מאמר שיטה

פרוטוקול דו-שלבי עבור Umpolung Functionalization של קטונים ויה Enolonium מינים

DOI:

10.3791/57916

⸱

16 באוגוסט 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemical Sciences, Ariel University

במאמר זה

סיכום

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

פרוטוקול סיר אחד שלב שני של umpolung של enolates קטון enolonium מינים, תוספת של נוקלאופיל למיקום-α הוא תיאר. נוקלאופילים עם כוללים כלוריד, אזיד, azoles, allyl-חשמל סיליקון תרכובות ארומטיות.

תקציר

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

Α-Functionalization של קטונים באמצעות umpolung של enolates על ידי hypervalent יוד ריאגנטים הוא מושג חשוב בכימיה אורגנית סינתטי. לאחרונה פיתחנו אסטרטגיה שני שלבים umpolung enolate קטון שאיפשרה פיתוח שיטות הכלרה, azidation ו- amination באמצעות azoles. בנוסף, פותחו C-C ויוצרים – בונד arylation allylation תגובות. בליבה של שיטות אלה הוא הכנת המין enolonium ביניים, תגובתי לפני תוספת של נוקלאופיל תגובתי. אסטרטגיה זו ובכך הוא מזכיר הכנה ושימוש enolates מתכת בכימיה סינתטי קלאסית. אסטרטגיה זו מאפשרת את השימוש נוקלאופילים עם שאחרת היה עולה בקנה אחד עם ריאגנטים יוד חמצון חזק hypervalent. במאמר זה אנו מציגים פרוטוקול מפורט עבור הכלרה ', ' azidation ', ' N-heteroarylation ', arylation, allylation. המוצרים כוללים מוטיבים שכיחה במוצרים פעיל מסיבות בריאותיות. מאמר זה יסייע אחרים במידה רבה באמצעות שיטות אלה.

מבוא

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

Enolates הם פחמן קלאסית נוקלאופילים עם כימיה אורגנית והן בקרב הנפוצה ביותר. Umpolung של enolates כדי ליצור מינים electrophilic enolonium מאפשר יקר דרכים חלופיות כדי לייצר α-functionalized קטונים, כמו גם כדי לאפשר תגובות הרומן לא אפשרי באמצעות הכימיה enolate קלאסית. Enolonium מינים הוצעו בתור intermediates בתגובות רבות, בתגובות מסוים מעורבים ריאגנטים יוד hypervalent. תגובות אלו כוללים α-הלוגנציה, חמצון, amination1 , כמו גם אחרים תגובות2,3,4,5.

עם זאת, הטווחים של תגובות אלו היו תמיד מוגבל על ידי הארעיות של המין enolonium תגובתי. הארעיות זו נדרש כל נוקלאופיל להיות נוכח תערובת התגובה במהלך התגובה של enolates קרבוניל עם הכימית יוד hypervalent חמצון חזק. לפיכך, כל נוקלאופיל נוטה חמצון, כגון אלקטרון תרכובות ארומטיות עשיר (heterocycles) ו- alkenes, לא ניתן להשתמש.

בשנה האחרונה, התגברנו על מגבלות אלה על ידי פיתוח תנאי שבו נוצר המין enolonium כמו ביניים הנפרד בצעד אחד ואחריו תוספת של נוקלאופיל בשלב השני. פרוטוקול זה מאפשר לא רק הסוג הקלאסי של functionalization כגון הכלרה6, אלא גם את השימוש נוקלאופילים עם הפחמן oxidizable, כמו6,allylsilanes8, enolates1,6, 7, ואלקטרון תרכובות ארומטיות עשיר9, וכתוצאה מכך היווצרות הקשר C-C. השיטה allylation היא נוטה היווצרות רבעוני ומרכזי שלישוני. שיטת arylation קטון מהווה functionalization C-H רשמית של ארומטי מתחם ללא צורך קבוצה לבימוי9. לאחרונה, אנו מדווחים על התוספת של azoles ו- azides10 כמו טוב11. המצגת מפורט של הפרוטוקול צפוי לסייע המבוא של שיטות אלה לתוך תיבת כלי היום-יום של הכימאי אורגניים סינטטיים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. הכנת המין Enolonium

התראה: לפני ביצוע הפרוטוקול, יש להיוועץ MSDS עבור כל ריאגנטים, ממיסים.

הערה: כל ריאגנטים חדש שימשו המתקבלים מן המקור מסחרי. אם כבר מאוחסן etherate ניכר בורון, לזקק אותו לפני השימוש.

  1. ב יבשה סביב הבקבוק bottomed מצויד מחצה מגנט עבור בחישה מגנטית הוספת ריאגנט של Koser (1.5 equiv.) ומורידים את הבקבוק עם חנקן או ארגון.
  2. הוסף דיכלורומתאן יבש לתת השעיה של 0.234 ריכוז רשמי מול/ליטר.
  3. מגניב ההשעיה-78 מעלות בעזרת אמבט קרח יבש/אצטון או אמבט כלי/אצטון האצבע הקרה.
  4. להוסיף BF מסודר3אמון הוא מילת המפתח2 (1.5 equiv.) לאט.
  5. לחמם את תערובת הטרוגנית לטמפרטורת החדר עד היווצרות של פתרון צהוב. בדרך כלל, זה קורה בתוך 5 דקות.
  6. מגניב הפתרון-78 מעלות צלזיוס.
  7. הפיתרון מקורר, להוסיף את trimethylsilyl-enolether (1 equiv., 0.313 מול/ליטר) ב- dropwise יבש דיכלורומתאן מעל 2-10 דקות (תלוי בסולם). עם השלמת התוספת של פוטוני אנול אתר, היווצרות של מינים enolonium הושלמה.
    הערה: הפתרון של מינים enolonium יכול להיות שמאל ב-78 מעלות צלזיוס במשך לפחות 30 דקות עם אין התדרדרות התשואה. המין enolonium יציב במהלך תקופה זו, כפי שמציין NMR דווח על מחקרים6.

2. functionalization של המין Enolonium

  1. לעתים יותר תכופות עם אניון כלוריד
    1. הפיתרון מוכן המינים enolonium, להוסיף בנזיל-דימתיל-decylammonium כלוריד (2.0 equiv., 1.25 מול/ליטר) ב דיכלורומתאן יבש בצורה נבונה טיפה. להוסיף פתרון זה בקצב כזה כי הטמפרטורה נשארת מתחת-55 מעלות צלזיוס. ב 0.5-2 מידה mmol, התוספת מעל 5 דקות הוא משביע רצון.
    2. להשאיר את תערובת התגובה ב-78 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות.
    3. הסר את האמבטיה קירור ולאפשר את תערובת התגובה לטמפרטורת החדר.
    4. להשאיר את התגובה בטמפרטורת החדר במשך 20 דקות.
    5. להוסיף מים לתערובת התגובה (חצי כמות דיכלורומתאן בהכנת המינים enolonium).
    6. תמצית שלוש פעמים עם דיכלורומתאן. בדרך כלל, להשתמש 2 - 3 פעמים שעוצמת התגובה כל החילוץ ב 0.5-2 mmol בקנה מידה קטן.
    7. לשטוף את הרבדים אורגני בשילוב פעמיים עם מי מלח. בדרך כלל, השתמש באותו אמצעי אחסון של מי מלח ככל שעוצמת התגובה משולב.
    8. יבש עם נתרן גופרתי נטול מים למשך 30 דקות.
    9. לסנן את נתרן גופרתי (למשל, באמצעות פקק Celite).
    10. להסיר את הממס על המאדה לחץ מופחת וכן ב 40 מעלות צלזיוס.
    11. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן, אתיל אצטט eluents כדי לממן, לאחר הסרת ממיסים, את קטון α-azido המקביל טהור.
      הערה: על סולמות של mmol 0.5 ל mmol 2 של trimethylsilyl enolate, לבצע את העמודה כרומטוגרפיה על עמודת זכוכית בקוטר 2 ס מ באמצעות תקן סיליקה ג'ל 60 בגובה (אורך) של 15 ס מ. אמצעי האחסון יהיה צורך להיות מגוונים על סולמות אחרים.
  2. Azidation עם TMS-אזיד
    התראה: אורגני-azides באופן כללי נפץ, להקפיד על טיפול והכנת המוצרים. TMS-אזיד רעיל. התייעץ עם MSDS לפני השימוש.
    1. הפיתרון מוכן המינים enolonium ב-78 מעלות צלזיוס, להוסיף azidotrimethylsilane מסודר (2.5 equiv.) בצורה dropwise. להוסיף פתרון זה בקצב כך הטמפרטורה נשארת מתחת-55 מעלות צלזיוס. ב 0.5-2 מידה mmol, התוספת מעל 2-3 דקות הוא משביע רצון.
    2. מערבבים את תערובת התגובה למשך 15 דקות ב-78 º C.
    3. מחממים את התערובת תגובה ל-55 מעלות ולהשאיר בטמפרטורה זו עבור 2 כדי 3 שעות.
    4. להוסיף מים לתערובת התגובה (חצי כמות דיכלורומתאן בהכנת המינים enolonium).
    5. תמצית שלוש פעמים עם דיכלורומתאן. בדרך כלל, להשתמש 2 - 3 פעמים שעוצמת התגובה כל החילוץ ב 0.5-2 mmol בקנה מידה קטן.
    6. לשטוף את הרבדים אורגני בשילוב פעמיים עם מי מלח. בדרך כלל, השתמש באותו אמצעי אחסון של מי מלח ככל שעוצמת התגובה משולב.
    7. יבש תמציות עם נתרן גופרתי נטול מים למשך 30 דקות.
    8. לסנן את נתרן גופרתי.
    9. להסיר את הממס על המאדה לחץ מופחת וכן ב 40 מעלות צלזיוס.
    10. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן, אתיל אצטט eluents כדי לממן, לאחר הסרת ממיסים, את קטון α-azido המקביל טהור.
  3. התגובה עם azoles
    1. הפיתרון מוכן המינים enolonium ב-78 מעלות צלזיוס, להוסיף azole (4-5 equiv., 1 מול/ליטר) מומס 5 מיליליטר דיכלורומתאן בצורה dropwise. ב 0.5-2 מידה mmol, התוספת מעל 5 דקות הוא משביע רצון.
      הערה: במקרה של azoles מסיסות כגון tetrazoles, יש להשתמש acetonitrile-ריכוז של 0.5 מול/ליטר במקום דיכלורומתאן. להוסיף פתרון זה בקצב כך הטמפרטורה נשארת מתחת-55 מעלות צלזיוס.
    2. מערבבים את תערובת התגובה למשך 15 דקות ב-78 º C.
    3. מחממים את התערובת תגובה ל-55 מעלות ולהשאיר בטמפרטורה זו עבור 4 עד 8 שעות.
    4. להוסיף מים לתערובת התגובה (חצי כמות ממיסים אורגניים המשמשים את הכנת המין enolonium).
    5. תמצית שלוש פעמים עם דיכלורומתאן. בדרך כלל, להשתמש 2 - 3 פעמים שעוצמת התגובה כל החילוץ ב 0.5-2 mmol בקנה מידה קטן.
    6. לשטוף את הרבדים אורגני בשילוב פעמיים עם מי מלח. בדרך כלל, השתמש באותו אמצעי אחסון של מי מלח ככל שעוצמת התגובה משולב.
    7. יבש תמציות עם נתרן גופרתי נטול מים למשך 30 דקות.
    8. לסנן את נתרן גופרתי.
    9. להסיר את הממס על המאדה לחץ מופחת וכן ב 40 מעלות צלזיוס.
    10. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן, אתיל אצטט eluents כדי לממן, לאחר הסרת ממיסים, קטון α-azole התואם את טהור.
  4. Allylation, crotylation, cinnamylation ו- prenylation באמצעות חשמל allyl-סיליקון
    1. להוסיף allyl מסודר,-, crotyl, cinnamyl, או prenyl-trimethylsilane (2 equiv.) לאט ב-78 º C. להוסיף פתרון זה בקצב כך הטמפרטורה נשארת מתחת-55 מעלות צלזיוס. ב 0.5-2 מידה mmol, התוספת מעל 2-3 דקות הוא משביע רצון.
    2. מערבבים את תערובת התגובה 10 דקות ב-78 º C.
    3. לאפשר את תערובת התגובה לחמם לאט לטמפרטורת החדר על-ידי הסרת האמבט קירור. להשאיר את התגובה בטמפרטורת החדר במשך 20 דקות.
    4. להוסיף מים לתערובת התגובה (חצי כמות דיכלורומתאן בהכנת המינים enolonium).
    5. תמצית שלוש פעמים עם דיכלורומתאן. בדרך כלל, להשתמש 2 - 3 פעמים שעוצמת התגובה כל החילוץ ב 0.5-2 mmol בקנה מידה קטן.
    6. לשטוף את הרבדים אורגני בשילוב פעמיים עם מי מלח. בדרך כלל, השתמש באותו אמצעי אחסון של מי מלח ככל שעוצמת התגובה משולב.
    7. יבש תמציות עם נתרן גופרתי נטול מים למשך 30 דקות.
    8. לסנן את נתרן גופרתי.
    9. להסיר את הממס על המאדה לחץ מופחת וכן ב 40 מעלות צלזיוס.
    10. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן, אתיל אצטט eluents כדי לממן, לאחר הסרת ממיסים, המוצר α-allyl המקביל טהור.
  5. Arylation
    הערה: arylation, לשימוש 3 המקבילים של BF3אמון הוא מילת המפתח2 במהלך ההכנות של המין enolonium על מנת להימנע tosylation של המין enolonium כמו תגובת לוואי הגדולות. באופן כללי, נדרש רק 1.6 המקבילה המצע ארומטי. עם זאת, אם המצע ארומטי pyrane, thiophene או פירול, התוצאות הטובות ביותר מושגות באמצעות 5 מקבילות המצע ארומטי.
    1. הפיתרון של enolonium מוכן להוסיף מינים פתרון של המצע ארומטי דיכלורומתאן יבש (1.6 equiv., 0.5 מול/ליטר) באופן dropwise. להוסיף פתרון זה בקצב כך הטמפרטורה נשארת מתחת-55 מעלות צלזיוס. ב 0.5-2 מידה mmol, התוספת מעל 5-10 דקות הוא משביע רצון.
    2. עם השלמת התוספת של המצע ארומטי, מעלה את הטמפרטורה של התערובת ל-55 מעלות ולהשאיר את התערובת בטמפרטורה זו במשך 20 דקות.
    3. להוסיף מים לתערובת התגובה (חצי כמות דיכלורומתאן בהכנת המינים enolonium).
    4. תמצית שלוש פעמים עם דיכלורומתאן. בדרך כלל, להשתמש 2 - 3 פעמים שעוצמת התגובה כל החילוץ ב 0.5-2 mmol בקנה מידה קטן.
    5. לשטוף את הרבדים אורגני בשילוב פעמיים עם מי מלח. בדרך כלל, השתמש באותו אמצעי אחסון של מי מלח ככל שעוצמת התגובה משולב.
    6. יבש תמציות עם נתרן גופרתי נטול מים למשך 30 דקות.
    7. לסנן את נתרן גופרתי.
    8. להסיר את הממס על המאדה לחץ מופחת וכן ב 40 מעלות צלזיוס.
    9. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן, אתיל אצטט eluents כדי לממן, לאחר הסרת ממיסים, את קטון α-arylated המקביל טהור.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

נציג תוצאות, הושג בעקבות הפרוטוקול, ניתנות באיור 1 ודן במקטע דיון. ראוי לציין, מגוון גדול מאוד של קטונים שונים עשויים לשמש בהצלחה התגובה לתת את המוצרים בתשואות טובות, ניתן לראות את azidation11. היקף התגובה שהצגת azoles α-מיקום של קטונים כוללת את רוב חנקן מונו-מחזורית, bicyclic משותף המכיל heterocycles. הטווח של ההליך allylation כולל allyl-, crotyl - וגם prenyl-trimethylsilane6. רק cinnamylation דורש תנאים שונים ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

הכנת enolonium מינים מ TMS-enolates מוצלחת תלויה במספר גורמים. התגובה בצד הגדולות בשלב ההכנה היא המושבים ההומו של חומר המוצא על ידי תגובה של מולקולה של מינים enolonium בנוי עם מולקולה של TMS-enolate. לכן, הדרישה של התנאים התגובה היא להימנע dimerization זו על-ידי הבטחת מהיר התגובה מהתרכובת יוד hypervalent מופעל חומצת לואיס עם TMS-enolate נוסף ביחס הקצב של dimerization. זו מושגת בפרוטוקול על ידי הפעלת solubilizing הכימית Koser באמצעות stoichiometric BF3. ריאגנטים יוד hypervalent רבים, כולל הכימית Koser יש המסיסו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

אין לנו לחשוף.

תודות

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

מענק סטארט-אפ מן אוניברסיטת אריאל בקשה בודדים מחקר למענק (1914/15) כדי AMS בתודה הודה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
כלורוטרימתילסילן, 98+%Alfa AesarA13651TMS-Cl
בורון טריפלואוריד דיאתיל אתראט, 98+%Alfa AesarA15275BF3*Et2O
2-Methylindole, 98+%Alfa AesarA107642-Me-indole
Hydroxy(tosyloxy) iodobenzene, 97%Alfa AesarL15701המגיב של Koser's
Acetophenone, >98%Merck800028
תמיסת n-Butyllithium 1.6M בהקסאניםAldrich186171nBuLi
BIS (איזופרופיל) אמיןApolloOR1090DIPA
Trimethylsilyl azide, 94%Alfa AesarL00173TMS-N3

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Mizar, P., Wirth, T. Flexible stereoselective functionalizations of ketones through umpolung with hypervalent iodine reagents. Angewandte Chemie International Edition. 53 (23), 5993-5997 (2014).
  2. Yoshimura, A., Zhdankin, V. V. Advances in synthetic applications of hypervalent iodine compounds. Chemical Reviews. 116 (5), 3328-3435 (2016).
  3. Zhdankin, V. V. Hypervalent Iodine Chemistry: Preparation, Structure, and Synthetic Applications of Polyvalent Iodine Compounds. , Wiley. (2013).
  4. Wirth, T. Topics in Current Chemistry. 373, Springer International Publishing. (2016).
  5. Merritt, E. A., Olofsson, B. α-functionalization of carbonyl compounds using hypervalent iodine reagents. Synthesis. 4 (4), 517-538 (2011).
  6. Arava, S., et al. Enolonium Species-Umpoled Enolates. Angewandte Chemie International Edition. 56 (10), 2599-2603 (2017).
  7. Parida, K. N., Maksymenko, S., Pathe, G. K., Szpilman, A. M. Cross-Coupling of Dissimilar Ketone Enolates via Enolonium Species to afford Nonsymmetrical 1,4-Diketones. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 14, 992-997 (2018).
  8. Zhdankin, V. V., et al. Carbon-carbon bond formation in reactions of PhIO·HBF4-silyl enol ether adduct with alkenes or silyl enol ethers. Journal of Organic Chemistry. 54 (11), 2605-2608 (1989).
  9. Maksymenko, S., et al. Transition-metal-free intermolecular α-arylation of ketones via enolonium species. Organic Letters. 19 (23), 6312-6315 (2017).
  10. Vita, M. V., Waser, J. Azidation of β-keto esters and silyl enol ethers with a benziodoxole reagent. Organic Letters. 15 (13), 3246-3249 (2013).
  11. More, A., et al. α-N-Heteroarylation and α-azidation of ketones via enolonium species. Journal of Organic Chemistry. 83, 2442-2447 (2018).
  12. Xie, L., et al. Gold-catalyzed hydration of haloalkynes to α-halomethyl ketones. Journal of Organic Chemistry. 78 (18), 9190-9195 (2013).
  13. Patonay, T., Juhász-Tóth, É, Bényei, A. Base-induced coupling of α-azido ketones with aldehydes − An easy and efficient route to trifunctionalized synthons 2-azido-3-hydroxy ketones, 2-acylaziridines, and 2-acylspiroaziridines. European Journal of Organic Chemistry. 2002 (2), 285-295 (2002).
  14. Li, C., Breit, B. Rhodium-catalyzed chemo- and regioselective decarboxylative addition of β-ketoacids to allenes: Efficient construction of tertiary and quaternary carbon Centers. Journal of the American Chemical Society. 136 (3), 862-865 (2014).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Ketone UmpolungAlpha FunctionalizationHypervalent IodineElectrophilic EnoloniumKetone EnolateAzole CouplingC C Bond FormationAlpha Arylation

מאמרים קשורים