銅（I）によるコランニュレン官能Hexaheliceneの調製は、非平面多環芳香族ユニットのアルキンアジド付加環を - 触媒

このプロトコルの全体的な目的は、クリック化学によって組み立てられた3つの非平面性多環芳香族ユニットからなる複雑な有機化合物である、コランヌレン機能化ヘキサヘリセンを合成することです。この手法は、フリーラジカル反応、炭素-炭素カップリング、またはクリック化学など、いくつかの一般的な有機合成手順を用いた6つの反応ステップで構成されています。

この手法の主な利点は、これらのよく知られた反応をわずかに修正することで、非平面的な多環芳香族化合物においても同様の結果を得られることです。この方法は、この特殊な化合物群の化学的性質に関する知見を提供し得ます。その挙動は平面的な芳香族化合物とは大きく異なるため、拡張テトラチアフルバレンや7員環アヌレンなどの系にも適用可能です。

私たちは、2つのコロニオンユニットをヘリシン骨格に組み込む際のホスト・ゲスト認識に関する研究から、本プロトコルの着想を得ました。脱臭素化を開始するために、2,15-ジメチルヘキシルヘリセン 0.356g、再結晶させたばかりのn-ブロモスクシンイミド 374g、および過酸化ベンゾイル 24mgを秤量します。

すべての固体とマグネチックスターラーを100mlのシュレンクフラスコに入れます。シュレンクラインを用いて、ガスの脱気と不活性ガスの充填を3サイクル繰り返し、固体を窒素雰囲気下に置きます。その後、21mlの四塩化炭素を加えます。

激しく攪拌しながら、同様の排気および充填プロセスを用いて溶液を脱気します。溶媒が大量に失われないよう注意してください。オイルバスを用い、混合物を77 °Cで4時間還流させます。

反応の経過は、プロトン核磁気共鳴またはNMR分光法で追跡できます。3.7 ppmから4.0 ppmの間に二重線が出現すれば、ジアステレオトピックなメチレン基が存在することを示します。完了後、混合物を室温まで冷却し、真空下で溶媒を除去します。

ポンプの汚染を防ぐため、液体窒素を満たしたトラップを設置します。粗生成物を30mlのジクロロメタンに再溶解させます。その後、溶液を丸底フラスコに移し、4gのシリカゲルと混合します。

ロータリーエバポレーターで混合物を濃縮します。その間に、移動相としてあらかじめヘキサンと酢酸エチルを混合しておいたシリカゲルでカラムを充填します。混合物をカラムの上部に加え、その上に2cmの砂の層を設けます。

新しい移動相を慎重に注ぎ入れます。試験管に1本あたり20mlずつ分画し、目的物の溶出が予想される付近では1本あたり4mlずつ分画して、クロマトグラフィーを行います。同一の移動相を用いて薄層クロマトグラフィーで各分画を確認し、紫外線下で観察します。

目的の分画をすべてまとめ、エバポレーターで溶媒を除去した後、期待される生成物は保持係数0.35の黄色油として溶出します。合成を行うには、2,15-ビスブロモメチルヘキサヘリセン0.103gとアジ化ナトリウム0.390gを秤量します。これら2つの固体とともに磁気攪拌バーを入れた50mlのシュレンクフラスコに入れ、窒素雰囲気下に置きます。

次に、8.6mlのテトラヒドロフランと5.2mlの水を混合し、この混合溶媒をシュレンクフラスコに注ぎます。溶液を脱気した後、65 °Cで3時間還流させます。プロトンNMRを用いて反応を確認してください。

メチレン基のシグナルは3.75 ppmにシフトするはずです。その後、混合物を室温まで冷却し、テトラヒドロフランを真空下で除去します。次に、サンプルを50mlの水で希釈します。

混合物を分液漏斗に移し、40mlのジクロロメタンで3回抽出する。すべての有機相を合わせ、50mlの蒸留水で洗浄する。粗生成物を、ヘキサン/酢酸エチルを移動相としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、保持係数（Rf値）0.38に黄色オイルを得る。

2,15-ビスアゾメチルヘキサヘリシンに相当します。収率80%に相当する70mgが得られるはずです。手順のこの時点で、エチニルカルノリンを得るための追加ステップが3つあります。これらの反応には、マイクロ波支援親電子芳香族置換反応、それに続く薗頭カップリング、およびその後の脱保護が含まれます。

これらの手順はすべてテキストプロトコルに詳細に記載されています。15-bis-asomethylhexahelicineを15.3mg、ethinyl carnolineを20.0mg、アスコルビン酸ナトリウム塩を1.4mg、および硫酸銅(II)五水和物を1.7mg秤量します。すべての固体試料を、撹拌子を備えた50mlのシュレンクフラスコに入れ、窒素雰囲気下に置きます。

非常に重要な工程は、溶媒の混合液を十分に脱気することです。3mlの水と12mlのテトラヒドロフランを混合し、その混合液をシュレンクフラスコに注ぎます。溶液を十分に脱気してください。

2点目の重要なポイントは、溶媒量と温度が適切に維持されているか、定期的に反応を確認することです。そうしないと、エチニル組成に要する反応時間が長くなる可能性があります。フラスコの上部にコンデンサーを接続し、65 °Cで3日間加熱してください。

反応を定期的に確認し、温度、攪拌、および溶媒量を制御します。プロトンNMRで反応を確認してください。3.48 ppmのシグナルが消失し、7.27 ppmにシフトしていることは、エチニルカルノリンが消費され、トリアゾールユニットが存在していることを示しています。

終了後、テトラヒドロフランを真空下で除去し、20mlの水で希釈します。混合物を分液漏斗に移し、フラスコを20mlのジクロロメタンで洗浄します。混合物をジクロロメタンで3回抽出した後、すべての有機相を丸底フラスコにまとめ、ロータリーエバポレーターで濃縮します。

シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用い、ヘキサンと酢酸エチルで溶出させて粗生成物を精製し、保持係数 0.59 の淡黄色固体を得る。収率 75% に相当する 27 mg が得られるはずである。Carnoline および 2, 15-dimethylhexahelicine は、既存の手法に従って簡便に、かつ非常に良好な収率で調製できる。どちらの反応経路においても、出発物質として 2, 7-dimethylnaphthalene という共通の分子が使用される。

本合成経路に従い、上述の分子から6段階で最終化合物を調製し、発散的合成から収束的合成へと移行させました。最終的な組み立てには、クリック反応として知られる、銅(I)触媒によるアジド・アルキン環化付加という有名な戦略を用いています。この手順に従うことで、フラーレンと超分子相互作用を形成可能な複雑な有機分子を、妥当な時間かつ良好な収率で調製することが可能です。

このビデオを視聴することで、伝統的な有機化学において既知の反応をうまく応用し、興味深い特性を持つ複雑な非平面多環芳香族分子を構築するための多段階的なアプローチについて、十分な理解を得ることができます。