Herstellung eines Corannulene-funktionalisierten Hexahelicen von Kupfer (I) -katalysierte Alkin-Azid-Cyclo von Nichtplanare Polyaromatische Einheiten

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist die Synthese eines Corannulen-funktionalisierten Hexahelikens, einer komplexen organischen Verbindung, die aus drei nichtplanaren polyaromatischen Einheiten besteht, die durch Click-Chemie zusammengesetzt werden. Das Verfahren besteht aus einer Reihe von sechs Reaktionsschritten in einer Synthese unter Verwendung mehrerer gängiger organischer Verfahren. Wie z. B. Reaktionen auf freie Radikale, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kopplung oder Click-Chemie.

Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass es mit subtiler Modifikation dieser bekannten Reaktionen möglich ist, ähnliche Ergebnisse für nichtplanare polyaromatische Verbindungen zu erzielen. Diese Methode kann einen Einblick in die Chemie dieser besonderen Familie geben. Da sein Verhalten dem von planaren aromatischen Verbindungen nicht so ähnlich ist, kann es auch auf Systeme wie erweitertes Tetrathiafulvalen oder 7-Annulen angewendet werden.

Die Idee für dieses Protokoll hatten wir zum ersten Mal bei unserer Arbeit, die sich mit der Erkennung von Gastwirten beschäftigte, wenn wir versuchten, zwei Chorioneinheiten zu einem Helikingerüst zusammenzubauen. Zu Beginn der Debromierung wiegen Sie o. 356 g 2, 15 Dimethylhexylhelicen, 374 g frisch rekristallisiertes n-Bromosuccinimid und 24 mg Benzoylperoxid.

Geben Sie alle Feststoffe in eine 100-ml-Schlenkflasche mit Magnetrührstab. Die Feststoffe werden durch drei Zyklen der Gasevakuierung unter Stickstoffatmosphäre gesetzt, gefolgt von einer erneuten Befüllung mit Inertgas in der Schlenk-Leitung. Fügen Sie dann 21 ml Tetrachlorkohlenstoff hinzu.

Entgasen Sie die Lösung durch den gleichen Evakuierungs- und Nachfüllvorgang unter kräftigem Rühren. Achten Sie darauf, dass das Lösungsmittel nicht massiv verloren geht. Refluxen Sie das Gemisch bei 77 Grad Celsius mit einem Ölbad für vier Stunden.

Die Reaktion kann durch Protonenkernspinresonanz oder NMR-Spektroskopie verfolgt werden. Dubletten zwischen 3,7 Teilen pro Million und 4,0 Teilen pro Million sollten auftreten, was auf das Vorhandensein von diastereotopen Methylengruppen hinweist. Wenn Sie fertig sind, kühlen Sie die Mischung auf Raumtemperatur ab und entfernen Sie das Lösungsmittel unter Vakuum.

Stellen Sie eine mit flüssigem Stickstoff gefüllte Falle auf, um eine Kontamination der Pumpe zu vermeiden. Lösen Sie das Rohöl in 30 ml Dichlormethan wieder auf. Dann die Lösung in einen Rundkolben geben und mit 4 g Kieselgel mischen.

Konzentrieren Sie die Mischung in einem Rotationsverdampfer. In der Zwischenzeit wird eine Säule mit Kieselgel gefüllt, das zuvor mit Hexanethylacetat als mobiler Phase gemischt wurde. Gib die Mischung auf den oberen Rand der Säule und füge dann eine 2 cm dicke Schicht Sand hinzu.

Gießen Sie die neue mobile Phase vorsichtig ein. Führen Sie die Chromatographie durch, indem Sie Fraktionen in Reagenzgläsern mit 20 ml pro Röhrchen und 4 ml pro Röhrchen in der Nähe der erwarteten Produktlösung sammeln. Überprüfen Sie die Fraktionen durch Dünnschichtchromatographie mit der gleichen mobilen Phase und dem gleichen Bild unter ultraviolettem Licht.

Das erwartete Produkt sollte mit einem Retentionsfaktor von 0,35 als gelbes Öl eluieren, nachdem alle gewünschten Fraktionen kombiniert und das Lösungsmittel im Rotationsverdampfer entfernt wurde. Um die Synthese durchzuführen, wiegen Sie 0,103 g 2, 15 bis Brommethylhexahelicen und 0,390 g Natriumazid. Beide Feststoffe werden in einen 50-ml-Schlenkkolben gegeben, der mit einem magnetischen Rührstab versehen ist, und unter Stickstoffatmosphäre gestellt.

Mischen Sie dann 8,6 ml Tetrahydrofuran mit 5,2 ml Wasser und gießen Sie die Lösungsmittelmischung in den Schlenkkolben. Nach dem Entgasen der Lösung drei Stunden lang bei 65 Grad Celsius zurückfließen. Überprüfen Sie die Reaktion durch Protonen-NMR.

Die Signale der Methylengruppe sollten sich auf 3,75 ppm verschieben. Anschließend die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen lassen und das Tetrahydrofuran unter Vakuum entfernen. Verdünnen Sie dann die Probe mit 50 ml Wasser.

Die Mischung in den Scheidetrichter überführen und dreimal mit 40 ml Dicholoromethan extrahieren. Kombinieren Sie alle organischen Phasen und waschen Sie sie mit 50ml destilliertem Wasser. Das Rohöl wird durch Säulenchromatographie auf Kieselgel unter Verwendung von Hexanethylacetat als mobiler Phase gereinigt, um ein gelbes Öl mit einem Retentionsfaktor von 0,38 zu erhalten.

Entsprechend 2,15 bis Asomethylhexahelicin. Es sollten 70mg gewonnen werden, was einer Ausbeute von 80% entspricht. An diesem Punkt des Verfahrens gibt es drei zusätzliche Schritte, um ein Ethinylcarnolin zu erhalten. Die Reaktionen beinhalten eine mikrowellengestützte elektrophile aromatische Substitution, gefolgt von einer Sonogashira-Kopplung und einem anschließenden Tiefenschutz.

Alle diese Verfahren sind im Textprotokoll detailliert beschrieben. Wiegen Sie 15,3 mg von zwei 15 Bis-Asomethylhexahelicin, 20,0 mg Ethinylcarnolin, 1,4 mg Ascorbinsäure-Natriumsalz und 1,7 mg Kupfer-Zweisulfat-Pentahydrat. Alle Feststoffe werden in einen 50-ml-Schlenkkolben gegeben, der mit einem Magnetstab versehen ist, und unter Stickstoffatmosphäre gestellt.

Ein sehr kritischer Schritt ist die gründliche Entgasung des Lösungsmittelgemisches. Mischen Sie 3 ml Wasser und 12 ml Tetrahydrofuran und gießen Sie die Mischung in den Schlenkkolben. Entgasen Sie die Lösung gründlich.

Ein zweiter wichtiger Punkt ist die regelmäßige Überprüfung der Reaktion, um ein gutes Lösungsmittelvolumen und eine gute Temperatur zu gewährleisten. Andernfalls kann die Reaktion eine längere Zeit der Ethinsilzusammensetzung erfordern. Drei Tage lang bei 65 Grad Celsius erhitzen, wobei ein Kondensator an die Oberseite des Kolbens angeschlossen wird.

Überprüfen Sie die Reaktion regelmäßig, um Temperatur, Rühr- und Lösungsmittelvolumen zu kontrollieren. Überprüfen Sie die Reaktion durch Protonen-NMR. Das Signal bei 3,48 ppm sollte verschwinden und auf 7,27 ppm verschoben werden, was auf den Verbrauch von Ethinylcarnolin und das Vorhandensein der Triazol-Einheit hinweist.

Wenn Sie fertig sind, entfernen Sie das Tetrahydrofuran unter Vakuum und verdünnen Sie es mit 20 ml Wasser. Das Gemisch wird in einen Scheidetrichter umgefüllt und der Kolben wird mit 20 ml Dichlormethan gespült. Nach dreimaliger Extraktion des Gemisches mit Dicholormethan werden alle organischen Phasen in einem Rundkolben kombiniert und in einem Rotationsverdampfer konzentriert.

Reinigen Sie das Rohmaterial durch Säulenchromatographie auf Kieselgel, das mit Hexanethylacetat eluiert wird, um den blassgelben Feststoff bei einem Retentionsfaktor von 0,59,27 mg zu erhalten, der einer Ausbeute von 75% Carnolin entspricht, und 2, 15 Dimethylhexahelicin kann nach den aktuellen Methoden auf einfache Weise mit sehr guten Ausbeuten hergestellt werden. Beide Reaktionswege teilen sich ein gemeinsames Molekül. 2, 7 Dimethylnaphthalin als Ausgangsmaterial.

Gemäß dem vorliegenden Syntheseweg wurde die endgültige Verbindung innerhalb von sechs Schritten aus den genannten Molekülen hergestellt, was zu einer divergenten bis konvergenten Synthese führte. Die Endmontage beruht auf der berühmten Strategie der Kupfer-1-katalysierten Azid-Alkin-Cyclo-Addition, die als Click-Reaktion bekannt ist. Nach diesem Verfahren kann ein komplexes organisches Molekül, das in der Lage ist, supermolekulare Wechselwirkungen mit Fullerenen herzustellen, in angemessener Zeit und mit gutem Alter hergestellt werden.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man erfolgreich bekannte Reaktionen in der traditionellen organischen Chemie anwendet, um eine mehrstufige Sicht auf komplexe nicht-planare polyaromatische Moleküle mit interessanten Eigenschaften zu erstellen.