Методическая статья

Применения элементарного лантаноиды в выборочной активации C-F трифторметилированные Benzofulvenes, обеспечивая доступ к различным Difluoroalkenes

DOI:

10.3791/57948

⸱

28 июля 2018 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Institut de Chimie Moléculaire de Reims UMR 7312, Université de Reims Champagne Ardenne, 2Institut Charles Gerhardt Montpellier UMR 5253, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол описывает подготовку элементарного лантаноиды в инертной атмосфере и их применение в избирательный процесс активации C-F, с участием трифторметилированные benzofulvenes.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Селективный активации одной облигации углерода фтора в полифторированные ароматических молекул или trifluoromethyl содержащих субстратов предлагает возможность доступа к уникальным фторсодержащих молекулы, которые трудно получить другим синтетические пути. Среди различных металлов, которые могут пройти C-F активации, лантаноиды (Ln) являются хорошими кандидатами, как они образуют прочные Ln-F. Лантаноиды металлы являются сильные восстановителей с окислительно-восстановительного потенциала Ln3 +/Ln из приблизительно-2.3 V, которая сопоставима с значение редокс пара мг2 +/Mg. Кроме того лантаноиды металлов отображения перспективных функциональной группы терпимости и их реактивность может варьироваться вдоль лантаноиды серии, что делает их подходящих реагентов для тонкой настройки условий реакции в металлорганических и органических преобразований. Однако из-за их oxophilicity, лантаноиды легко реагирует с кислородом и водой и поэтому требуют особых условий для хранения, обработки, подготовки и активации. Эти факторы имеют ограниченный более широкое применение в органическом синтезе. Мы здесь представляем, как Диспрозий метал - и по аналогии - все лантаноиды металлов может быть свежеприготовленные условиях безводного, с использованием методов Шленк и бардачком. Свеже поданной металла, в сочетании с хлоридом алюминия, инициирует селективного C-F активации в трифторметилированные benzofulvenes. Результате интермедиатов реакции реагируют с nitroalkenes для получения нового семейства difluoroalkenes.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Лантаноиды металлов эпизодически использовались в органическом синтезе, начиная с конца 1970-х1. Первоначально эти сильные восстановителями, с окислительно-восстановительного потенциала Ln3 +/Ln из приблизительно-2.3 V, были заняты в основном в береза тип сокращений ароматических соединений и Пинаколиновая муфты реакций. Повышение доступности и чистоты лантаноиды металлов из 80-х годов на, а также разработке методологий и оборудования для обработки воздуха и влаги чувствительных соединений привели к новым приложениям лантаноиды металлов. Подготовка широко используемых SmI2 непосредственно из Sm металла и diiodoethane или йод был прорыв в лантаноиды химии2. В последние годы были описаны новые модели реактивности лантаноиды металлов, например, Барбье тип реакции галогениды аллильных с карбонильных соединений3, редуктивной муфта реакций с участием диарил кетоны4 или ацил Хлориды5, реакции селективного cyclopropanation6и сочетание лантаноиды металлов с группой 4 metallocenes7,8. Эти исследования показали, что лантаноиды металлов отображения перспективных функциональной группы терпимости и что их реактивность может варьироваться вдоль лантаноиды серии, что делает их подходящих реагентов для тонкой настройки условий реакции органических преобразований.

Organolanthanide комплексы и лантаноиды неорганических солей были изучены в C-F активации реакции с облигациями ароматических и алифатических углерода фтора для более чем 40 лет9,10,11. В 2014 году первый доклад о C-F активации с помощью элементарного иттербия металла появились12. Он показал региоселективный реакции ИБ с pentafluorobenzene позволить p- тетрафторбензолами и YbF2. Совсем недавно мы показали, что различные лантаноиды металлов может реагировать с трифторметилированные benzofulvenes присутствии хлорида алюминия для получения ε, ε-difluoropentadienylmetal комплексов, которые выборочно прореагировало с широкий спектр альдегидов в новый 13difluoroalkenes (рис. 1). Оказалось, что сочетание диспрозия металла и хлорид алюминия дал высокие урожаи и лучший селективностью. Здесь мы представляем расширение этой деятельности, используя nitroalkenes в качестве электрофилами14, ведущих regioselectively в новый класс difluoroalkenes15.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Подготовка исходного материала за пределами бардачком

  1. Подготовьте необходимое оборудование: печь сушеные Шленк трубка с магнитной перемешать бар, линии вакуум/инертным газом (аргоном или азота) и магнитной мешалкой.
  2. Подготовка трифторметилированные benzofulvene по данным литературы13.
  3. Весят, трифторметилированные benzofulvene (177 мг, 0,65 ммоль) и добавить в печь сушеные Шленк пробирку с баром магнитные перемешать.
  4. Закройте Шленк трубка с пластиковый колпачок с PTFE лайнера и подключиться к вакуумной линии.
  5. Начать помешивая и применять пылесос для сухой benzofulvene за 10 мин. Затем отпустите вакуума с Аргон/азота и снова применить вакуум. Повторите эту процедуру 3 раза. Наконец заполнить Шленк трубки с Аргон/азота и плотно закрыть.
  6. Принять Шленк трубки под аргон/азота в бардачок.

2. Подготовка свежезаваренным поданной диспрозия металла внутри бардачком

  1. Подготовьте необходимое оборудование: перчаточный ящик под аргон/азота с весом баланс, металла файл, плоскогубцы, алюминиевой фольги, щипцы, шпатель, пробирку и 2 резиновых перегородками.
  2. Подготовка химических веществ: Диспрозий металла и безводный AlCl3
  3. Вставить Шленк трубки с benzofulvene, в пробирку и 2 резиновых просушивать в бардачком согласно общей практике вашей группы для обработки бардачком, например, небольшой камере применяются пылесос за 1 мин, а затем отпустите аргон/азотом три раза.
  4. Положите один кусок алюминиевой фольги на весовой баланс и один на тарелку на этаже бардачком для подачи.
  5. Плотно диспрозия металла с помощью плоскогубцев и удалить его верхний слой неактивных путем подачи с металлической файл, чтобы получить блестящие поверхности металла. Отменить этот поданной металла.
    Примечание: (1) использование больших кусков металла для подачи и Избегайте контакта между плоскогубцами и чтобы не загрязнять диспрозия металла с другими металлами. (2) используйте другой металлической файл для каждого металла лантаноиды чтобы избежать перекрестного загрязнения. (3) отбрасываются металлический порошок следует отдельно закаленном вне в бардачок, используя раствор HCl dil. удобствами.
    Предупреждение: Реакция диспрозия с удобствами HCl является экзотермической и производит водород, поэтому утолить диспрозия в открытом колбу, окруженный ледяной бане.
  6. Готовить свежие поданной диспрозия металла (82 мг, 0,50 ммоль), добавить Шленк трубки и закрыть трубу с резиновой перегородки.
  7. Весят безводный AlCl3 (200 мг, 1,5 ммоль) в пробирку и закрыть трубу с резиновой перегородки.
  8. Снять перчаточный ящик Шленк трубки и пробирки.

3. Запустите C-F активации реакции за бардачком

  1. Подготовьте необходимое оборудование: линии вакуума/инертного газа (аргон или азота), Магнитная мешалка и сухой 2 мл шприц с иглой.
  2. Подготовка химических веществ: свежие дистиллированной сухой ТГФ и йода.
  3. Зажимайте трубку Шленк в зонт над магнитную мешалку и подключитесь к вакуумной магистрали. Выполните три цикла вакуума/инертного газа перед открытием Шленк трубку под положительный поток аргон/азота. Начало магнитной мешалкой.
  4. Зажим пробирку с AlCl3 в зонта и подключить к линии инертного газа через иглу под положительный поток аргон/азота.
  5. Добавьте каталитического количества йода (10-12 мг) Шленк трубки под поток позитивных аргон/азота.
  6. Очищать сухой 2мл шприц с иглой под аргон/азота
  7. Взять 1,5 мл свежего дистиллированной сухой THF, с использованием очищенных шприц и добавить 0,5 мл трубки Шленк получить глубокий коричневый решение (цвет йода в ТГФ).
  8. Добавьте оставшиеся 1,0 мл ТГФ каплям в пробирку с AlCl3, которая приведет к слегка желтоватый раствор.
    Примечание: В зависимости от качества AlCl3, добавление ТГФ может быть более или менее экзотермическая.
  9. Хотя еще теплый, передать это решение3 AlCl из пробирки Шленк трубки с помощью шприца.
  10. Разрешить реакция на перемешивать до полного потребления benzofulvene. Первоначально темно-коричневого цвета исчезнут дать желтая решение, которое со временем станет темно зеленая мутная решение.
  11. Проверите реакцию, тонкослойной хроматографии (ТСХ) после 1 h, взяв образец реакции смеси с капилляров под положительный поток аргон/азота. Использование петролейный эфир как элюента.
    Примечание: Начиная benzofulvene — ярко-жёлтого цвета на пластину TLC и его исчезновение может наблюдаться легко.

4. Добавление Nitroalkene

  1. Подготовка 4-methoxyphenylnitroalkene согласно литературе16.
  2. В пробирке весят, 4-methoxyphenylnitroalkene (90 мг, 0,50 ммоль), закройте трубку с резиновой пробкой и сушить на линии вакуумной через подключение иглы.
  3. После исчезновения benzofulvene в реакционной смеси (подтверждено результатами анализа TLC) добавьте сухой nitroalkene Шленк трубки под положительный поток аргон/азота. Реакционную смесь изменит цвет на желто зеленый.
  4. Контролировать реакцию на TLC анализа, до полного потребления nitroalkene (обычно 1 час). Использование нефти эфира/этилацетата 95/5 как элюента.

5. обследование и очистка

  1. Разбавьте смесь реакции с 20 мл диэтиловым эфиром и утолить его с 5 мл 1 Молярная водный раствор соляной кислоты в открытой Шленк трубки.
    Предупреждение: Реакция оставшихся диспрозия с удобствами HCl является экзотермической и производит водород, который может вызвать давление строить в Шленк. Таким образом утолите реакции в открытых Шленк под хорошим зонта.
  2. После закалки реакции, передача его в воронку separatory.
  3. Соберите органические фазы в коническую колбу. Вымойте водной фазе 2 раза с 10 мл диэтиловым эфиром и собирать органические фазы в коническую колбу.
  4. Сухие органические фазы за MgSO4, фильтр в предварительно взвешенный колбу и сосредоточиться при пониженном давлении на роторный испаритель, чтобы получить сырой продукт как масло оранжево коричневый.
  5. Очищайте сырой продукт, силикагель колоночной хроматографии, начиная с петролейный эфир элюента удалить неполярных гидролизованный продукт. Увеличение полярности до эфира нефти 10/1/этилацетата дает новый нитро содержащих difluoroalkenes.
    Примечание: При выполнении колоночной хроматографии на столбец с длинным и медленно увеличивая полярности, это позволяет отделить диастереомеры для целей анализа.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта лантаноиды опосредованной C-F процедура активации следуют реакции с nitroalkenes легко обеспечивает доступ к новым difluoroalkenes, содержащий группу нитро. Механизм реакции правдоподобным изображен на рисунке 2. В отличие от нашей предыдущей работы, используя альдегиды как электрофилами (рис. 1)13nitroalkenes позволить 1,3-дизамещенных инденовая продуктов regioselectively. Это может быть объяснено бол...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот протокол включает в себя работу с высокой реакционной способностью, воздуха и влаги чувствительных лантаноиды металлов. Таким образом вся реакция процедура должна осуществляться в сухой атмосфере инертного газа, и всех исходных материалов, включая растворители, должна быть очень чистой и сухой перед использованием.

Есть два преимущества над покупку уже поданной металлов для приготовления свежего поданной металлов: (i) приобретение штук или слитков значительно больше экономических и (ii) с...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы признаем финансовую поддержку от НРУ (АНР-15-CE29-0020-01, ACTIV-CF-LAN), ННИЦ, ICMR, Université de Реймса Шампань-Арденны, ENSCM и ICGM. Мы благодарим Carine Мачадо и Энтони Роберт за помощь с EI-MS и ЯМР анализ.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Слиток диспрозияStrem93-6637Хранить под азотом/аргоном
Безводный хлорид алюминияAlfa Aesar88488Хранить под азотом/аргоном
Йод 99,5% для анализаПо органическим веществам212491000
THF GPR RectapurVWR Chemicals28552.324Высушенный и дистиллированный над Na/бензофеноном перед использованием
Перчаточный ящикMBraunВ атмосфере азота

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Molander, G. A. Application of Lanthanide Reagents in Organic Synthesis. Chem. Rev. 92 (1), 29-68 (1992).
  2. Girard, P., Namy, J. L., Kagan, H. B. Divalent Lanthanide Derivatives in Organic Synthesis. 1. Mild Preparation of SmI2 and YbI2 and Their Use as Reducing or Coupling Agents. J. Am. Chem. Soc. 102 (8), 2693-2698 (1980).
  3. Wu, S., Li, Y., Zhang, S. α-Regioselective Barbier Reaction of Carbonyl Compounds and Allyl Halides Mediated by Praseodymium. J. Org. Chem. 81 (17), 8070-8076 (2016).
  4. Umeda, R., Ninomiya, M., Nishino, T., Kishida, M., Toiya, S., Saito, T., Nishiyama, Y., Sonoda, N. A Novel Lanthanum Metal-assisted Reaction of Diaryl Ketones and Electrophiles. Tetrahedron. 71 (8), 1287-1291 (2015).
  5. Chen, W., Li, K., Hu, Z., Wang, L., Lai, G., Li, Z. Utility of Dysprosium as a Reductant in Coupling Reactions of Acyl Chlorides: The Synthesis of Amides and Diaryl-Substituted Acetylenes. Organometallics. 30 (7), 2026-2030 (2011).
  6. Concellón, J. M., Rodríguez-Solla, H., Concellón, C., del Amo, V. Stereospecific and Highly Stereoselective Cyclopropanation Reactions Promoted by Samarium. Chem. Soc. Rev. 39 (11), 4103-4113 (2010).
  7. Bousrez, G., Dechamps, I., Vasse, J. -L., Jaroschik, F. Reduction of Titanocene Dichloride with Dysprosium: Access to a Stable Titanocene(II) Equivalent for Phosphite-free Takeda Carbonyl Olefination. Dalton. Trans. 44 (20), 9359-9362 (2015).
  8. Bousrez, G., Jaroschik, F., Martinez, A., Harakat, D., Nicolas, E., Le Goff, X. F., Szymoniak, J. Reactivity Differences Between 2,4- and 2,5-Disubstituted Zirconacyclopentadienes: A Highly Selective and General Approach to 2,4-Disubstituted Phospholes. Dalton. Trans. 42 (30), 10997-11004 (2013).
  9. Klahn, M., Rosenthal, U. An Update on Recent Stoichiometric and Catalytic C-F Bond Cleavage Reactions by Lanthanide and Group 4 Transition-Metal Complexes. Organometallics. 31 (4), 1235-1244 (2012).
  10. Deacon, G. B., Junk, P. C., Kelly, R. P., Wang, J. Exploring the Effect of the Ln(III)/Ln(II) Redox Potential on C-F Activation and on Oxidation of Some Lanthanoid Organoamides. Dalton Trans. 45 (4), 1422-1435 (2016).
  11. Träff, A. M., Janjetovic, M., Ta, L., Hilmersson, G. Selective C-F Bond Activation: Substitution of Unactivated Alkyl Fluorides using YbI3. Angew. Chem. Int. Ed. 52 (46), 12073-12076 (2013).
  12. Deacon, G. B., Jaroschik, F., Junk, P. C., Kelly, R. P. A Divalent Heteroleptic Lanthanoid Fluoride Complex Stabilised by the Tetraphenylcyclopentadienyl Ligand, Arising From C-F Activation of Pentafluorobenzene. Chem. Commun. 50 (73), 10655-10657 (2014).
  13. Kumar, T., Massicot, F., Harakat, D., Chevreux, S., Martinez, A., Bordolinska, K., Preethanuj, P., Kokkuvayil Vasu, R., Behr, J. -B., Vasse, J. -L., Jaroschik, F. Generation of ε,ε-Difluorinated Metal-Pentadienyl Species through Lanthanide-Mediated C-F Activation. Chem. Eur. J. 23 (65), 16460-16465 (2017).
  14. Philips, F., Maria, A. Organocatalytic Asymmetric Nitro-Michael Reactions. Curr. Org. Synth. 13 (5), 687-725 (2016).
  15. Zhang, X., Cao, S. Recent Advances in the Synthesis and CF Functionalization of Gem-difluoroalkenes. Tetrahedron Lett. 58 (5), 375-392 (2017).
  16. Kodukulla, R. P. K., Trivedi, G. K., Vora, J. D., Mathur, H. H. Synthesis, Chemical Transformation and Antimicrobial Activity of a Novel Class of Nitroolefins: 1,3-Diaryl-2-nitroprop-1-enes. Synth. Commun. 24 (6), 819-832 (1994).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Lanthanide MetalsC F ActivationTrifluoromethylated BenzofulveneDifluoroalkene SynthesisAnhydrous ConditionsSchlenk TechniquesGlovebox HandlingAluminum ChlorideNitroalkene AdditionSilica Gel Chromatography

Похожие статьи