Цель этой рукописи - продемонстрировать простой метод получения инонов из исходных материалов соли ацилхлорида и калия алкинилтрифторбората. Одногоршковая реакция протекает быстро в присутствии трихлорида бора без исключения воздуха и влаги.
Методическая статья
Цель этой рукописи - продемонстрировать простой метод получения инонов из исходных материалов соли ацилхлорида и калия алкинилтрифторбората. Одногоршковая реакция протекает быстро в присутствии трихлорида бора без исключения воздуха и влаги.
Иноны являются ценной функциональной группой и строительным блоком в органическом синтезе. Иноны служат предшественником многих важных органических функциональных групп и каркасов. Традиционные методы приготовления инонов связаны с недостатками, включая суровые условия, несколько этапов очистки и наличие нежелательных побочных продуктов. Здесь описан альтернативный способ прямого получения инонов из ацилхлоридов и солей алкинилтрифторбората калия. Принятие солей тритрифторборатов в качестве альтернативы металлоорганическим реагентам для образования новых углерод-углеродных связей имеет ряд преимуществ. Соли органотрифторбората калия стабильны при хранении, имеют хорошую толерантность к функциональным группам, низкую токсичность и широкий ассортимент просты в приготовлении. Заглавная реакция протекает быстро при температуре окружающей среды в присутствии кислоты Льюиса без исключения воздуха и влаги. Удовлетворительный или отличный выход может быть получен путем реакции различных хлоридов ариловой и алкиловой кислоты с солями алкинилтрифторбората в присутствии трихлорида бора.
Цель этого видео — продемонстрировать простой подход к получению соединений, содержащих одноновую функциональную группу, из удобных исходных материалов. Иноны являются ценными строительными блоками в органической химии, которые, как было показано, имеют биомедицинское и материальное значение. Иноны являются предшественниками ценных органических функциональных групп, включая пиримидины,1,2 хинолоны,3 фураны,4 пиразолы,5,6 флавоны,7 оксимы,8 и хиральные пропаргиловые спирты. 9-11 Более удобный метод приготовления инонов был найден в результате недостатков традиционных методов, включая плохую переносимость функциональных групп и утомительные синтетические пути.
Реакция ацетилидов металла12,13 и металлоида14 с ацилхлоридами является одним из распространенных путей получения инонов. В качестве альтернативы, синтез инонов из ацилхлорида может быть достигнут с помощью двухступенчатых процедур с использованием амидов Вайнреба и литийорганических реагентов или реагентов Гриньяра. 15 Другой распространенный подход включает добавление к альдегиду литийорганических реагентов или реагентов Гриньяра, после чего происходит окисление вторичного спирта до соответствующего кетона. 16-19 К основным недостаткам вышеупомянутых методов относятся плохая переносимость ацетилидов металлов по функциональной группе и необходимость очистки синтетических промежуточных продуктов после каждой стадии. В последнее время в качестве альтернативного подхода к получению инонов появились карбонилирующие связи, катализируемые переходными металлами. 20-22 К сожалению, в дополнение к стоимости и токсичности, связанным с переходными металлами, карбонилирующие реакции, катализируемые металлами, часто требуют повышенного давления CO и страдают от присутствия нежелательного побочного продукта связи Sonogashira. Учитывая их полезность в органическом синтезе, а также недостатки, связанные с традиционными методами синтеза, разработка более простого метода получения инонов является привлекательной.
Соли органотрифторбората калия в последнее время стали универсальными реагентами в органическом синтезе. Такие преимущества, как простота приготовления, присущая им стабильность, низкая токсичность и хорошая переносимость функциональных групп, сделали соли тритрифторборатов привлекательными синтетическими реагентами. 24-27 Соли тритрифторборатов использовались в основном в качестве стабильного эквивалента борных кислот для катализируемого палладием соединения Судзуки-Мияура. 26 Недавно, после плодотворной работы Маттесона и его коллег28, Боде, Моландер и другие подчеркнули полезность органотрифторборатов в качестве реагентов в реакциях, катализируемых неметаллами. 29-33 Область реакций трифторбороратов без переходных металлов все еще находится в зачаточном состоянии. Учитывая большой потенциал использования соли тритрифторборатов в синтезе неметаллических катализируемых органических веществ, мы стремились разработать новый метод получения инонов из ацилхлоридов и солей алкинилтрифторбората.
1. Синтез Ynone
2. водной обработки
3. Очистка Ynone
4. Характеристика Ynone
Первоначальные усилия были сосредоточены вокруг подготовки ynone 1а от фенилацетилен trifluoroborate S1 и хлористого бензоила (рисунок 1). Таблица 1 иллюстрирует шаги Оптимизация работы в том числе скрининга различных кислот Льюиса, растворителей, а также экспертизы влияния воды на реакции , Далее, масштабы реакции была изучена путем подачи фенилацетилена trifluoroborate к оптимизированных условиях в присутствии различных ацил хлоридов (рисунок 2). Modest отличным выходом может быть получен в зависимости от природы подложки хлорангидрида. Объем реакции Кроме того, было оценено путем подготовки нескольких дополнительных примеров alkynyltrifluoroborate солей. Рисунок 3 иллюстрирует некоторые примеры других alkynyltrifluoroborate солей, которые могут быть использованы при подготовке ynones под развитых условиях. Производные Пэнylacetylene trifluoroborate электрон подшипника донорные заместители, получают соответствующие продукты ynone хорошего до превосходного выходами, а алифатические производные солей alkynyltrifluoroborate оказались несколько менее химически активные получая скромные выходы.

Рисунок 1: Получение Ynone 1а из фенилацетилен trifluoroborate S1 и бензоилхлорид схеме, иллюстрирующей условия для получения ynone 1а в том числе формирования реактивной dichloroborane промежуточного продукта..

Рисунок 2:. 1 представитель H ЯМР-спектр ynone 1а Химические сдвиги и относительные интеграции характерных протонов помечены.

Рисунок 3:. Представитель 13 С ЯМР-спектр ynone 1а Химические сдвиги характеристических атомов углерода помечены.

Рисунок 4:. Представитель HRMS спектр ynone 1а, полученного с помощью химического атмосферного давления ионизацией Измеренное значение м / з от [M + H] + ион сообщалось.

Рисунок 5: Реакции phenylacetylenetrifluoroborate соли S1 с ацилхлоридами структуры и выходы для продукции, произведенной за счет изменения личности.ацильной хлорида исходного материала проиллюстрированы. Реакции проводили с 1 экв хлорида ацил, 1,5 экв phenylacetylenetrifluoroborate калия S1 и 1,5 экв трихлорида бора.

Рисунок 6:. Реакции различных alkynyltrifluoroborates с хлорангидридами структуры и выходы для продуктов, полученных путем изменения личности alkynyltrifluoroborate исходного материала проиллюстрированы. Реакции проводили с 1 экв ацилхлоридом, 2,5 organotrifluoroborate соли экв калия и 2,5 экв трихлорида бора.
| Запись | Кислоты Льюиса | Кислоты Льюиса (экв) | Обстановка | Уступать (%) |
| 1 б </ SUP> | SiO 2 | 16,5 | CH 2 Cl 2 | 0 |
| 2 | SiCl 4 | 1 | CH 2 Cl 2 | след |
| 3 | BF 3 · OEt 2 | 1 | CH 2 Cl 2 | след |
| 4 б | FeCl 3 | 1 | CH 2 Cl 2 | 24 |
| 5 с | AlCl 3 | 1 | CH 2 Cl 2 | 62 |
| 6 d | AlCl 3 | 1 | CH 2 Cl 2 | 66 |
| 7 е | AlCl 3 | 1 | CH 2 Cl 2 | 60 |
| 8 | AlCl 3 | 1 | ТГФ | след |
| 9 | AlCl 3 | 1 | толуол | след |
| 10 | AlCl 3 | 2 | ClCH 2 CH 2 Cl | 33 |
| 11 | AlCl 3 | 1 | ДМСО | след |
| 12 | AlCl 3 | 2 | ацетонитрил | след |
| 13 | AlCl 3 · 6H 2 O | 1 | CH 2 Cl 2 | 0 |
| 14 б | BCl 3 | 1,5 | CH 2 Cl 2 | 67 |
| 15 | BBr 3 | 1 | CH 2 Cl 2 | 20 |
Таблица 1:. Оптимизация условий для подготовки ynone 1а выходом продукта 1a при изменении условий реакции и катализатора кислоты Льюиса. Через Реакции проводили с 1 экв бензоилхлорида и 1 экв phenylacetylenetrifluoroborate калия S1. B 1.5 экв S1. Гр безводных условиях. Д Реакционную было сделано в не-сушат на воздухе стеклянной посуды. Е безводных условиях + 1 мкл воды.
Таблица 1 иллюстрирует шаги по оптимизации условий для реакции фенилацетилена trifluoroborate с бензоилхлорида с получением соответствующего ynone продукт. Первоначально были испытаны катализаторы, известные, чтобы преобразовать organotrifluoroborates чтобы organodifluoroboranes. К сожалению, силикагель, 35 тетрахлорид кремния, 36 и трифторид бора 31,32 не способствуют образованию желаемой ynone (таблица 1, данные 1-3). Использование хлорированных катализаторов кислот Льюиса оказались более успешными. Низкий выход целевого ynone 1а было получено в присутствии железа (III) хлорида катализатора (таблица 1, вход 4). Далее, хлорид алюминия (III), была исследована в результате его хорошо налаженной способности содействовать образованию ионов oxocarbenium в Фриделя-Крафтса ацилирования. 37-39 Требуемый продукт получают с выходом 62% при алюминий (III), хлорид катализатора был эмиloyed.
Дальнейшая оптимизация показали, что воздух и влага мало влияют на выход реакции (табл 1, записи 5-7). В результате последующие реакции проводили в не высушенной стеклянной посуды в присутствии воздуха. Попытки оптимизации растворитель показали, что дихлорметан (ДХМ), в частности, хорошо подходит для реакции (таблица 1, записи 8-12). Расхождения в результатах реакций, катализируемых хлорид алюминия (III) побудили изучение альтернативных катализаторов. Коммерчески доступный алюминия (III) гексагидрата хлорида был полностью неактивен в условиях реакции (таблица 1, вход 13). Это является хорошим показателем, что образование гидрата хлорида алюминия (III) ингибирует реакцию. Бора, трихлорид было найдено, чтобы произвести подобные выходы с лучшей консистенции (таблица 1, вход 14).
При взаимодействии с alkynyltriflu калияoroborate с трихлорида бора, а более активные формы organodichloroborane формируется. 40 Этот начальный этап является критическим для реакции с ацилхлоридом и формирования ynone, чтобы продолжить. Поскольку organotrifluoroborate соли не растворимы в ДХМ, реакция протекает в гетерогенной смеси. После добавления трихлорида бора, раствор обрабатывают ультразвуком, чтобы облегчить образование активных форм dichloroborane путем увеличения площади поверхности trifluoroborate соли доступную для реакции. Применение ультразвуковых волн к реакционной смеси вызывает механическое воздействие посредством генерации кавитационных пузырьков. Во время обработки ультразвуком, схлопывании кавитационных пузырьков в результатах жидкости в локализованных областях высоких температурах и давлениях. 41 ударные волны, которые создают микроскопические турбулентности, выражающееся в увеличении кинетической энергии твердых солей trifluoroborate. Увеличение энергии системы во время обработки ультразвуком промоTES фрагментация trifluoroborate соли полученное увеличена площадь поверхности для взаимодействия с трихлорида бора. Ультразвуком реакционной смеси перед добавлением в ацилхлорид исходного материала обеспечивает эффективное образование реакционноспособных видов alkynyldichloroborane без необходимости дополнительной вынуждающих условий или более длительного времени реакции.
Фиг.2 иллюстрирует результаты, полученные при фенилацетилен trifluoroborate подвергали взаимодействию с различными хлорангидридами под оптимизированных условий реакции. Обычный ароматические (1b, 1с) и алифатические (1j-L) ацилхлориды предоставить соответствующие ynones в синтетически полезных выходами. Эти ацилхлориды подшипников донором электронов Группы (1к-г) обеспечивают прекрасные урожаи, а электронные снятия группы в результате сравнительно скромных доходности (1Н, 1i, 1M). Интереstingly, когда электрон снятия группа находится в орто-положении (1i, 59%), значительное увеличение текучести наблюдается по сравнению с аналогичным п замещенного хлорангидрида (1H, 30%). Стерических взаимодействие заместителем в орто-положении может заставить карбонильную функциональную группу из плоскости, тем самым компенсируя электроноакцепторную характер ароматическом кольце. Стоит отметить, что хлорид 4-bromobutyryl взаимодействию с получением желаемого 1m продукт с выходом 39%. Насколько нам известно, это первый протокол для синтеза ynones терпеть функциональную группу алкилбромида. Иногда, когда ацил хлоридом исходного материала является нейтральным или электронно недостаточно, алифатические примеси появляются на протонного ЯМР. Это может потребовать пентан мыть с целью дальнейшего очистки продукта. В то время как возможно, что это не экономично, чтобы выполнить пентан мыть в течение первого этапа очистки сИнс пентана дорогостоящим по сравнению с гексаном. Завершение вторичной очистки отдельно и в меньшем масштабе, таких как колонны пипетки Пастера значительно уменьшает количество пентана требуется.
Рисунок 3 иллюстрирует влияние личности alkynyltrifluoroborate соли на выход реакции. В общем, производные фенилацетилена trifluoroborate соли несущих донорных заместителей в ароматическом кольце в реакцию с ароматических и алифатических ацильных хлоридов для получения желаемых ynones хорошего до превосходного выходами (2а-с, 3а-с). Алифатические alkynyltrifluoroborate соли оказались менее реакционноспособные субстраты. Скромные выходы были получены при hexynyl- и cyclopentylethynyltrifluoroborate соли подвергают взаимодействию с электронно-богатых производных бензоилхлорид (4а, 5а).
В заключение, нового способа подготовки OF был разработан ynones из ацилхлоридами и alkynyltrifluoroborate калийных солей. Полученные для синтеза ynones этого диапазона метода от умеренных до превосходного в зависимости от характера хлорангидрида выходы и trifluoroborate исходных материалов. В общем эти исходные материалы, имеющие электронные донорные заместители претерпевают реакцию легче, чем исходных материалов, имеющих нейтральные и электроноакцепторных функциональных групп. Значение этого подхода состоит в простоту эксплуатации и функциональной группы допуска метода. Это просто, реакционную один горшок протекает быстро при температуре окружающей среды в присутствии трихлорида бора без доступа воздуха и влаги. Это удобный способ может быть использован при подготовке ynones в скромной отличным выходом из различных ацильных хлоридов и alkynyltrifluoroborate солей.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Эта работа была поддержана стартовым фондом UOIT. Мы благодарим г-на Мэтью Бакстера (UOIT) за его помощь в лаборатории.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ультразвуковой | ультразвукового аппарата VGT | 1860QT | . Могут использоваться аналогичные устройства сонации. |
| Дихлорметан | Сигма | 270997 | безводный |
| раствор трихлорида бора | Sigma | 178934 | 1 М раствор в DCM |
| Ацилхлорид | Sigma | Можно использовать различные | ацилхлориды от других поставщиков, таких как Alfa Aesar. Внимание: обратитесь к MSDS для получения информации по технике безопасности. |
| Соль алкинилтрифторбората калия | Н/ | Д Н/Д | Синтезированная23 из концевого алкина |
| Этилацетат | ACP | E-2000 | ACS марки |
| Гексаны | ACP | H-3500 | ACS марки |
| Пентан | Sigma | 236705 | безводный |
| сульфат магния | Sigma | M7506 | |
| Фильтровальная бумага | Ватман | 1093 126 | Студенческий класс. В этом видовом сорте нет необходимости. |
| Силикагель 60 | EMD | 1.11567.9026 | Размер частиц 0.040-0.063 |