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
2016年9月18日
ここでは、合理的な収率で容易に組み立てる3非平面多環芳香族単位から構成される複雑な有機化合物を合成するためのプロトコルを提示します。
このプロトコールの全体的な目標は、クリックケミストリーによって組み立てられた3つの非平面多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官能化ヘキサヘリセンを合成することです。この方法は、いくつかの一般的な有機手順を使用した合成における一連の6つの反応ステップで構成されています。フリーラジカル反応、炭素炭素カップリング、クリックケミストリーなど。
この方法の主な利点は、これらのよく知られた反応を微妙に修飾することで、非平面の多芳香族化合物についても同様の結果を得ることができることです。この方法は、この特別なファミリーの化学的性質についての洞察を提供します。その挙動は平面芳香族化合物の挙動とそれほど類似していないため、拡張テトラチアフルバレンや7アヌレンなどのシステムにも適用できます。
このプロトコルのアイデアを最初に思いついたのは、2つの絨毛膜ユニットをヘリシンスキャフォールドに組み立てる際のホストゲスト認識を扱う作業でした。脱臭素化を開始するには、約356gの2、15のジメチルヘキシルヘリセン、374gの新たに再結晶したブロモスクシンイミド、および24mgの過酸化ベンゾイルを秤量します。
すべての固形物をマグネチックスターバー付きの100mlシュレンクフラスコに入れます。3サイクルのガス排気により、固体を窒素雰囲気下に置きます。その後、シュレンクラインに不活性ガスを補充します。次に、四塩化炭素21mlを追加します。
激しい攪拌による同じ排気および補充プロセスによって溶液を脱気します。溶剤の大量損失を防ぐよう注意してください。混合物を摂氏77度で逆流させ、オイルバスを4時間使用します。
反応は、陽子核磁気共鳴またはNMR分光法によって追跡することができます。3.7 ppmから 4.0 ppm の間のダブレットが現れ、ジアステレオトピック メチレン基の存在を示します。終了したら、混合物を室温まで冷却し、真空下で溶媒を除去します。
ポンプの汚染を避けるために、液体窒素で満たされたトラップを設置します。原油を30mlのジクロロメタンに再溶解します。次に、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。
混合物をロータリーエバポレーターに濃縮します。その間に、移動相として酢酸ヘキサンエチルと以前に混合したシリカゲルをカラムに充填します。混合物をカラムの上部に追加し、次に2cmの砂の層を追加します。
新しい移動相を慎重に注ぎます。クロマトグラフィーは、試験管内の画分をチューブあたり20ml、予想される製品溶液の近くでチューブあたり4mlで収集して実行します。紫外光下で同じ移動相と画像を用いた薄層クロマトグラフィーにより画分を確認します。
期待される生成物は、必要な画分をすべて組み合わせ、ロータリーエバポレーター内の溶媒を除去した後、黄色の油として0.35の保持係数で溶出するはずです。合成を行うには、0.103gの2、15ビスブロモメチルヘキサヘリセンと0.390gのアジ化ナトリウムを秤量します。両方の固形物をマグネチックスターバーを備えた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。
次に、8.6mlのテトラヒドロフランと5.2mlの水を混合し、溶媒の混合物をシュレンクフラスコに注ぎます。溶液を脱気した後、摂氏65度で3時間還流します。プロトンNMRで反応を確認します。
メチレン基の信号は 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取り出します。次に、サンプルを50mlの水で希釈します。
混合物を分離漏斗に移し、40mlのジクロロロメタンで3回抽出します。すべての有機相を混ぜ合わせ、50mlの蒸留水で洗浄します。移動相としてヘキサンエチルアセテートを使用してシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーで原油を精製し、保持係数0.38の黄色のオイルを得ます。
70mgが得られるはずで、これは80%の収量に相当します手順のこの時点で、エチニルカルノリンを得るための3つの追加ステップがあります。この反応には、マイクロ波支援求電子芳香族置換とそれに続くソノガシラカップリング、およびそれに続く深い保護が含まれます。
これらの手順はすべて、テキストプロトコルで詳しく説明されています。15.3mgの2つの15ビスアソメチルヘキサヘリシン、20.0mgのエチニルカルノリン、1.4mgのアスコルビン酸ナトリウム塩、1.7mgの銅2硫酸塩五水和物を計量します。すべての固形物を磁気バーを備えた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。
非常に重要なステップは、溶媒の混合物を完全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ぜ合わせ、混合物をシュレンクフラスコに注ぎます。溶液を徹底的に脱気します。
2つ目の重要なポイントは、反応を定期的にチェックして、良好な溶媒量と温度を確保することです。さもなければ、反応はより長い時間エチニル組成を必要とするかもしれない。フラスコの上部にコンデンサーを接続して、摂氏65度で3日間加熱します。
反応を定期的にチェックして、温度、攪拌、溶媒量を制御します。プロトンNMRで反応を確認します。3.48 ppmの信号は消え、7.27 ppmにシフトし、エチニルカルノリンの消費とトリアゾールユニットの存在を示します。
終了したら、テトラヒドロフランを真空下で取り出し、20mlの水で希釈します。混合物を分離漏斗に移し、フラスコを20mlのジクロロメタンですすいでください。混合物をジホロールメタンで3回抽出した後、丸底フラスコですべての有機相を混合し、ロータリーエバポレーターで濃縮します。
ヘキサンエチルアセテートで溶出するシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーで原油を精製し、保持係数0.59.27mgで淡黄色の固体を得る必要があります75%のカルノリンと2、15ジメチルヘキサヘリシンの収量に対応する必要があります非常に良好な収率で現在の方法に従って簡単に調製できます。両方の反応経路は共通の分子を共有しています。出発物質として2、7ジメチルナフタレン。
現在の合成経路によれば、最終化合物は言及された分子から6ステップ以内に調製され、収束合成への分岐が生じました。最終組み立ては、クリック反応として知られる銅1触媒アジドアルキンシクロ付加の有名な戦略に依存しています。この手順に従うと、フラーレンとの超分子相互作用を確立できる複雑な有機分子を、妥当な時間で良好な時間で調製することができます。
このビデオを見た後、従来の有機化学で成功した既知の反応を適用して、興味深い特性を持つ複雑な非平面多芳香族分子に対するマルチステップビューを構築する方法についてよく理解できるはずです。
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概要
このプロトコルは、三つの非平面型多環芳香族ユニットからなる複雑な有機化合物である、コラヌレン機能性ヘキサヘリセンの合成を説明します。この方法は、クリック化学と他の有機化学手法を用いて、合理的な収率を達成します。
主要な研究構成要素
科学分野
- 有機化学
- 多環芳香族炭化水素の合成
- クリック化学技術
背景
- コラヌレンとヘキサヘリセンは、非平面型多環芳香族化合物の研究において重要です。
- 非平面型芳香族化合物は、平面型のものとは異なる化学的挙動を示します。
- これらの化合物を理解することで、その独特な性質についての洞察が得られます。
- この合成方法は、類似の化合物に適用できます。
研究目的
- 複雑な有機化合物を合成するための信頼できるプロトコルを確立すること。
- 非平面型多環芳香族化合物の化学を探索すること。
- 有機合成におけるクリック化学の多様性を示すこと。
使用された方法
- 一般的な有機化学手法を用いた6つの反応ステップ。
- フリーラジカル反応の利用。
- 炭素-炭素結合技術。
- 多環芳香族ユニットの組立のためのクリック化学。
主要な結果
- コラヌレン機能性ヘキサヘリセンの合成に成功。
- 記述された方法で合理的な収率を実証。
- 非平面型多環芳香族化合物の挙動に関する洞察を提供。
- 関連する化合物の類似の合成戦略への応用可能性。
結論
- このプロトコルは、複雑な有機化合物を合成するための直接的なアプローチを提供します。
- 得られた洞察は、非平面型芳香族化学の理解を深めることができます。
- この方法は、有機合成のさらなる研究に適用できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
This synthesis protocol enables the preparation of complex nonplanar polyaromatic architectures with potential relevance to molecular recognition and host-guest systems. The approach demonstrates how established organic transformations can be adapted for sterically constrained substrates, supporting the exploration of nonplanar scaffolds in discovery chemistry. Such molecular systems may inform the design of novel binding motifs for fullerene-based therapeutics or diagnostic agents.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of molecular recognition mechanisms involving curved polyaromatic surfaces.
- Operational Value: Provides access to structurally defined nonplanar scaffolds for binding studies.
- Predictive Value: Supports hypothesis testing in host-guest complementarity with fullerene derivatives.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates well-defined molecular hosts for probing supramolecular interactions.
- Operational Value: Delivers pure, characterized compounds suitable for binding assay standardization.
- Assay Readiness: Facilitates reproducible preparation of ligands for screening against nanocarbon targets.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects synthetic accessibility to evaluation of supramolecular behavior in complex environments.
- Mechanistic De-risking: Allows systematic probing of binding geometry and affinity in nonplanar systems.
- Predictive Confidence: Informs structure-property relationships relevant to nanocarbon-based therapeutic platforms.
Pipeline & Workflow Integration
The method supports early-stage discovery workflows by enabling the synthesis of structurally complex probes for target engagement studies, particularly in the context of nanocarbon-interacting molecules.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven design of molecular recognition elements targeting curved aromatic surfaces.
- Screening: Enables production of consistent, quantifiable ligands for binding and selectivity profiling.
- Analytics: Provides defined chemical entities for NMR, mass spectrometry, and binding constant determination.
- Translational Research: Facilitates progression from synthetic access to functional evaluation in biomimetic contexts.
- Enterprise Reuse: Establishes a modular route to diverse nonplanar polyaromatic libraries for sustained exploration.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enables exploration of nonplanar polyaromatic chemistry for target engagement mechanisms.
- Operational Value: Delivers scalable, reproducible synthesis of complex molecular architectures.
- Strategic Value: Supports informed prioritization of scaffolds with unique binding topologies.
- Portfolio Impact: Aids in de-risking early-stage investment in supramolecular therapeutic approaches.
Implementation Considerations
- Expertise in advanced organic synthesis, including air-sensitive techniques and chromatography.
- Access to standard laboratory equipment: Schlenk lines, rotary evaporators, NMR spectrometers.
- Requirement for inert atmosphere control during reactive intermediate handling.
- Need for analytical monitoring via TLC and NMR to track reaction progression.
- Adaptability to other nonplanar systems subject to steric and electronic compatibility.
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