구리 (I)에 의해 Corannulene 기능화 Hexahelicene의 제조 비평 아로마틱 유닛 알킨 지드의 고리 화를 촉매 반응

본 프로토콜의 전반적인 목표는 클릭 화학(click chemistry)을 통해 조립된 세 개의 비평면 다환 방향족 단위로 구성된 복잡한 유기 화합물인 코란눌렌 기능화 헥사헬리센(corannulene functionalized hexahelicene)을 합성하는 것입니다. 이 방법은 자유 라디칼 반응, 탄소-탄소 결합 또는 클릭 화학과 같은 몇 가지 일반적인 유기 합성 절차를 사용하여 총 6단계의 반응 과정으로 구성됩니다.

이 방법의 주요 장점은 잘 알려진 이러한 반응들을 미세하게 수정함으로써, 비평면 다환 방향족 화합물에 대해서도 유사한 결과를 얻을 수 있다는 점입니다. 이 방법은 이 특수한 계열의 화학적 성질에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다. 또한, 이들의 거동은 평면 방향족 화합물과 매우 다르기 때문에, 확장된 tetrathiafulvalene 또는 7 annulene과 같은 시스템에도 적용될 수 있습니다.

우리는 먼저 두 개의 코로닉 단위를 헬리신 스캐폴드로 조립하려는 시도 중 호스트-게스트 인식과 관련된 연구를 통해 이 프로토콜에 대한 아이디어를 얻었습니다. 탈브로민화를 시작하려면 2, 15 dimethylhexyl helicene 0.356g, 새로 재결정화한 n bromosuccinimide 0.374g, 그리고 benzoyl peroxide 24mg을 정량합니다.

마그네틱 스터 바가 들어 있는 100ml schlenk 플라스크에 모든 고체 시약을 넣습니다. schlenk 라인에서 가스 배기 후 불활성 가스로 충전하는 과정을 3회 반복하여 고체 시약을 질소 분위기에 둡니다. 그 다음 carbon tetrachloride 21ml를 첨가합니다.

격렬하게 교반하면서 동일한 진공 배기 및 충전 과정을 통해 용액의 기포를 제거합니다. 이때 용매가 과도하게 손실되지 않도록 주의하십시오. 오일 배스를 사용하여 혼합물을 77 °C에서 4시간 동안 환류시킵니다.

반응 과정은 양성자 핵자기 공명 또는 NMR 분광법으로 추적할 수 있습니다. 3.7 ppm과 4.0 ppm 사이에서 더블릿(doublets)이 나타나면 디아스테레오토픽 메틸렌 그룹이 존재함을 나타냅니다. 반응이 완료되면 혼합물을 실온으로 냉각하고 진공 상태에서 용매를 제거하십시오.

펌프 오염을 방지하기 위해 액체 질소를 채운 트랩을 설치하십시오. 조생성물을 30ml의 dichloromethane에 다시 녹입니다. 그런 다음 용액을 둥근 바닥 플라스크로 옮기고 4g의 silica gel과 혼합하십시오.

회전 증발기로 혼합물을 농축합니다. 그동안 이동상으로 미리 혼합한 hexane ethyl acetate와 실리카 겔을 컬럼에 채웁니다. 컬럼 상단에 혼합물을 첨가한 다음 2cm 두께의 모래 층을 올립니다.

새로운 이동상을 조심스럽게 붓습니다. 시험관당 20ml씩 분획을 수집하되, 예상되는 생성물 용액 근처에서는 시험관당 4ml씩 수집하여 크로마토그래피를 수행합니다. 동일한 이동상을 사용하여 박층 크로마토그래피로 분획을 확인하고 자외선 광원 아래에서 이미징합니다.

모든 희망 분획물을 합친 후 회전 증발기로 용매를 제거하면, 예상 생성물은 머무름 인자 0.35에서 노란색 오일 형태로 용출되어야 합니다. 합성을 수행하려면, 2, 15 bis bromomethyl hexahelicene 0.103g과 sodium azide 0.390g을 정량합니다. 두 고체 시약을 마그네틱 바가 들어 있는 50ml schlenk 플라스크에 넣고 질소 분위기로 유지합니다.

그런 다음 tetrahydrofuran 8.6ml와 물 5.2ml를 혼합하여 혼합 용매를 schlenk flask에 붓습니다. 용액을 탈기시킨 후, 65 °C에서 3시간 동안 환류시킵니다. proton NMR을 통해 반응을 확인합니다.

메틸렌 그룹 신호가 3.75 ppm으로 이동해야 합니다. 그 후 혼합물을 실온으로 냉각하고 진공 상태에서 테트라하이드로푸란을 제거하십시오. 그런 다음 시료를 50ml의 물로 희석하십시오.

혼합물을 분별 깔때기로 옮기고 40ml의 dicholoromethane으로 3회 추출한다. 모든 유기층을 합친 후 50ml의 증류수로 세척한다. hexane ethylacetate를 이동상으로 사용하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 조생성물을 정제하여, 머무름 인자(retention factor) 0.38에서 노란색 오일을 얻는다.

2, 15-bis-asomethylhexahelicine에 해당함. 80%의 수율에 해당하는 70mg을 얻어야 함. 절차의 이 단계에서, ethinyl carnoline을 얻기 위한 세 가지 추가 단계가 있음. 이 반응들은 마이크로웨이브 보조 친전자성 방향족 치환 반응에 이어 sonogashira 커플링 및 후속 탈보호 반응을 포함함.

모든 절차는 텍스트 프로토콜에 상세히 설명되어 있습니다. two 15 bis asomethylhexahelicine 15.3mg, ethinyl carnoline 20.0mg, ascorbic acid sodium salt 1.4mg, 그리고 copper two sulfate pentahydrate 1.7mg을 각각 칭량합니다. 모든 고체 시료를 마그네틱 바가 들어 있는 50ml schlenk flask에 넣고 질소 분위기 하에 둡니다.

매우 중요한 단계는 용매 혼합물을 완전히 탈기하는 것입니다. 물 3ml와 테트라하이드로푸란 12ml를 혼합하여 슐렌크 플라스크에 붓습니다. 용액을 완전히 탈기하십시오.

두 번째로 중요한 점은 용매의 부피와 온도가 적절하게 유지되는지 주기적으로 확인하는 것입니다. 그렇지 않으면 에티닐 조성에 더 긴 반응 시간이 필요할 수 있습니다. 플라스크 상단에 냉각기를 연결한 상태로 65 °C에서 3일 동안 가열하십시오.

온도, 교반 및 용매 부피를 조절하기 위해 주기적으로 반응을 확인하십시오. proton NMR로 반응을 확인하십시오. 3.48 ppm의 신호가 사라지고 7.27 ppm으로 이동해야 하며, 이는 ethinyl carnoline의 소모와 triazol 단위의 생성을 나타냅니다.

완료되면, 진공 상태에서 테트라하이드로푸란을 제거하고 물 20ml로 희석합니다. 혼합물을 분액 깔때기로 옮기고 플라스크를 디클로로메탄 20ml로 헹굽니다. 디클로로메탄으로 혼합물을 3회 추출한 후, 모든 유기층을 둥근 바닥 플라스크에 모아 회전 증발기로 농축합니다.

헥산-에틸 아세테이트로 용리하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 조생성물을 정제하여 머무름 인자(retention factor) 0.59에서 연한 노란색 고체를 얻습니다. 수율 75%에 해당하는 2.27mg이 얻어져야 합니다. Carnoline과 2, 15 dimethylhexahelicine은 현재의 방법들을 따라 매우 좋은 수율로 간단하게 준비될 수 있습니다. 두 반응 경로 모두 시작 물질로 2, 7 dimethylnaphthalene이라는 공통 분자를 공유합니다.

본 합성 경로에 따라, 언급된 분자들로부터 6단계 내에 최종 화합물을 제조하였으며, 이는 발산적 합성에서 수렴적 합성으로의 전환을 가능하게 했습니다. 최종 조립은 클릭 반응으로 알려진 유명한 구리 1 촉매 아지드-알킨 환화 첨가 전략에 기반합니다. 이 절차를 통해 풀러렌과 초분자 상호작용을 형성할 수 있는 복잡한 유기 분자를 합리적인 시간 내에 우수한 수율로 제조할 수 있습니다.

이 영상을 시청하고 나면, 전통적인 유기 화학의 공인된 반응들을 성공적으로 적용하여 흥미로운 특성을 가진 복잡한 비평면 다환 방향족 분자를 합성하기 위한 다단계 경로를 구축하는 방법을 충분히 이해하게 될 것입니다.