Tutaj prezentujemy protokół syntezy złożonego związku organicznego składającego się z trzech niepłaskich jednostek poliaromatycznych, które można łatwo zmontować z rozsądną wydajnością.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół syntezy złożonego związku organicznego składającego się z trzech niepłaskich jednostek poliaromatycznych, które można łatwo zmontować z rozsądną wydajnością.
Głównym celem tego filmu jest pokazanie 6 etapów reakcji syntezy konwergentnej i przygotowanie złożonej cząsteczki zawierającej do trzech niepłaskich jednostek poliaromatycznych, które są dwoma ugrupowaniami koranulenu i łączącym je racemicznym heksahelicenem. Związek opisany w tej pracy jest dobrym gospodarzem dla fulerenów. Stosuje się kilka powszechnych reakcji organicznych, takich jak reakcje wolnorodnikowe, sprzężenie C-C lub chemia klikająca, co pokazuje wszechstronność funkcjonalizacji, jaką ten związek może zaakceptować. Wszystkie te reakcje działają na płaskie cząsteczki aromatyczne. Dzięki subtelnym modyfikacjom możliwe jest osiągnięcie podobnych wyników dla niepłaskich związków poliaromatycznych.
Ze względu na swoją specjalną geometrię, korannulen i heliceny są cząsteczkami, które mogą przyjąć strukturę daleką od płaskości i dać początek interesującym właściwościom. 1-15 W ciągu ostatnich kilku lat poszukiwanie receptorów molekularnych dla nanorurek węglowych i fulerenów stało się bardzo aktywnym obszarem16-19 głównie ze względu na ich potencjalne zastosowania jako materiały do organicznych ogniw słonecznych, tranzystorów, czujników i innych urządzeń. 20-28 Doskonała komplementarność kształtu między koranulenem a fulerenem przyciągnęła uwagę kilku badaczy w celu zaprojektowania receptorów molekularnych zdolnych do ustanowienia asocjacji supramolekularnej przez siły dyspersyjne. 29-39
Skład chemiczny wyżej wymienionych nieplanarnych związków poliaromatycznych jest podobny do opisanego dla całkowicie płaskich cząsteczek, ale czasami trudno jest znaleźć odpowiednie warunki do osiągnięcia pożądanej selektywności i wydajności. 40 W niniejszej pracy przedstawiamy syntezę cząsteczki (7) posiadającej trzy jednostki poliaromatyczne w kilku krokach z dobrą wydajnością, przy zastosowaniu łatwych i typowych technik, które można znaleźć w każdym laboratorium badawczym. Cząsteczka ma ogromne znaczenie, ponieważ może przyjąć konformację przypominającą szczypce, aby ustanowić dobre interakcje z C6037 w roztworze; I może otworzyć linię badawczą jako potencjalny receptor dla wyższych fulerenów chiralnych dzięki łącznikowi helicenu, który jest cząsteczką chiralną ze względu na istnienie osi stereogenicznej. 41-45 Jednak w tej pracy zostanie użyty tylko racemiczny, helicen.
W tym momencie jedynym ograniczeniem do syntezy tych receptorów jest przygotowanie helikenów i koranulenów, ponieważ nie są one dostępne na rynku. Jednak zgodnie z nowymi metodami opublikowanymi w innym miejscu46-48 można je uzyskać w odpowiednich ilościach w rozsądnym krótkim czasie.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Funkcjonalizacja 2,15-dimetyloheksahelicenu

Rysunek 1. 1widma H-NMR (500 MHz, CDCl33) z 2,15-dimetylheliocen (góra) oraz alikwot pobrany po 2 godz. Nowe sygnały, odpowiadające grupom -CH2-, są przedstawione w czerwonym okręgu (na dole). Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, należy kliknąć tutaj.

Rycina 2: 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) związku 4b (góra) oraz alikwoty pobranej po 3 hr (dół). Zwróć uwagę na zmiany w obszarze alifatycznym. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.
2. Funkcjonalizacja korannulenu

Rycina 3: 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) związków 5a (góra) oraz 6a (dół). Singlet -CCH zaznaczono czerwonym okręgiem. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
3. Montaż końcowy za pomocą chemii klik

Rysunek 4: Widma 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) związków 5b (góra), 6a (środek) oraz alikwoty pobranej po 2 dniach (dół). Zwróć uwagę na zanik sygnału -CCH w produkcie surowym. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Korannulen (3a) oraz 2,15-dimetyloheksahelicen (3b) można przygotować w prosty sposób z bardzo dobrymi wydajnościami, stosując aktualne metody46-48 (Rysunek 5). Obie substancje mają wspólną cząsteczkę wyjściową, 2,7-dimetylonaftalen, co prowadzi do syntezy końcowej cząsteczki o charakterze od dywergentnej do konwergentnej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Końcowy związek 7 został przygotowany po 6 etapach z nieplanarnych prekursorów poliaromatycznych 3a i 3b z umiarkowaną lub bardzo dobrą wydajnością w każdej reakcji. Głównym ograniczeniem zaobserwowanym w tej drodze była bromacja obu niepłaskich związków poliaromatycznych. Jednak w przypadku związku 4a można odzyskać znaczną ilość wolnego koranulenu do dalszych zastosowań. Synteza 4
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca została sfinansowana przez hiszpańskie Ministerio de Economìa y Competitividad (CTQ 2013-41067-P). H.B. dziękuje grantowi MEC-FPI.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2,15-dimetyloheksahelicen, | gdzie indziej niesklasyfikowany | Przygotowany zgodnie z odniesieniem 5b,c w tekście głównym. | |
| Koranulen | N/A | /D | Sporządzono zgodnie z odniesieniem 5a w tekście głównym. |
| N-Bromosuccinimide (NBS) | Sigma Aldrich | B8.125-5 | ReagentPlus®, 99%. Rekrystalizuje się z gorącej wody. |
| Nadtlenek benzoilu (BPO) | Sigma Aldrich | B-2030 | ~ 70% (miareczkowanie). 30% wody jako stabilizator. |
| Azydek sodu | Sigma Aldrich | S2002 | ReagentPlus®, ≥ 99,5%. |
| Hydrat chlorku złota(III) | Sigma Aldrich | 50778 | puriss. p.a., odczynnik ACS, ≥ 49% podstawy Au. |
| Etynylotrimetylosilan | Sigma Aldrich | 218170 | 98% |
| [PdCl2(dppf)] | N/A | N/A | Nie dotyczy Sporządzono zgodnie z odnośnikiem 6 w tekście głównym. |
| CuI | N/A | N/A | Sporządzono zgodnie z odnośnikiem 7 w tekście głównym. |
| KF | Sigma Aldrich | 307599 | 99%, suszony rozpyłowo. |
| (+)-L-askorbinian sodu | Fluka | 11140 | BioXtra, ≥ 99,0% (NT). |
| 5-hydrat siarczanu miedzi(II) | Panreac | 131270 | Do analizy. |
| Czterochlorek węgla (CCl4) | Fluka | 87030 | Do spektroskopii IR, ≥ 99,9%. |
| Dichlorometan (DCM) | Fisher Scientific | D/1852/25 | Odczynnik analityczny. Destylowany przed użyciem. |
| Hexane | Fisher Scientific | H/0355/25 | Odczynnik analityczny. Destylowany przed użyciem. |
| Octan etylu | Scharlau | AC0145025S | Klasa odczynnika. Destylowany przed użyciem. |
| Tetrahydrofuran (THF) | Fisher Scientific | T/0701/25 | Odczynnik analityczny. Destylowany przed użyciem. |
| 1,2-dichloroetan (DCE) | Sigma Aldrich | D6,156-3 | ReagentPlus®, 99%. |
| Metanol (MeOH) | VWR | 20847.36 | AnalaR NORMAPUR. |
| Trietyloamina (NEt3) | Sigma Aldrich | T0886 | ≥ 99% |
| Żel krzemionkowy | Acros | 360050010 | Wielkość cząstek 40-60 mm. |
| Piasek o niskiej zawartości żelaza | Fisher Scientific | S/0360/63 | Gatunek ogólnego przeznaczenia. |
| TLC Żel krzemionkowy 60 F254 | Merck | 1.05554.0001 | |
| Monowave 300 (reaktor mikrofalowy) | Anton Para | ||
| Sonicator | Grupo Selecta | 3000513 | 6 litrów. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.