاجز المطاطي وادراج ابره في ذلك لتجنب تراكم الضغط في نهاية المطاف اثناء التسخين.
  3. ضع الأنبوب في كتله تسخين ألمنيوم علي اللوحة الساخنة وسخنها عند 85 درجه مئوية تحت التحريك القوي (1150 دوره في الدقيقة) لمده 8 ساعات.
  4. لمتابعه التقدم في رد الفعل ، واتخاذ 50 μL-aliquot من متوسط رد الفعل ونقله إلى قارورة 1.5 mL-مخروطي. أضافه 50 μL من خلات ايثيل إلى القارورة ويهز عليه. جمع الطبقة العليا العضوية مع أنبوب الشعرية وتحليلها من قبل TLC.
    ملاحظه: يتم فحص التقدم رد فعل من قبل TLC مقارنه اختفاء α ، β-غير المشبعة المكان المركب إلى ظهور المنتج تحت ضوء الاشعه فوق البنفسجية (254 نانومتر). يتم اجراء تحليل TLC مع لوحات الزجاج السيليكا المغلفة ووضعت مع 92:8 هيكانيس/ايثيل خلات. قيم Rf : فينيل الأسيتيلين = 0.68; 2-cyclohexen-1-واحد = 0.23; المنتج 3e = 0.26.
    تحذير: فينيل الأسيتيلين و 2-cyclohexen-1-واحده هي المهيجات القابلة للاشتعال ، والسمية الحاده وخفيفه. البيروكبريتات الأمونيوم هو تاكل وقد تهيج الاغشيه المخاطية.

2. استخراج العمل وتنقيه

  1. تبريد خليط التفاعل إلى درجه حرارة الغرفة وأضافه خلات ايثيل (1 مل) إلى أنبوب الاختبار. يحرك التعليق ل ca. 1 دقيقه ثم الطرد المركزي التعليق في 2,336 × g في درجه حرارة الغرفة لمده 1 دقيقه. أزاله الطبقة العليا العضوية باستخدام ماصه باستور ونقله إلى قارورة أسفل الجولة. كرر هذه الخطوة مرتين.
    ملاحظه: الخطوة طرد يتجنب استخدام عوامل التجفيف ويكسر بسهوله اي مستحلب في نهاية المطاف.
  2. ركز المحلول تحت ضغط مخفض باستخدام مبخر دوار للحصول علي النفط الخام.
  3. أضافه 55 mL من خليط من خلات هيكانيس/ايثيل في نسبه 92:8 إلى بيكر التي تحتوي علي 7.5 ز من سيو2 (حجم المسام 60 Å ، 35-70 μm حجم الجسيمات ، للكروماتوغرافي فلاش). يحرك القارورة للحصول علي الطين متجانسة. نقل الطين إلى عمود (40 مم القطر الداخلي) وحزمه العمود التملص من المذيب. إذا لزم الأمر ، الوت مره أخرى لأزاله اي فقاعات من المرحلة الثابتة.
  4. حل النفط الخام في كميه الحد الأدنى من خلات ايثيل ، ومن ثم نقل هذا الحل إلى العمود. باستخدام نفس 55 mL من خليط 92:8 هيكانيس/ايثيل خلات ، الوت المواد ، وجمع النفايات السائلة العمود في أنابيب الاختبار والتالية من قبل TLC للحصول علي المنتج النقي المطلوب.
  5. تركيز الحل تحت ضغط منخفض علي المبخر دواره وأزاله متطاير النهائي تحت فراغ عاليه لمده لا تقل عن 1 ح. تحليل عينه من المنتج المنقي بواسطة 1h و 13C Nmr باستخدام cdcl3.
    تحذير: خلات ايثيل و هيكانيس قابله للاشتعال. سيو2 مسحوق هو مهيج الجهاز التنفسي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم عزل البنزين متعدد الاستبدال (3b، الشكل 1) كزيت عديم اللون (0.2741 غرام ، 0.920 ملليمول ، 92% العائد) باستخدام بروتوكولنا. ويمكن تقييم الهيكل والنقاء في أطياف 1H و 13C nmr المعروضة في الشكل 2 والشكل 3. واستخدمت قمم للبروتونات العطرية علي حلقه البنزين المركزية (δ 8.37 و δ 7.72 جزء في المليون) كاشارات تشخيصيه لتشكيل المنتج.

6 ، 8-الفينيل ، 4-ديهيدرانوتافثالن-...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تصميم الطريقة المذكورة هنا لتكون بسيطه جدا وخفيفه الاعداد التجريبية لتوليف benzenes متعددة الدوال في الماء15. تحت ظروفنا يمكن ان نلاحظ عوائد ممتازة للمنتجات من خلال استخدام persulfate الأمونيوم. وينبغي استخدام المحلول المائي فوق كبريتات الطازجة المعدة ؛ ومع ذلك ، يمكن أيضا ان تستخدم فوق كبريتات الأمونيوم الصلبة مع عدم وجود خسارة في الغلة. الانتباه إلى درجه حرارة متوسط رد الفعل إلزامي. يتلقى زيادة في 10 [ك] إلى ما بعد الدرجة حرارة محسنه (85 [ك]) تاثير ضاره علي الغلة (جدول 1, مدخ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ونشكر الFundação الخاصة بالدعم المالي (المنحة FAPESP 2017/18400-6) التي تقدمها الوكالة الدستورية في ساو باولو (FAPESP ، ساو باولو ، البرازيل). تم تمويل هذه الدراسة جزئيا من قبل Coordenação دي ابيرفيتشونتو دي بيفال دي نيفل المتفوقة – البرازيل (الرؤوس) – قانون المالية 001.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
بيرسولفات الأمونيومVetec276
Chloroform-D ، (D ، 99.8٪)Sigma Aldrich570699-50G
2-cyclohexen-1-one >95٪Sigma AldrichC102814-25ML
أسيتات إيثيل ، 99.9٪موالفة01A1010.01.BJ
ACS الهكسان ، 98.5٪موالفة01H1007.01.BJACS
فينيل أسيتيلين 98٪سيجما ألدريتش117706-25 مل
هلام السيليكا (SiO2< / sub>) Fluka60738-5KGحجم المسام 60 & Aring ؛ 35-70 & حجم الجسيمات
م ألواح كروماتوغرافيا رقيقةالطبقة Macherey-Nagel8183330.20 مم هلام السيليكا 60 مع مؤشر الفلورسنت UV254

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. New Trends in Cross-Coupling. Theory and Applications. Colacot, T. J. , Royal Society of Chemistry. Cambridge, UK. (2015).
  2. Hassan, J., Sévignon, M., Gozzi, C., Schulz, E., Lemaire, M. Aryl-Aryl Bond Formation One Century after the Discovery of the Ullmann Reaction. Chemical Reviews. 102 (5), 1359(2002).
  3. Snieckus, V. Directed Aromatic Functionalization and references therein. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 7, 1215-1218 (2011).
  4. Ashenhurst, J. Intermolecular oxidative cross-coupling of arenes. Chemical Society Reviews. 39 (2), 540-548 (2010).
  5. Reich, H. Role of Organolithium Aggregates and Mixed Aggregates in Organolithium Mechanisms. Chemical Reviews. 113 (9), 7130-7178 (2013).
  6. van Otterlo, W. A. L., de Koning, C. B. Metathesis in the Synthesis of Aromatic Compounds. Chemical Reviews. 109, 3743-3782 (2009).
  7. Zhou, P., Huang, L. B., Jiang, H. F., Wang, A. Z., Li, X. W. Highly Chemoselective Palladium-Catalyzed Cross-Trimerization between Alkyne and Alkenes Leading to 1,3,5-Trienes or 1,2,4,5-Tetrasubstituted Benzenes with Dioxygen. Journal of Organic Chemistry. 75, 8279-8282 (2010).
  8. Li, S., Wu, X. X., Chen, S. Base-promoted direct synthesis of functionalized N-arylindoles via the cascade reactions of allenic ketones with indoles. Organic and Biomolecular Chemistry. 17, 789-793 (2019).
  9. Maezono, S. M. B., Poudel, T. N., Lee, Y. One-pot construction of sterically challenging and diverse polyarylphenols via transition-metal-free benzannulation and their potent in vitro antioxidant activity. Organic and Biomolecular Chemistry. 15, 2052-2062 (2017).
  10. Shu, W. M., Zheng, K. L., Ma, J. R., Wu, A. X. Transition-Metal-Free Multicomponent Benzannulation Reactions for the Construction of Polysubstituted Benzene Derivatives. Organic Letters. 17, 5216-5219 (2015).
  11. Jiang, L., et al. Secondary amine-catalyzed [3 benzannulation to access polysubstituted benzenes through iminium activation. Synthetic Communications. 48, 336-343 (2018).
  12. Scalable Green Chemistry. Case Studies from the Pharmaceutical Industry. Koening, S. G. , CRC Press. Florida, USA. (2013).
  13. Modern Oxidation Methods. Backvall, J. E. , Wiley-VCH. Weinhein, DE. (2004).
  14. Narayan, S., et al. "On Water": Unique Reactivity of Organic Compounds in Aqueous Suspension. Angewandte Chemie International Edition. 44, 3275-3277 (2005).
  15. de Souza, G. F. P., Salles, A. G. Persulfate-Mediated Synthesis of Polyfunctionalized Benzenes in Water via Benzannulation of Alkynes and α,β-Unsaturated Compounds. Green Chemistry. , https://doi.org/10.1039/c9gc02193k (2019).
  16. Prat, D., Wells, A., Hayler, J., Sneddon, H., McElroy, C. R., Abou-Shehada, S., Dunn, P. J. CHEM21 Selection Guide of Classical- and Less Classical-Solvents. Green Chemistry. 18, 288-296 (2015).
  17. Sheldon, R. A. Metrics of Green Chemistry and Sustainability: Past, Present, and Future. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 6, 32-48 (2018).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

13

مقالات ذات صلة