Wspomagane mikrofalami wewnątrzcząsteczkowe reakcje dehydrogenacyjne Dielsa-Aldera (DA) zapewniają zwięzły dostęp do funkcjonalizowanych bloków budulcowych cyklopenta[b]naftalenu. Użyteczność tej metodologii wykazano poprzez jednoetapową konwersję odwodornionych cykloloadduktów DA w nowe solwatochromowe barwniki fluorescencyjne w reakcjach sprzęgania krzyżowego katalizowanych palladem Buchwalda-Hartwiga.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wspomagane mikrofalami wewnątrzcząsteczkowe dehydrogenacyjne reakcje Dielsa-Aldera do syntezy funkcjonalizowanych naftalenów/barwników solwatochromowych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Funkcjonalizowane naftaleny mają zastosowanie w różnych dziedzinach badań, począwszy od syntezy naturalnych lub biologicznie aktywnych molekuł, a skończywszy na przygotowaniu nowych organicznych barwników. Chociaż opisano wiele strategii dostępu do rusztowań naftalenowych, wiele procedur nadal ma ograniczenia pod względem funkcjonalności, co z kolei zawęża zakres dostępnych substratów. Opracowanie wszechstronnych metod bezpośredniego dostępu do podstawionych naftalenów jest zatem wysoce pożądane.
Reakcja cykloaddycji Dielsa-Aldera (DA) jest potężną i atrakcyjną metodą tworzenia nasyconych i nienasyconych układów pierścieniowych z łatwo dostępnych materiałów wyjściowych. Nowa, wspomagana mikrofalami wewnątrzcząsteczkowa dehydrogenacyjna reakcja DA pochodnych styrenylu opisana w niniejszym dokumencie generuje różnorodne funkcjonalizowane cyklopenta[b]naftaleny, których nie można było wytworzyć przy użyciu istniejących metod syntezy. W porównaniu z konwencjonalnym ogrzewaniem, promieniowanie mikrofalowe przyspiesza szybkość reakcji, zwiększa wydajność i ogranicza powstawanie niepożądanych produktów ubocznych.
Użyteczność tego protokołu jest dodatkowo demonstrowana przez konwersję cycloadductu DA na nowy solwatochromowy barwnik fluorescencyjny za pomocą katalizowanej palladem reakcji sprzęgania krzyżowego Buchwalda-Hartwiga. Spektroskopia fluorescencyjna, jako pouczająca i czuła technika analityczna, odgrywa kluczową rolę w dziedzinach badawczych, w tym w naukach o środowisku, medycynie, farmakologii i biologii komórkowej. Dostęp do różnorodnych nowych fluoroforów organicznych dostarczanych przez wspomaganą mikrofalami reakcję dehydrogenacyjną DA pozwala na dalszy postęp w tych dziedzinach.
Wprowadzenie
Projektowanie i synteza małych cząsteczek jest kluczowe dla rozwoju szeregu dziedzin naukowych, w tym farmaceutyków, pestycydów, barwników organicznych i wielu innych 1. Reakcje Dielsa-Aldera (DA) i dehydro-Dielsa-Aldera (DDA) są szczególnie potężnymi narzędziami w syntezie małych związków cyklicznych i aromatycznych 2-4. Dodatkowo, termiczne reakcje dehydrogenacyjne DA styrenu dienu z dienofilami alkinowymi stanowią potencjalnie korzystną drogę do syntezy związków aromatycznych poprzez początkowe tworzenie cykloloadduktów, które mogą dalej aromatyzować w warunkach utleniania 5. Dzięki zastosowaniu termicznej wewnątrzcząsteczkowej reak....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Mikrofalowa reakcja dehydrogenacyjna DA
- Dodać pochodną para-chloro-styrenu (0,045 g, 0,18 mmol) i 1,2-dichloroetan (3 ml) do 2-5 ml fiolki do napromieniania mikrofalowego wyposażonej w mieszadło w celu uzyskania 0,060 M roztworu. Stężenie to jest stosowane, ponieważ wyższe stężenia prowadzą do powstawania niepożądanych produktów.
- Zakryj fiolkę z promieniowaniem mikrofalowym i umieść ją w komorze syntezatora mikrofalowego.
- Napromieniać roztwór w temperaturze 180 °C przez 200 minut, mieszając i z ustalonym czasem podtrzymania. Czas podtrzymania to czas trwania napromieniowania w wyznaczonej temperaturze. Mieszanina reakcyjna zmieni kol....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Naświetlanie mikrofalowe (MWI) pochodnych styrenylowych w temperaturze 180 °C prowadzi do całkowitej syntezy cyklopenta[b]naftalenu w czasie zaledwie 30 min i z wydajnością od wysokiej do ilościowej (Rysunek 1) 18. Nie obserwuje się produktu ubocznego w postaci dihydronaftalenu, a w widmie spektroskopii 1H NMR produkty wydają się czyste, bez konieczności dodatkowej puryfikacji po naświetlaniu (Rysunek 2). Różne modyfikacje szkieletu naftalenoweg.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Reakcja dehydrogenacyjna DA wspomagana mikrofalami
Wewnątrzcząsteczkowa reakcja dehydrogenacyjna DA prekursorów styrenylu za pomocą promieniowania mikrofalowego (MWI) wytwarza różnorodne struktury naftalenu z wysoką wydajnością 71-100% i krótkim czasem reakcji, wymagającym zaledwie 30 minut (ryc. 1) 18. Najtrudniejszym aspektem przeprowadzania reakcji dehydrogenacyjnej DA jest wybór rozpuszczalnika, który często jest skomplikowany, ponieważ należy wziąć pod uwagę róż.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Podziękowania
Dziękujemy Narodowej Fundacji Nauki (CHE0910597) oraz Narodowym Instytutom Zdrowia (P50-GM067982) za wsparcie tej pracy. Jesteśmy wdzięczni profesorowi Michaelowi Trakselisowi (University of Pittsburgh) za pomocne dyskusje na temat pomiarów fluorescencji. Dziękujemy Kristy Gogick i Robinowi Sloanowi (University of Pittsburgh) za ich pomoc w zbieraniu danych fluorescencyjnych.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| odczynnik/Materiał | |||
| 1,2-Dichlor– tan, odczynnik ACS ≥ 99.0% | Sigma-Aldrich | 319929 | |
| SiliaPlate G TLC - na podłożu szklanym, 250 μ m | Silicycle | TLG-R10011B-323 | |
| Octan etylu, certyfikowany ACS ≥ 99,5% | Heksany Fisher Scientific | E14520 | |
| , certyfikowane ACS ≥ 98,5% | Fisher Scientific | H29220 | |
| Żel krzemionkowy, standardowe | technologie sorbentu | 30930M | 60 A, 40-63 i mu; M (230 x 400 mesh) |
| RuPhos palladacycle | Strem | 46-0266 | |
| Azot gazowy | Matheson TRIGAS | NI304 | Azot 304cf, przemysłowy |
| roztwór bis(trimetylosililo)amidu litu | Sigma-Aldrich | 225770 | 1,0 M roztwór w THF |
| Tetrahydrofuran bezwodny ≥ 99,9% | Sigma-Aldrich | 401757 | Wolny od inhibitorów |
| roztwór dimetyloaminy | Sigma-Aldrich | 391956 | 2,0 M roztwór w THF |
| Chlorek amonu | Fisher Scientific | A661-500 | |
| Siarczan sodu, bezwodny (granulowany) | Fisher Scientific | S421-500 | |
| Kolumna chromatograficzna | Chemglass | CG-1188-04 | ½ w Identyfikator x 18 cali E.L. |
| Cykloheksan, ≥ 99,0% | Fisher Scientific | C556-1 | |
| Toluen bezwodny, 99,8% | Sigma-Aldrich | 24451 | |
| 1,4-dioksan bezwodny, 99,8% | Sigma-Aldrich | 296309 | |
| Tetrahydrofuran bezwodny, ≥ 99,9% | Sigma-Aldrich | 186562 | 250 ppm BHT jako inhibitor |
| Dichlorometanu | Sigma-Aldrich | 650463 | Chromasolv Plus |
| Chloroform, ≥ 99,8% | Fisher Scientific | C298-1 | |
| Acetonitryl bezwodny, 99,8% | Sigma-Aldrich | 271004 | |
| Dimetylosulfotlenek, ≥ 99,9% | Fisher Scientific | D128 | |
| Alkohol etylowy | Pharmco-AAPER | 11ACS200 | Absolute |
| EquipmentSyntezator | |||
| mikrofalowy | Biotage | Initiator Exp | |
| Fiolka mikrofalowa | Biotage 352016 | 0,5 – 2 ml | |
| Fiolka mikrofalowa | Biotage | 351521 | 2 – 5 ml |
| Nasadka na fiolkę mikrofalową | Biotage | 352298 | |
| Syntezator mikrofalowy | Fiolka mikrofalowa Anton Paar | Monowave 300 | |
| Nasadka na fiolkę mikrofalową | |||
| Bruker | Avance | 300 lub 400 MHz | |
| Spektrometr | PerkinElmer | Lamda 9 | |
| Cela spektrofotometru | Starna Cells | 29B-Q-10 | Spectrosil kwarc, długość ścieżki 10 mm, półmikro, ścianka |
| Spektrofluorometr | HORIBA Jobin Yvon | FluoroMax-3 S4 | |
| Komórka fluorometryczna | Starna Cells | 29F-Q-10 | Spectrosil kwarc, długość ścieżki 10 mm, półmikro |
Bibliografia
- Wender, P. A., Miller, B. L. Synthesis at the molecular frontier. Nature. 460, 197-201 (2009).
- Takao, K. -i, Munakata, R., Tadano, K. -i Recent Advances in Natural Product Synthesis by Using Intramolecular Diels-Alder Reactions. Chem. Rev. 105 (12), 4779-4807 (2005).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
Tagi
Dehydrogenacyjna reakcja Dielsa Aldera wspomagana mikrofalowosynteza funkcjonalizowanego naftalenusolwatochromowe barwniki fluorescencyjnesprz ganie krzy owe Buchwalda Hartwigaspektroskopia emisji fluorescencjiprekursory pochodnych styrenutworzenie cyklopentab naftalenusprz ganie katalizowane pallademanaliza UV Vischromatografia na elu krzemionkowym
