様々 な Difluoroalkenes にアクセスを提供する Trifluoromethylated Benzofulvenes の選択的 C F の活性化で元素ランタノイドのアプリケーション

サマリー

このプロトコルでは、不活性雰囲気下で元素ランタノイドの準備と trifluoromethylated benzofulvenes を含む選択 C F アクティブ化プロセスへの応用をについて説明します。

要約

ポリフルオロ芳香族分子またはトリフルオロメチル含む基板 1 つの炭素-フッ素結合の選択的活性化は他の得ることが困難である独自のフッ素含有分子へのアクセスの可能性を提供しています合成経路。Ln-F、強力な結合を形成する C F のライセンス認証を受けることができる、様々 な金属の中でランタノイド (Ln) が適しています。希土類金属、/ln、酸化還元電位 Ln^{3 +}約-2.3 V の強力な還元剤 Mg^{2 +}/Mg レドックス カップルの価値に匹敵します。さらに、金属ランタノイド表示有望な官能基許容および反応性がそれらの有機および有機金属変換の反応条件を調整するための適切な試薬を作るランタニド シリーズに応じて変化する可能性があります。しかし、彼らの oxophilicity のためランタノイドは酸素、水と容易に反応する、従って貯蔵、処理、準備、および活性化のための特別な条件を必要とします。これらの要因は、有機合成におけるより広範な使用を制限されています。ここをジスプロシウム金属 - とのアナロジーによってすべての希土類金属 - することができます準備する方法新鮮なグローブ ボックスやシュレンク管操作技術を用いた無水条件下で提案します。塩化アルミニウムとの組み合わせで、新たに提出した金属は、trifluoromethylated benzofulvenes の選択的 C F の活性化を開始します。結果として得られる反応中間体は、difluoroalkenes の新しい家族を取得するニトロアルケンと反応します。

概要

希土類金属は、後期 1970 年代¹以来有機合成における散発的に使用されています。当初、これらの強力な還元剤、酸化還元電位 Ln^{3 +}/Ln-2.3 V、約のでは、芳香族化合物とピナコール カップリング反応のバーチ材種類削減を中心に採用されました。可用性の向上と、1980 年代から希土類金属の純度と同様、方法論および空気および湿気の敏感な化合物を処理する装置の開発は、希土類金属の新しいアプリケーションにつながった。Sm 金属と diiodoethane またはヨウ素から直接広く SmI₂の準備は、画期的な希土類元素化学²が。近年、希土類金属の新しい反応パターンが記載されている、たとえば、アリル ハロゲン化カルボニルの Barbier 型反応化合物³、芳香族ケトン⁴またはアシル基を含む還元的カップリング反応塩化物⁵、選択的不反応⁶、およびグループ 4 metallocenes^7,8と希土類金属の組み合わせ。これらの研究は、有望な官能基許容を金属ランタノイドに表示し、それらの有機変換反応条件を調整するための適切な試薬を作るランタニド シリーズに沿って、反応性が変化する場合を示した。

Organolanthanide 錯体と無機希土類塩 C F 以上 40 年^9,10,11の芳香族および脂肪族炭素-フッ素結合の活性化反応に研究されている.2014 年に元素イッテルビウム金属 C F 活性化の最初のレポートは¹²登場。Pentafluorobenzene ptetrafluorobenzene、YbF₂を買う余裕と Yb の位置選択的反応を示した。最近では、我々 は様々 な希土類金属が ε、新しいするアルデヒド類の広い範囲と選択的に反応した ε-difluoropentadienylmetal 錯体を取得する塩化アルミニウムの存在下で trifluoromethylated benzofulvenes と反応できる示されています。difluoroalkenes (図 1)¹³。それが判明したことはジスプロシウム金属の組み合わせ、塩化アルミニウムを与えた最高の利回りは、最良の選択性。ここを提案する求電子剤¹⁴とニトロアルケンを使用してこの作業の拡張 difluoroalkenes¹⁵の新しいクラスに regioselectively をリードします。

プロトコル

1. グローブの外側の素材の準備

1. 必要な機器を準備: 電磁攪拌棒、線真空/不活性ガス (アルゴンまたは窒素)、電磁攪拌機とオーブン乾燥 Schlenk チューブ。
2. 文献¹³によると trifluoromethylated benzofulvene を準備します。
3. Trifluoromethylated benzofulvene (177 mg, 0.65 mmol) 重量を量り、電磁攪拌棒搭載オーブン乾燥 Schlenk 管に追加します。
4. Schlenk PTFE ライナー付きプラスチック スクリュー キャップ管を閉じて真空ラインに接続します。
5. 攪拌を開始し、10 分間乾燥 benzofulvene に真空を適用します。アルゴン ・窒素を入れて真空を解放し、再び真空を適用します。このプロセスを 3 回繰り返します。最後に、アルゴン ・窒素 Schlenk 管を記入するしっかりと閉じます。
6. グローブ ボックスにアルゴン ・窒素下 Schlenk チューブを取る。

2. 新鮮な下にジスプロシウム金属の、グローブ ボックス内の準備

1. 必要な機器を準備: アルゴン ・窒素バランス、金属ファイル、ペンチ、アルミ箔、鉗子、ヘラ、テスト チューブ、および 2 ゴム隔壁を重さで下のグローブ ボックス。
2. 化学薬品の準備: ジスプロシウム金属と無水の AlCl₃
3. Benzofulvene 挿入 Schlenk 管、テスト チューブ、グローブ ボックスを処理するためのグループの一般的な練習によるとグローブ ボックスに 2 のゴム隔壁など、小部屋の適用 1 分後アルゴン ・窒素のリリースのための真空 3 回。
4. ファイリングのためグローブ ボックス床に計量のバランスとプレート上に 1 つに 1 枚、アルミ箔を置きます。
5. しっかりとペンチの助けを借りて、ジスプロシウム メタルを押し、光沢のある金属表面を得るため金属ファイルで提出することにより、使用頻度の低い上層を削除します。この下に金属を破棄します。
   注: (1) 出願の大きな金属片を使用して、ペンチと他の金属とジスプロシウム メタルを汚染しないための順序でファイル間の接触を避けます。(2) クロス汚染を避けるために各希土類金属を別の金属ファイルを使用します。(3) 破棄された金属粉末は、カセイ dil. HCl ソリューションを使用して、グローブ ボックス外別途急冷する必要があります。
   注意: ジスプロシウム HCl 水溶液との反応は発熱と水素ガスが生成されます、したがって氷浴に囲まれたオープン フラスコ中のジスプロシウムを消します。
6. たて下にジスプロシウム金属 (82 mg, 0.50 モル) を準備、Schlenk チューブに追加され、ゴムキャップでチューブを閉じます。
7. 試験管に無水 AlCl₃ (200 mg、1.5 mmol) の重量を量るし、ゴムキャップで管を閉じる。
8. シュレンク管操作管と試験管をグローブ ボックスから削除します。

3、グローブ ボックス外 C F の活性化反応を開始します。

1. 必要な機器を準備: 真空/不活性ガス線 (アルゴンまたは窒素)、磁気スターラーと乾燥 2 mL シリンジ針付き。
2. 化学薬品の準備: 新鮮なドライの THF とヨウ素を蒸留します。
3. 磁性攪拌器上の発煙のフード Schlenk チューブをクランプし、真空ラインに接続します。真空/不活性ガスのアルゴン ・窒素の肯定的な流れの下で Schlenk チューブを開く前に 3 つのサイクルを実行します。磁気攪拌を開始します。
4. ヒューム フードの AlCl₃テスト チューブをクランプ、アルゴン ・窒素の肯定的な流れの下針を介して不活性ガスのラインに接続します。
5. 肯定的なアルゴン ・窒素流下 Schlenk 管に触媒量のヨウ素 (10-12 mg) を追加します。
6. アルゴン ・窒素下で針を用いて乾燥 2 mL 注射器をパージします。
7. パージされた注射器を使用して新鮮な蒸留乾燥 THF の 1.5 mL を取り出して、深い茶色のソリューション (THF 中のヨウ素の色) を取得する Schlenk チューブに 0.5 mL を追加します。
8. AlCl₃、わずかに黄色のソリューションにつながる試験管に滴下 THF の残り 1.0 mL を追加します。
   注: AlCl₃の品質に応じて THF 添加がもっとまたはより少なく発熱ですることができます。
9. まだ暖かい間、注射器を用いて Schlenk 管に試験管からこの AlCl₃ソリューションを転送します。
10. Benzofulvene の完全消費まで攪拌し反応を許可します。当初、深い茶色の色は時間をかけて暗い緑色に濁った溶液になる黄色ソリューションに表示されなくなります。
11. アルゴン ・窒素の肯定的な流れの下の毛細血管に反応混合物のサンプルを採取して薄層クロマトグラフィー (TLC) による 1 時間後の反応を確認します。石油エーテルを溶離液として使用します。
    注: 開始の benzofulvene は、TLC プレートに鮮やかな黄色とその消失を容易に観察することができます。

4. Nitroalkene の追加

1. 文学¹⁶によると 4 methoxyphenylnitroalkene を準備します。
2. 試験管に 4 methoxyphenylnitroalkene (90 mg、0.50 モル) 重量を量り、ゴム栓で管を閉じるし、針接続経由で真空ライン上で乾燥させます。
3. (TLC 分析で確認) 反応混合物で benzofulvene の消失後、Schlenk チューブ アルゴン ・窒素の肯定的な流れの下に乾燥 nitroalkene を追加します。反応混合物は色を黄緑に変更します。
4. Nitroalkene (通常 1 時間) の完全消費まで TLC 分析による反応を観察します。石油エーテル/酢酸エチル 95/5 を溶離液として使用します。

5. 精密検査と浄化

1. ジエチル エーテル 20 mL で反応混合物を希釈し、オープン Schlenk 管塩酸 1 モル水溶液 5 mL を消すこと。
   注意: 残りジスプロシウム HCl 水溶液との反応は発熱と水素ガスをシュレンク管操作で圧力の蓄積を引き起こす可能性があります。したがって、オープン Schlenk 良いヒューム フードの下での反応を消します。
2. 反応を焼入れ後, 目標到達プロセスに転送します。
3. 三角フラスコで有機相を収集します。水性相はジエチル エーテル 10 mL で 2 回洗浄し、三角フラスコで有機相を収集します。
4. MgSO₄、あらかじめ重量を量られたフラスコにフィルターで有機相を乾燥し、ロータリーエバポレーター オレンジ ブラウン オイルとして粗製品を得るために減圧下で集中。
5. 非極性の加水分解製品を削除するには、溶離液として石油エーテルから始まるシリカゲル カラムクロマトグラフィーにより粗製品を浄化します。10/1 石油エーテル/酢酸エチルに極性を増やす新しいニトロを含む difluoroalkenes を提供します。
   注: 実行するカラム ・ クロマトグラフィと長い列と極性をゆっくりと増やすことによって、分析のためにされるを分離することが可能です。

結果

このランタノイドを介した C F アクティブ化プロシージャ ニトロアルケンと反応に続いては、容易にニトロ基を含む新しい difluoroalkenes へのアクセスを提供します。反応機構は、図 2で描かれています。¹³(図 1) を求電子剤としてアルデヒドを使用して私たちの前の仕事と対照をなしてニトロアルケン 1, 3-ジ置換インデン製品 regioselectively 余裕はないです。これは、nitroalkene グループの立体大部分によって説明されるかもしれない。

最適な反応条件を見つけるために AlCl₃ニトロアルケンとこの反応の 2 つの異なる希土類金属 (La, Dy) の組み合わせを検討しました。両方のケースで判明した、反応がすすんで対等な位置選択性...

ディスカッション

このプロトコルは、反応性の高い空気および湿気敏感な希土類金属と作業を伴います。したがって、全体の反応の手順は、乾燥の不活性ガスの下で遂行されなければならない、溶剤を含む、すべての原料は非常にクリーンで使用する前に乾燥する必要があります。

既に下に金属の購入たて下に金属の準備のため 2 つの利点がある: (i) 部分や地金の購入はかなりより経済的より反応性の (ii) たて下に金属は引き起こされる以下の表面不活性化のため下に金属のストレージ。

記述されているプロシージャは 2 つの主要な重要なステップ: (i) 少量のヨウ素を追加しての少量で反応を行う金属および (ii) C F アクティブ化プロセスの開始の光沢のある作品を提出することにより希土類金属の準備THF 溶媒。

この反応の利点は、2 つの特徴的な色変化を反応を実行するもかどうか、どこで変更を探し始めることを示す直接関係してくることです。最初の 1 つは、C F の活性化プロセスの終わりに濃い緑色に濁った溶液にゆっ...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ジスプロシウムインゴット	Strem	93-6637	窒素/アルゴンの下に保存
無水塩化アルミニウム	Alfa Aesar	88488	窒素/アルゴン
ヨウ素 99.5% 分析のために	有機物全体	212491000
THF GPR Rectapur	VWR Chemicals	28552.324	使用前にNa/ベンゾフェノンで乾燥および蒸留
グローブボックス	MBraun		窒素雰囲気下