Name: Otrzymywanie heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem przez katalizowaną miedzią(I) cykloaddycję alkinoazydowych nieplanarnych jednostek poliaromatycznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Poznaj metodę syntezy heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem z wykorzystaniem chemii kliknięcia i reakcji rodnikowych. Protokół obejmuje sześć etapów prowadzących do złożonych związków poliaromatycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca została sfinansowana przez hiszpańskie Ministerio de Economìa y Competitividad (CTQ 2013-41067-P). H.B. dziękuje grantowi MEC-FPI.

1. Funkcjonalizacja 2,15-dimetyloheksahelicenu
<ol>
	<li>Dibromowanie 2,15-dimetyloheksahelicenu
	<ol>
		<li>Odważyć 0,356 g (1,0 mmol) 2,15-dimetyloheksahelicenu, 0,374 g (2,1 mmol) świeżo rekrystalizowanego N-bromosuccinimidu (NBS) oraz 24 mg (0,07 mmol) nadtlenku benzoilu (BPO) (70% masy z 30% wodą jako stabilizatorem). Wszystkie ciała stałe umieścić w kolbie Schlenka o pojemności 100 ml z magnetycznym mieszadłem. Wytworzyć atmosferę azotu poprzez trzy cykle ewakuacji gazu, a następnie ponownego napełnienia gazem obojętnym w linii Schlenka.</li>
		<li>Dodać 21 ml tetrachlorowęglowego (CCl4). Odgazować roztwór w ten sam sposób poprzez ewakuację/napełnianie (krok 1.1.1), mieszając intensywnie i ostrożnie, aby zapobiec nadmiernej utracie rozpuszczalnika.</li>
		<li>Ogrzewać mieszaninę w łaźni olejowej w temperaturze wrzenia (77 °C) przez 4 godziny. Kontrolować przebieg reakcji za pomocą 1H-rezonansu magnetycznego jądrowego (NMR). Powinny pojawić się dublety między 3,7 ppm a 4,0 ppm. Wskazują one na obecność diastereotopowych grup -CH2- (Rycina 1).</li>
		<li>Po zakończeniu reakcji schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej i usunąć rozpuszczalnik pod próżnią. Zastosować pułapkę wypełnioną ciekłym azotem, aby uniknąć zanieczyszczenia pompy.</li>
		<li>Ponownie rozpuścić surowy produkt w 30 ml dichlorometanu (DCM), przenieść do kolby okrągłodنnej i zmieszać z 4 g żelu krzemionkowego (zazwyczaj dodaje się 5-krotność masy surowego produktu). Zagęścić mieszaninę w ewaporatorze rotacyjnym.</li>
		<li>W międzyczasie wypełnić kolumnę (o długości około 20 cm i średnicy 4,5 cm) żelem SiO2 uprzednio zmieszanym z heksanem/octanem etylu (95:5) jako fazą ruchomą. Nanieść mieszaninę na górę kolumny, a następnie dodać warstwę piasku (2 cm).</li>
		<li>Ostrożnie nalać nową fazę ruchomą i przeprowadzić chromatografię, zbierając frakcje do probówek (zazwyczaj 20 ml na probówkę i 4 ml w pobliżu oczekiwanego elucjowania produktu). Sprawdzić frakcje za pomocą chromatografii cienkowarstwowej (TLC) z tą samą fazą ruchomą (heksan/octan etylu 95:5) i obrazować w świetle UV. Oczekiwany produkt (4b) powinien elucjować przy współczynniku retencji (Rf) 0,35 jako żółty olej po połączeniu wszystkich pożądanych frakcji i usunięciu rozpuszczalnika w ewaporatorze rotacyjnym. Powinno zostać otrzymane 334 mg (wydajność 65%). 
		UWAGA: Techniki Schlenka, stosowanie łaźni olejowej do ogrzewania oraz ustawienia chromatografii kolumnowej będą szeroko wykorzystywane w większości protokołów, dlatego od tego momentu nie będą one szczegółowo omawiane, a jedynie w razie potrzeby pojawią się pojedyncze uwagi.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Widma NMR, analiza struktury chemicznej, piki przy określonych wartościach ppm, wyniki spektroskopowe." src="/files/ftp_upload/53954/53954fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> 
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). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53954/53954fig1large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, należy kliknąć tutaj.</a>
<ol start="2">
	<li>Synteza 2,15-bis(azydometylo)heksahelicenu
	<ol>
		<li>Odważyć 0,103 g (0,2 mmol) 2,15-bis(bromometylo)heksahelicenu oraz 0,390 g (6 mmol) azotku sodu. Umieścić obie substancje stałe w kolbie Schlenka o pojemności 50 ml wyposażonej w mieszadło magnetyczne i wprowadzić atmosferę azotu.</li>
		<li>Wymieszać 8,6 ml tetrahydrofuranu (THF) z 5,2 ml wody (H2O) i wlać mieszaninę rozpuszczalników do kolby Schlenka. Odgazować roztwór.</li>
		<li>Ogrzewać w temperaturze wrzenia (65 °C) przez 3 h. Kontrolować przebieg reakcji za pomocą 1H-NMR. Sygnały -CH2- powinny przesunąć się do 3,75 ppm (Rysunek 2).</li>
		<li>Następnie schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej i odparować THF w próżni. Rozcieńczyć 50 ml H2O.</li>
		<li>Przenieść mieszaninę do rozdzielacza i przeprowadzić ekstrakcję trzykrotnie za pomocą 40 ml DCM. Połączyć wszystkie fazy organiczne i przemyć czystą H2O (50 ml).</li>
		<li>Oczyścić produkt surowy za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, stosując heksan/octan etylu (85:15) jako fazę ruchomą, aby otrzymać żółty olej o Rf=0,38 odpowiadający 2,15-bis(azydometylo)heksahelicenowi (5b). Powinno zostać otrzymane 70 mg (wydajność 80%).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Schemat widma NMR, przedstawiający piki przesunięcia chemicznego dla analizy struktury cząsteczkowej." src="/files/ftp_upload/53954/53954fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) związku 4b (góra) oraz alikwoty pobranej po 3 hr (dół). Zwróć uwagę na zmiany w obszarze alifatycznym. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53954/53954fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.</a>
2. Funkcjonalizacja korannulenu
<ol>
	<li>Monobromowanie korannulenu
	<ol>
		<li>Odważyć 0,125 g (0,5 mmol) korannulenu, 89 mg (0,5 mmol) świeżo rekrystalizowanego NBS oraz 17 mg wodnego chlorku złota(III).</li>
		<li>Przenieść wszystkie związki do fiolki o pojemności 10 ml przeznaczonej specjalnie do reakcji mikofalowych, wyposażonej w mieszadło magnetyczne, a następnie wprowadzić atmosferę azotu za pomocą kolby okrągłodennej dwuszyjnej.</li>
		<li>Dodać 7 ml 1,2-dichloroetanu (DCE) i odgazować roztwór.</li>
		<li>Poddać mieszaninę sonikacji przez 2 min w celu rozproszenia cząsteczek soli złota.</li>
		<li>Ogrzewać w reaktorze mikofalowym w temperaturze 100 °C przez 2 h.</li>
		<li>Po zakończeniu przenieść surowy produkt do kolby okrągłodennej i usunąć rozpuszczalnik za pomocą odparowacza rotacyjnego.</li>
		<li>Oczyścić surowy produkt za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu SiO2, stosując heksan jako fazę ruchomą. 
		UWAGA: Bromokorannulen (4a) otrzymuje się w postaci żółtego ciała stałego przy Rf=0,38. Powinno zostać otrzymane 99 mg (wydajność 60%). Nieprzereagowany korannulen (3a) można odzyskać i przechowywać do dalszych zastosowań. Pojawia się on przy Rf=0,29.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Sprzęganie Sonogashiry bromokorannulenu i etynytrimetylosilanu
	<ol>
		<li>Odważyć 49 mg (0,15 mmol) bromokorannulenu, 11 mg (0,015 mmol) [PdCl2(dppf)]49,50 (gdzie dppf to 1,1'-bis(difenylfosfino)ferrocen) oraz 3 mg (0,015 mmol) CuI.51</li>
		<li>Umieścić wszystkie substancje stałe w kolbie Schlenka o pojemności 50 ml wraz z mieszadłem magnetycznym i wprowadzić atmosferę azotu.</li>
		<li>Dodać 5,0 ml trietyloaminy (NEt3) i odgazować mieszaninę.</li>
		<li>Na koniec dodać 104 µl (0,75 mmol) etynytrimetylosilanu.</li>
		<li>Poddać mieszaninę sonikacji przez 2 min w celu rozproszenia cząsteczek soli metali.</li>
		<li>Ogrzewać w temperaturze 85 °C przez 24 h, stosując okresową sonikację, aby zapobiec osadzaniu się soli metali. 
		UWAGA: Kolor mieszaniny szybko zmienił się na czarny, co wskazuje na obecność palladu(0).</li>
		<li>Schłodzić do temperatury pokojowej i odparować NEt3 in vacuo.</li>
		<li>Ponownie rozpuścić w 20 ml DCM i oczyścić za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, elując heksanem, aby otrzymać żółte ciało stałe przy Rf=0,28 odpowiadające związkowi 5a. Powinno zostać otrzymane 41 mg (wydajność 78%). 
		UWAGA: Jeśli surowy produkt zostanie przefiltrowany przez warstwę Celite w DCM, można otrzymać próbkę o dostatecznej czystości, jednak pochodne fosfinowe nie zostaną całkowicie usunięte.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie etynylokorannulenu poprzez deprotekcję TMS
	<ol>
		<li>Odważyć 35 mg (0,10 mmol) 5a oraz 7,3 mg (0,125 mmol) bezwodnego fluorku potasu.</li>
		<li>Umieścić wszystkie substancje stałe w kolbie Schlenka o pojemności 50 ml wyposażonej w mieszadło magnetyczne i wprowadzić atmosferę azotu.</li>
		<li>Wymieszać 4 ml THF i 4 ml metanolu (MeOH), a następnie wlać mieszaninę do kolby Schlenka. Dokładnie odgazować.</li>
		<li>Pozostawić do reakcji w temperaturze pokojowej; chronić kolbę przed światłem, owijając ją nieprzezroczystą folią. Kontrolować przebieg reakcji za pomocą 1H-NMR, obserwując sygnał przy 3,48 ppm. Powinien pojawić się sygnał odpowiadający grupie -CCH (Rycina 3). 
		UWAGA: Chociaż związek ten posiada terminalny alkin, który jest reaktywny i łatwo ulega rozkładowi, nie stwierdzono żadnych problemów podczas opisanego poniżej procesu oczyszczania. Został on przeprowadzony w świetle dziennym.</li>
		<li>Po zakończeniu usunąć THF w próżni i rozcieńczyć 10 ml wody, przenosząc całość do rozdzielacza.</li>
		<li>Ekstrahować DCM (3 x 15 ml), połączyć wszystkie fazy organiczne w kolbie okrągłodennej i zagęścić w odparowaczu rotacyjnym w temperaturze pokojowej, aby ostatecznie otrzymać żółte ciało stałe odpowiadające związkowi 6a. Powinno zostać otrzymane 27 mg (wydajność ilościowa).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Wykres spektroskopii NMR ilustrujący przesunięcie chemiczne; analiza piku w celu identyfikacji cząsteczkowej." src="/files/ftp_upload/53954/53954fig3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: 1H-NMR (500 MHz, CDCl3) związków 5a (góra) oraz 6a (dół). Singlet -CCH zaznaczono czerwonym okręgiem. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53954/53954fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
3. Montaż końcowy za pomocą chemii klik
<ol>
	<li>Odważyć 15,3 mg (0,035 mmol) związku 5b, 20,0 mg (0,073 mmol) związku 6a, 1,4 mg (0,007 mmol) soli sodowej kwasu askorbinowego oraz 1,7 mg (0,007 mmol) CuSO4·5H2O.</li>
	<li>Wszystkie substancje stałe umieścić w kolbie Schlenka o pojemności 50 ml wyposażonej w mieszadło magnetyczne i poddać działaniu atmosfery azotu.</li>
	<li>Wymieszać 3 ml H2O i 12 ml THF, a następnie wlać mieszaninę do kolby Schlenka. Dokładnie odgazować roztwór.</li>
	<li>Ogrzewać w temperaturze 65 °C przez 3 dni z chłodnicą podłączoną do górnej części kolby, okresowo kontrolując temperaturę, mieszanie oraz objętość rozpuszczalnika. Przebieg reakcji monitorować za pomocą 1H-NMR. Sygnał przy 3,48 ppm powinien zaniknąć i przesunąć się do 7,27 ppm, co wskazuje na zużycie etynylo-korannulenu i powstanie jednostki triazolowej (Ryc. 4).</li>
	<li>Po zakończeniu reakcji odparować THF w próżni i rozcieńczyć 20 ml wody, a następnie przenieść mieszaninę do rozdzielacza.</li>
	<li>Przeprowadzić ekstrakcję za pomocą DCM (3 x 20 ml), połączyć wszystkie fazy organiczne w kolbie okrągłodennej i zagęścić w ewaporatorze rotacyjnym.</li>
	<li>Surowy produkt oczyścić za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu SiO2, elując mieszaniną heksan/octan etylu (1:1), aby otrzymać bladożółtą substancję stałą o Rf = 0,59, odpowiadającą związkowi 7. Powinno otrzymać się 27 mg (wydajność 75%).</li>
</ol>
<img alt="Schemat widm NMR pokazujący przesunięcia chemiczne dla analizy strukturalnej; zawiera identyfikację piku." src="/files/ftp_upload/53954/53954fig4.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 4"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53954/53954fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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<stro...

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.

<table><tbody><tr><td>2,15-dimetyloheksahelicen,</td><td>gdzie indziej niesklasyfikowany</td><td></td><td>Przygotowany zgodnie z odniesieniem 5b,c w tekście głównym.</td></tr><tr><td>Koranulen</td><td>N/A</td> N<td>/D</td><td>Sporządzono zgodnie z odniesieniem 5a w tekście głównym.</td></tr><tr><td>N-Bromosuccinimide (NBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B8.125-5</td><td>ReagentPlus&reg;, 99%. Rekrystalizuje się z gorącej wody.</td></tr><tr><td>Nadtlenek benzoilu (BPO)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>B-2030</td> <td>~ 70% (miareczkowanie). 30% wody jako stabilizator.</td></tr><tr><td>Azydek sodu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S2002</td><td>ReagentPlus&reg;, &ge; 99,5%.</td></tr><tr><td>Hydrat chlorku złota(III)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>50778</td><td>puriss. p.a., odczynnik ACS, &ge; 49% podstawy Au.</td></tr><tr><td>Etynylotrimetylosilan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>218170</td><td>98%</td></tr><tr><td>[PdCl2(dppf)]</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Nie dotyczy Sporządzono zgodnie z odnośnikiem 6 w tekście głównym.</td></tr><tr><td>CuI</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Sporządzono zgodnie z odnośnikiem 7 w tekście głównym.</td></tr><tr><td>KF</td><td>Sigma Aldrich</td><td>307599</td><td>99%, suszony rozpyłowo.</td></tr><tr><td>(+)-L-askorbinian sodu</td><td>Fluka</td><td>11140</td><td>BioXtra, &ge; 99,0% (NT).</td></tr><tr><td>5-hydrat siarczanu miedzi(II)</td><td>Panreac</td><td>131270</td><td>Do analizy.</td></tr><tr><td>Czterochlorek węgla (CCl4)</td><td>Fluka</td><td>87030</td><td>Do spektroskopii IR, &ge; 99,9%.</td></tr><tr><td>Dichlorometan (DCM)</td><td>Fisher Scientific</td><td>D/1852/25</td><td>Odczynnik analityczny. Destylowany przed użyciem.</td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher Scientific</td><td>H/0355/25</td><td>Odczynnik analityczny. Destylowany przed użyciem.</td></tr><tr><td>Octan etylu</td><td>Scharlau</td><td>AC0145025S</td><td>Klasa odczynnika. Destylowany przed użyciem.</td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran (THF)</td><td>Fisher Scientific</td><td>T/0701/25</td><td>Odczynnik analityczny. Destylowany przed użyciem.</td></tr><tr><td>1,2-dichloroetan (DCE)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D6,156-3</td><td>ReagentPlus&reg;, 99%.</td></tr><tr><td>Metanol (MeOH)</td><td>VWR</td><td>20847.36</td><td>AnalaR NORMAPUR.</td></tr><tr><td>Trietyloamina (NEt3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T0886</td><td>&ge; 99%</td></tr> <tr><td>Żel krzemionkowy</td><td>Acros</td><td>360050010</td><td>Wielkość cząstek 40-60 mm.</td></tr><tr><td>Piasek o niskiej zawartości żelaza</td><td>Fisher Scientific</td><td>S/0360/63</td><td>Gatunek ogólnego przeznaczenia.</td></tr><tr><td>TLC Żel krzemionkowy 60 F254</td><td>Merck</td><td>1.05554.0001</td><td></td></tr><tr><td>Monowave 300 (reaktor mikrofalowy)</td><td>Anton Para</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Grupo Selecta</td><td>3000513</td><td>6 litrów.</td></tr></tbody></table>

otrzymywanie heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem przez katalizowaną miedzią(i) cykloaddycję alkinoazydowych nieplanarnych jednostek poliaromatycznych

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by Copper(I)-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

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.

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.
<img a...

Tutaj prezentujemy protokół syntezy złożonego związku organicznego składającego się z trzech niepłaskich jednostek poliaromatycznych, które można łatwo zmontować z rozsądną wydajnością.

Otrzymywanie heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem przez katalizowaną miedzią(I) cykloaddycję alkinoazydowych nieplanarnych jednostek poliaromatycznych

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu jest synteza funkcjonalizowanego korannulenem heksachelicenu, złożonego związku organicznego składającego się z trzech niepłaskich jednostek poliaromatycznych połączonych za pomocą chemii klik. Metoda ta składa się z zestawu sześciu etapów reakcyjnych w syntezie z wykorzystaniem kilku powszechnych procedur organicznych, takich jak reakcje rodnikowe, sprzęganie węgiel-węgiel lub chemia klik.Główną zaletą tej metody jest to, że dzięki subtelnym modyfikacjom tych dobrze znanych reakcji możliwe jest uzyskanie podobnych wyników dla niepłaskich związków poliaromatycznych. Metoda ta może dostarczyć wglądu w chemię tej szczególnej rodziny związków. Ponieważ ich zachowanie nie jest tak podobne do zachowania płaskich związków aromatycznych, można ją zastosować również do układów takich jak rozszerzone tetrathiafulweny lub 7-annuleny.Pomysł na ten protokół pojawił się podczas naszych prac nad rozpoznawaniem gospodarz-gość w próbach montażu dwóch jednostek chorionicznych w rusztowanie helicynowe. Aby rozpocząć debromowanie, odważ 0,356g 2,15-dimetyloheksylohelicenu, 374g świeżo rekrystalizowanego N-bromosuccinimidu oraz 24mg nadtlenku benzoilu.Wszystkie substancje stałe umieścić w kolbie Schlenka o pojemności 100ml wraz z magnetycznym mieszadłem. Osuszyć i odgazować próbkę, wykonując trzy cykle ewakuacji gazu i ponownego napełniania gazem obojętnym w linii Schlenka, aby wprowadzić atmosferę azotu. Następnie dodać 21ml tetrachloreku węgla.Odgazuj roztwór, stosując ten sam proces ewakuacji i napełniania przy intensywnym mieszaniu. Należy zadbać o to, aby uniknąć znacznej utraty rozpuszczalnika. Mieszaninę ogrzewaj w refluksie w temperaturze 77 °C przez cztery godziny, używając łaźni olejowej.Przebieg reakcji można monitorować za pomocą spektroskopii protonowego rezonansu magnetycznego lub NMR. Powinny pojawić się dublety w zakresie od 3.7 ppm do 4.0 ppm, wskazujące na obecność diastereotopowych grup metylenowych. Po zakończeniu reakcji schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej i odparować rozpuszczalnik w próżni.Przygotować pułapkę wypełnioną ciekłym azotem, aby zapobiec zanieczyszczeniu pompy. Ponownie rozpuścić surowy produkt w 30ml dichlorometanu. Następnie przenieść roztwór do kolby okrągłodennej i wymieszać z 4g żelu krzemionkowego.Skoncentruj mieszaninę w ewaporatorze obrotowym. W międzyczasie wypełnij kolumnę żelem krzemionkowym, uprzednio wymieszanym z heksanem i octanem etylu jako fazą ruchomą. Nanieś mieszaninę na górę kolumny, a następnie dodaj 2cm warstwę piasku.Ostrożnie wlej nową fazę ruchomą. Przeprowadź chromatografię, zbierając frakcje do probówek w objętości 20ml na probówkę oraz 4ml na probówkę w pobliżu spodziewanego roztworu produktu. Sprawdź frakcje za pomocą chromatografii cienkowarstwowej z tą samą fazą ruchomą i obrazuj w świetle ultrafioletowym.Oczekiwany produkt powinien eluować przy współczynniku retencji 0,35 w postaci żółtego oleju po połączeniu wszystkich pożądanych frakcji i usunięciu rozpuszczalnika w rotacyjnym odparowywaczu. Aby przeprowadzić syntezę, odważ 0,103g 2, 15 bis bromometylo heksahelicenu oraz 0,390g azotku sodu. Umieść obie substancje stałe w kolbie Schlenka o pojemności 50ml wyposażonej w magnetyczny mieszadło i wprowadź atmosferę azotu.Następnie zmieszaj 8,6 ml tetrahydrofuranu z 5,2 ml wody i wlej mieszaninę rozpuszczalników do kolby Schlenka. Po odgazowaniu roztworu prowadź refluks w temperaturze 65 °C przez trzy godziny. Reakcję sprawdź za pomocą protonowego NMR.Sygnały grupy metylenowej powinny przesunąć się do 3,75 ppm. Następnie schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej i usunąć tetrahydrofuran w próżni. Potem rozcieńczyć próbkę 50 ml wody.Przenieś mieszaninę do rozdzielacza i przeprowadź ekstrakcję trzykrotnie, używając 40 ml dichlorometanu. Połącz wszystkie fazy organiczne i przemyj je 50 ml wody destylowanej. Produkt surowy oczyść za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, stosując heksan i octan etylu jako fazę ruchomą, aby otrzymać żółty olej o współczynniku retencji 0,38.Odpowiada to 2, 15-bis-azometylheksahelicenie. Należy otrzymać 70 mg, co odpowiada wydajności 80%. Na tym etapie procedury pozostają trzy dodatkowe kroki w celu otrzymania etynylkarnoliny. Reakcje obejmują wspomaganą mikrofalami elektrofilową substytucję aromatyczną, a następnie sprzęganie Sonogashiry i późniejszą ochronę głęboką.Wszystkie te procedury zostały szczegółowo opisane w protokole tekstowym. Odważ 15,3mg dwa 15 bis-asometylheksahelicyny, 20,0mg etynylowej karnoliny, 1,4mg soli sodowej kwasu askorbinowego oraz 1,7mg pięciowodnego siarczanu miedzi(II). Umieść wszystkie substancje stałe w kolbie Schlenka o pojemności 50ml wyposażonej w mieszadło magnetyczne i wprowadź atmosferę azotu.Kluczowym etapem jest dokładne odgazowanie mieszaniny rozpuszczalników. Wymieszać 3ml wody i 12ml tetrahydrofuranu, a następnie przelać mieszaninę do kolby Schlenka. Roztwór należy dokładnie odgazować.Drugą ważną kwestią jest okresowe sprawdzanie reakcji, aby zapewnić odpowiednią objętość rozpuszczalnika i temperaturę. W przeciwnym razie reakcja może wymagać dłuższego czasu w celu uzyskania składu etynylowego. Ogrzewać w temperaturze 65 °C przez trzy dni, z chłodnicą podłączoną do górnej części kolby.Okresowo kontroluj przebieg reakcji, aby monitorować temperaturę, mieszanie i objętość rozpuszczalnika. Monitoruj reakcję za pomocą protonowego NMR. Sygnał przy 3,48 parts per million powinien zaniknąć i przesunąć się do 7,27 parts per million, co wskazuje na zużycie etynyl karnoliny i powstanie jednostki triazolowej.Po zakończeniu procesu odparuj tetrahydrofuran pod próżnią i rozcieńcz roztwór 20ml wody. Przenieś mieszaninę do rozdzielacza, płucząc kolbę 20ml dichlorometanu. Po trzykrotnej ekstrakcji mieszaniny dichlorometanem, połącz wszystkie fazy organiczne w kolbie okrągłodennej i odparuj w rotavaporze.Produkt nieoczyszczony należy oczyścić za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym, eluując mieszaniną heksanu i octanu etylu, aby otrzymać bladożółty ciał stały o współczynniku retencji 0,59. Powinno zostać otrzymane 27 mg produktu, co odpowiada wydajności 75%. Carnolinę oraz 2, 15-dimetyloheksahelicynę można przygotować w prosty sposób, stosując aktualne metody, przy bardzo dobrych wydajnościach. Obie ścieżki reakcji wykorzystują tę samą cząsteczkę wyjściową: 2, 7-dimetylonaftalen.Zgodnie z przedstawioną ścieżką syntetyczną, związek końcowy otrzymano w sześciu etapach z wymienionych cząsteczek, stosując syntezę przechodzącą z dywergentnej w konwergentną. Końcowy montaż opiera się na znanej strategii miedziowo(I)-katalizowanej cykloaddycji azydku z alkinem, znanej jako reakcja click. Stosując tę procedurę, w rozsądnym czasie i z dobrymi wydajnościami można otrzymać złożoną cząsteczkę organiczną zdolną do tworzenia oddziaływań supramolekularnych z fulerenami.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak skutecznie wykorzystać znane reakcje tradycyjnej chemii organicznej do opracowania wieloetapowej strategii syntezy złożonych, niepłaskich cząsteczek poliaromatycznych o interesujących właściwościach.

preparation-corannulene-functionalized-hexahelicene-copper-i

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Tutaj opisano syntezę, izolację i reakcje hiperwalentnych triflatów alkinylowych jodonium (HIAT) z azydkami w celu wytworzenia cyjanokarbenów. Procedury będą obejmowały techniki wrażliwe na powietrze i kriogeniczne, w tym zimną filtrację w atmosferze obojętnej. Omówione zostanie również postępowanie z syntetyzowanymi związkami i ich bezpieczeństwo.

Synteza hiperwalentnych triflatów alkinylowych jodonium do stosowania w procesie wytwarzania cyjanokarbenów

Autorzy informują o badaniach konduktometrycznych przeprowadzonych na roztworach elektronów solwatowanych litu (LiSES) przygotowanych przy użyciu 1,3,5-trifenylobenzenu (TPB) i koranulenu jako receptorów elektronowych.

1,3,5-trifenylobenzen i koranulen jako receptory elektronowe dla roztworów elektronów solwatowanych litu

Przedstawiono niezawodny, pośredni preparat 1,2,3,4,5-pentametylocyklopentadienu (Cp*H). Zmieniony protokół syntezy i oczyszczania liganda minimalizuje potrzebę stosowania specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego, jednocześnie upraszczając procesy reakcji i oczyszczanie produktu. Opisano również zastosowanie Cp*H w syntezie kompleksów [Cp*MCl 2]2 (M = Ru, Ir).

Dostęp do cennych nośników ligandów dla metali przejściowych: zmodyfikowany preparat 1,2,3,4,5-pentametylocyklopentadienu w skali pośredniej

Dwucykliczne jony azyrydynowe, takie jak 1-azoniabicyclo[4.1.0]tosylan heptanu, zostały wygenerowane z 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl]azirydyny, która została wykorzystana do przygotowania podstawionych piperydyn i azepanów poprzez regio- i stereospecyficzne rozszerzanie pierścienia z różnymi nukleofilami. Ten wysoce wydajny protokół pozwolił nam przygotować różnorodne azaheterocykle, w tym produkty naturalne, takie jak fagomina, analog febryfuginy i balanol.

Otrzymywanie stabilnych dwucyklicznych jonów azyrydynowych i ich otwieranie pierścieni do syntezy azaheterocykli

Opisano dwuetapowy, jednoetapowy protokół dotyczący eliminacji enolanów ketonowych do gatunków enolonu i dodania nukleofilu do pozycji α. Nukleofile obejmują chlorki, azydki, azole, allil-silany i związki aromatyczne.

Dwuetapowy protokół funkcjonalizacji ketonów metodą Umpolung za pośrednictwem gatunków enolonu

Przedstawiono szczegółowe i ogólne protokoły syntezy [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, ogólnego katalizatora fotoredoks na bazie miedzi, oraz jego zastosowania w chemii syntetycznej do bezpośredniej arylacji wiązań C-H w (hetero)arenach i cyklizacji rodników halogenków organicznych.

[(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: Ogólny i szeroko stosowany katalizator fotoredoks na bazie miedzi

Opracowano prosty i praktyczny protokół efektywnego sprzężonego dodawania funkcjonalizowanych monoorganocynkowych bromków do cyklicznych α,β-nienasyconych karbonylków w celu dostarczenia całkowicie węglowych centrów czwartorzędowych.

Wydajna synteza całkowicie węglowych centrów czwartorzędowych poprzez sprzężoną addycję funkcjonalizowanych bromków monoorganiczno-cynkowych

Opracowano nowe metody syntezy heterocykli zawierających azot, wykorzystujące cerkosporynę jako fotokatalizator bez użycia metalu.

Fotokatalizowane cerkosporyną [4+1]- i [4+2]-anulacje azoalkenów w łagodnych warunkach

Sąsiadujące ze sobą bizyrydyny zawierające nieaktywowane i aktywowane azyrydyny zostały zsyntetyzowane przez asymetryczne azyrydynacje organokatalityczne, a następnie poddane chemoselektywnym reakcjom otwierania pierścieni w warunkach kwaśnych lub zasadowych. Nieaktywowany pierścień azyrydynowy otwiera się z mniej reaktywnymi nukleofilami w warunkach kwaśnych, podczas gdy aktywowany pierścień azyrydynowy otwiera się z bardziej reaktywnymi nukleofilami w warunkach zasadowych.

Przygotowanie sąsiadujących ze sobą bisazyrydyn do rekreacji regioselektywnego otwierania pierścieni

Opisano prostą procedurę otrzymywania dijodku samaru (SmI2) w THF. Zaprezentowano rolę dwóch głównych dodatków, mianowicie heksametylofosforamidu (HMPA) oraz Ni(acac)2, w reakcjach katalizowanych samarem na przykładzie reakcji Barbiera z użyciem Sm.

Przygotowanie i zastosowanie dijodku samaru (SmI2) w syntezie organicznej: mechanistyczna rola HMPA i soli Ni(II) w reakcji Barbiera z użyciem samaru

Poznaj metodę syntezy heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem z wykorzystaniem chemii kliknięcia i reakcji rodnikowych. Protokół obejmuje sześć etapów prowadzących do złożonych związków poliaromatycznych.

Otrzymywanie heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem przez katalizowaną miedzią(I) cykloaddycję alkinoazydowych nieplanarnych jednostek poliaromatycznych (Wideo) | JoVE Journal

Otrzymywanie heksahelicenu funkcjonalizowanego koranulenem przez katalizowaną miedzią(I) cykloaddycję alkinoazydowych nieplanarnych jednostek poliaromatycznych

Przeglądaj więcej filmów