Assistée par micro-déshydrogénation intramoléculaire de Diels-Alder pour la synthèse des naphtalènes fonctionnalisés / Colorants solvatochromes

Summary

Assistée par micro-déshydrogénation intramoléculaire de Diels-Alder (DA) réactions fournir un accès concis cyclopenta fonctionnalisé [

Abstract

Naphtalènes fonctionnalisés ont des applications dans une variété de domaines de recherche allant de la synthèse de molécules naturelles ou biologiquement active à la préparation de colorants organiques. Bien que de nombreuses stratégies ont été signalés pour accéder échafaudages naphtalène, de nombreuses procédures encore présentent des limitations en termes de fonctionnalité incorporant, qui à son tour réduit la gamme de substrats disponibles. Le développement de méthodes polyvalentes pour un accès direct à naphtalènes substitués est donc hautement souhaitable.

La réaction de Diels-Alder cycloaddition (DA) est une méthode puissante et attrayante pour la formation des systèmes cycliques saturés et insaturés de matières premières facilement disponibles. Une nouvelle micro-ondes assistée par réaction intramoléculaire déshydrogénation de dérivés DA styrényles décrite ici génère une variété de cyclopenta fonctionnalisé [b] naphtalènes qui ne pouvaient pas être préparés à l'aide existante méthode synthétiques. Par rapport au chauffage classique, irradiation micro-ondes accélère les vitesses de réaction, améliore les rendements, et limite la formation de sous-produits indésirables.

L'utilité de ce protocole est également démontrée par la conversion d'un cycloadduit DA en un colorant fluorescent solvatochrome roman via un Buchwald-Hartwig catalysé au palladium réaction de couplage croisé. Spectroscopie de fluorescence, comme une technique informative et analytique sensible, joue un rôle clé dans les domaines de la recherche, dont les sciences de l'environnement, de la médecine, de la pharmacologie et de biologie cellulaire. L'accès à une variété de nouveaux fluorophores organiques fournis par les micro-ondes assistée DA réaction déshydrogénation permet de nouveaux progrès dans ces domaines.

Introduction

La conception et la synthèse de petites molécules est essentielle pour le développement d'une gamme de domaines scientifiques qui comprennent les produits pharmaceutiques, les pesticides, les colorants organiques, et beaucoup plus ^1. La réaction de Diels-Alder (DA) et le déhydro-Diels-Alder (DDA) des réactions sont des outils particulièrement puissants dans la synthèse de la petite cyclique et des composés aromatiques ^2-4. De plus, des réactions thermiques déshydrogénant DA de diènes avec des diénophiles styrène alcyne fournir une voie potentiellement bénéfiques pour la synthèse de composés aromatiques par formation d'cycloadduits initialement pouvant en outre aromatiser ⁵ dans des conditions oxydantes. En utilisant une réaction de déshydrogénation intramoléculaire thermique de diènes DA styrène avec des alcynes, les problèmes généralement associés avec le styrène en utilisant un diène, comme indésirables [2 + 2] cycloaddition ^5,6 et ⁷ et les réactions de polymérisation régiosélectivité pauvres, sont atténués et le naphtalène composés peuvent être générés.

La réaction de déshydrogénation thermique intramoléculaire DA de styrènes avec des alcynes n'est pas sans problèmes considérables. Tout d'abord, la plupart des réactions souffrent de la faiblesse des rendements, des temps de réaction longs et des températures de réaction élevées ^8-11. En outre, de nombreuses réactions ne favorisent pas la formation exclusive du produit naphtalène; deux naphtalène et dihydronaphtalène sont produits, souvent sous forme de mélanges inséparables de ^11,12 Chromatographie sur colonne. Les attaches du précurseur de styrène-ynes sont aussi limités à comprendre des hétéroatomes et / ou des groupements carbonyles. Un seul exemple est rapporté pour une attache tous contenant du carbone, nécessitant des conditions de 250 ° C pendant 48 heures soignée afin d'obtenir la formation naphtalène ^10.

En plus de variété limitée dans les attaches des matières premières, l'une des contraintes les plus sévères de cette méthode est le manque de fonctionnalité tolérée dans les conditions thermiques classiques.L'extrémité alcyne de la matière de départ est non substitué ou ajouté à un groupe phényle ou triméthylsilyle (TMS) fragment ^8-13. Dans un cas, un ester à l'extrémité alcyne est montré à subir la réaction déshydrogénation DA, mais il en résulte un mélange de naphtalène et de produits dihydronaphtalène ^11. Une proposition ultérieure indique qu'un groupe TMS annexée à l'extrémité alcyne est nécessaire pour obtenir la formation exclusive de naphtalène avec des rendements élevés ^10. Le déficit de diverses fonctionnalités rapportés pour des réactions thermiques DA déshydrogénation limite considérablement le potentiel de cette réaction vers l'ensemble des structures de naphtalène uniques.

Le désir de la diversité des structures de naphtalène provient de leur fonction de petits blocs de construction de molécules dans plusieurs domaines scientifiques, en particulier des colorants fluorescents organiques ^14,15. L'excellente résolution spatiale et réponse-temps de petite organique colorants pour la surveillance en temps réel ¹⁶ événements a conduit à l'élaboration de centaines de composés fluorescents disponibles dans le commerce. Beaucoup de ces colorants sont naphtalènes avec discrètes propriétés photophysiques et chimiques ^15. Le choix des colorants fluorescents ayant des propriétés spécifiques pour surveiller les fonctions individuelles est difficile, ce qui conduit à un besoin croissant de nouvelles classes de fluorophores plus diverses propriétés photophysiques. À cette fin, une réaction intramoléculaire thermique déshydrogénation DA de styrènes avec des alcynes qui permet de diversification d'un unique squelette naphtalène serait potentiellement bénéfique avec l'application à développer de nouveaux naphtalène contenant des colorants fluorescents.

Comme alternative au chauffage traditionnel, micro-ondes assistée chimie est avantageuse car elle offre un chauffage plus uniforme de l'échantillon chimique, ce qui conduit à des rendements plus élevés chimiques, les vitesses de réaction plus rapides, plus doux condition de réactions, et souvent différente de la sélectivité des produits ^17. Employant des conditions de chauffage par micro-ondes conventionnel par rapport à la réaction intramoléculaire DA déshydrogénation de styrènes permet d'éliminer la plupart des problèmes liés à cette méthodologie en réduisant le temps de réaction de quelques jours à quelques minutes, l'augmentation des rendements auparavant pauvres, l'abaissement des températures de réaction, et d'offrir une formation plus sélective du naphtalène produit désiré. Conditions de réaction assistée par micro-peuvent aussi être plus susceptibles de faciliter l'incorporation d'une plus grande variété de fonctionnalités dans les produits de naphtalène qui était auparavant inaccessible. Un seul exemple antérieur a été rapporté en utilisant assistée par micro-conditions pour la réaction déshydrogénation DA dans lequel un rendement de 90% à la fois de naphtalène et dihydronaphtalène a été obtenue en aussi peu que 15 minutes à 170 ° C ^12.

Ici est fait état d'une déshydrogénase par micro-ondes intramoléculairenatif réaction des dérivés de DA styrényles qui conduit à la formation exclusive de produits naphtalène fonctionnalisés et diversifiée en aussi peu que 30 minutes et en haut de rendements quantitatifs ^18. L'utilité de ce protocole est également démontrée par la conversion en une seule étape d'un produit naphtalène dans un colorant fluorescent avec solvatochrome roman propriétés photophysiques qui rivalisent avec celle de la populaire Prodan disponible dans le commerce colorant ^19.

Protocol

1. La réaction assistée par micro-déshydrogénant DA

1. Ajouter le dérivé para-chloro-styrène (0,045 g, 0,18 mmol) et du 1,2-dichloroéthane (3 ml) dans un flacon à 2-5 ml irradiation micro-ondes équipé d'un barreau d'agitation pour créer une solution 0,060 M. Cette concentration est utilisée parce que des concentrations plus élevées conduisent à la formation de produits indésirables.
2. Boucher le flacon irradiation micro-ondes et l'introduire dans la cavité micro-ondes synthétiseur.
3. Irradier la solution à 180 ° C pendant 200 minutes avec agitation et avec le temps de maintien fixe. Le temps de maintien est combien de temps d'irradiation aura lieu à la température désignée. Le mélange réactionnel devient de couleur dorée. Temps de réaction plus longs sont pas préjudiciables au rendement de la réaction.
4. Confirmer la réaction est terminée par chromatographie sur couche mince (CCM) en utilisant 5% d'acétate d'éthyle / hexane comme éluant. Visualiser la plaque de chromatographie avec de la lumière UV et le permanganate de potassium tache. Le _Rf du reactant et produit sont 0,2 et 0,25, respectivement.
5. Transférer la réaction à un flacon à scintillation en utilisant 1 ml de 1,2-dichloroéthane pour rincer le flacon de réaction à micro-ondes. Cela se traduit par environ 3 ml de solution dans le flacon à scintillation.
6. Concentrer le contenu du flacon à scintillation sous pression réduite à 40 ° C à l'aide d'un évaporateur rotatif (10-30 mm Hg). L'évaporation du solvant, il faudra 5-10 min, et 45 mg d'une huile brune brute sera obtenu. Le pétrole brut est stable et peut être stocké indéfiniment sans décomposition.
7. Purifier le pétrole brut par filtration à travers une pipette de gel de silice avec 5% d'acétate d'éthyle / hexanes comme éluant pour obtenir 41 mg du naphtalène comme un solide blanc.
8. Confirmer l'identité du produit par ¹ H résonance magnétique nucléaire (RMN) en utilisant le chloroforme deutéré _(CDCl3) comme solvant. Pour un spectromètre RMN 300 MHz, le spectre RMN ¹ H du naphtalène est le suivant: 7,80 (d, J = 1,8 Hz, 1H), 7,72 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 7,70 (s, 1H), 7,38 (dd, J = 1,8, 9,0 Hz, 1H), 3,07 (t, J = 7,1 Hz , 4H), 2,66 (s, 3H), 2,18 (p, J = 7,1 Hz, 2H) ppm.

2. Buchwald-Hartwig catalysée par le palladium réaction de couplage croisé

1. Ajouter RuPhos palladacycle (3 mg, 0,004 mmol) à une séché au four de 0,5 à 2 ml fiole Biotage irradiation micro-ondes équipé d'un barreau d'agitation et boucher le flacon.
2. Évacuer et remplir le flacon avec de l'azote à trois reprises en perçant le septum de la capsule avec une aiguille de petit calibre. Une fois la purge du flacon est terminée, retirez l'aiguille. Le flacon irradiation micro-ondes agit comme un tube scellé pendant la réaction, et les meilleurs résultats sont obtenus lorsque l'air est minimale dans la cuve de réaction.
3. À travers le septum, ajouter de lithium bis (triméthylsilyl) amide (0,32 ml d'une solution 1,0 M dans le THF, 0,32 mmol) par une seringue sous agitation. La solution devient rouge.
4. Après agitation pendant 2-10 min, ajouter le naphtalène (0,038 g,0,16 mmol) dans 0,3 ml de tétrahydrofuranne anhydre (THF) via une seringue. Supplémentaire du THF (0,2 ml jusqu'à) peut être utilisé pour dissoudre complètement le naphtalène.
5. Après 2-10 minutes d'agitation, ajouter la diméthylamine (0,12 ml d'une solution 2,0 M dans le THF, 0,24 mmol) par l'intermédiaire d'une seringue et d'abaisser le récipient de réaction dans un four préchauffé à 85 ° C bain d'huile.
6. Chauffer le mélange réactionnel pendant 3 heures à 85 ° C, ou jusqu'à ce que la réaction soit complète par CCM. Le mélange réactionnel est de couleur brun foncé. Pour TLC, utiliser 20% d'acétate d'éthyle / hexanes comme éluant, et de visualiser la plaque résultante à la lumière UV et le permanganate de potassium tache. Le _Rf du réactif et du produit sont 0,5 et 0,4, respectivement.
7. Refroidir la réaction à la température ambiante, enlever le bouchon du flacon, et stopper la réaction avec une solution saturée de chlorure d'ammonium aqueux (10 ml).
8. À l'aide d'une ampoule à décanter de 60 ml, séparer la phase aqueuse de la phase organique. Extraire la phase aqueuse à trois reprises avec de l'acétate d'éthyle (12 ml).
9. Combiner les couches organiques dans l'ampoule à décanter et laver une fois avec de la saumure (15 ml).
10. Sécher les couches organiques combinées sur du sulfate de sodium pendant 10 min, puis retirez le sulfate de sodium par filtration par gravité.
11. À l'aide d'un évaporateur rotatif, concentrer la solution résultante sous pression réduite à 30 ° C (10-30 mm Hg). L'évaporation du solvant, il faudra 5-10 min, et une huile brune brute sera obtenu.
12. Purifier le produit brut par Chromatographie sur colonne de gel de silice avec une colonne de 1,5 cm de chromatographie et de 5% d'acétate d'éthyle / hexanes comme éluant. Le colorant sera obtenue à 27 mg d'un solide jaune.
13. Confirmer l'identité du produit par spectroscopie RMN ¹ H en utilisant _CDCI3 comme solvant. Pour un spectromètre RMN 400 MHz, le spectre RMN ¹ H pour le colorant est la suivante: 7,64 (d, J = 9,0 Hz, 1H), 7,56 (s, 1H), 7,11 (dd, J = 2,5, 9,0 Hz, 1H ), 6,87 (d, J = 2,5 Hz, 1H), 3,02 (s, 6H), 3,02 à 2,87 (m, 4H), 2,65 (s, 3H), 2,12 (p, J = 7,3 Hz, 2H) ppm.

3. Préparation de la solution de colorant pour les études photophysiques

1. Transférer 1 mg du colorant dans un endroit propre, sec 10 ml fiole jaugée et diluer au volume avec du dichlorométhane (DCM) pour obtenir une solution de 0,4 x 10 ^-3 stock M du colorant.
2. Transfert 253 ul de la solution mère d'un second 10 ml Fiole jaugée et diluer au volume avec du DCM pour préparer un 1 x 10 ^-5 M de solution du colorant. Cette solution sera utilisée à la fois pour recueillir les UV-Vis et les données de fluorescence pour la teinture.

4. Spectroscopie d'absorption UV-Visible

1. Remplir deux cuves du spectrophotomètre quartz avec du DCM. Ce sont les échantillons à blanc. Placez-les dans la cavité spectrophotomètre UV-Vis. Ne pas toucher les surfaces optiques de la cellule. Manipuler les cellules en haut des plaques latérales qui ne sont pas confrontées à l'axe optique.
2. Définissez les paramètres instrumentaux pourune largeur de fente de 2 et un taux d'acquisition de 480 nm / min. Choisissez un nom pour l'échantillon et sélectionnez une plage d'acquisition de 600 à 200 nm.
3. Recueillir le spectre de fond, retirez la cuvette de l'instrument, le vider et rincer avec plusieurs portions de la 1 x 10 ^-5 M solution de colorant avant le remplissage. Éviter de trop remplir la cellule. Avant d'insérer le dos cellule d'échantillon dans le support, essuyez soigneusement les fenêtres des cellules avec un tissu de nettoyage d'objectif.
4. Collecter le spectre d'absorption de l'échantillon. Le maximum d'absorption est observé à 377 nm.
5. Nettoyer soigneusement les cuves du spectrophotomètre de quartz avec de l'eau, de l'acétone et l'éthanol avant d'exécuter des analyses d'absorption UV-Vis sur d'autres échantillons.
6. Utiliser Excel ou logiciel Origin pour tracer et analyser les données recueillies.

5. Fluorescence Spectroscopie d'émission

1. Remplir une cellule de quartz avec le fluorimètre 1 x 10 ^-5 M solution de colorant et placez-le dans le spectrofluorometer. Eviter le contact de la peau avec les surfaces optiques de la cellule.
2. Définissez les paramètres instrumentaux: longueur d'onde d'excitation à 334 nm, largeur de fente de 2, taux d'acquisition de 0,1 nm / s, plage d'acquisition de 390 à 750 nm. Un coupe-filtre sur 390 nm est nécessaire pour éliminer la lumière dispersée à partir de la source d'émission.
3. Collecter le spectre d'émission de fluorescence de l'échantillon. Le maximum d'émission de fluorescence est observée à 510 nm.
4. Nettoyer la cellule fluorimètre quartz avec de l'eau, l'acétone, l'éthanol et avant l'exécution d'analyses de fluorescence sur d'autres échantillons.
5. Utiliser Excel ou logiciel Origin pour tracer et analyser les données recueillies.

Representative Results

Irradiation micro-ondes (MWI) des dérivés styrényles à 180 ° C entraîne cyclopenta complet [b] naphtalène formation en aussi peu que 30 minutes et en haut de rendements quantitatifs (figure 1) ^18. Pas de sous-produit dihydronaphtalène est observée, et par spectroscopie ¹ H RMN des produits apparaissent pur sans la nécessité d'une purification supplémentaire, après irradiation (Figure 2). Diverses modifications à la structure de naphtalène sont bien tolérés utilisant ces conditions thermiques, y compris les variations de la longe et le modèle de substitution du noyau naphtalène, de constitution d'un tableau de groupe attracteur d'électrons, et également la modification de l'emplacement du groupe électro-attracteur à créer des produits cyclopentanone fusionnés.

La synthèse des fluorophores suit un protocole en deux étapes d'un four micro-ondes assistée DA réaction suivie d'une déshydrogénation Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed réaction de couplage croisé. Un exemple représentatif de la synthèse fluorophore est représenté dans la figure 3. Un styrène para-chloro-substitué est cyclisé dans les conditions précitées, et ensuite soumis à une catalysée par le palladium de couplage croisé avec des conditions RuPhos palladacycle, LHMDS, et de la diméthylamine pour produire le colorant fluorescent souhaitée.

Les propriétés photophysiques du colorant sont étudiées dans différents solvants de polarités différentes ^19. À la fois pour la spectroscopie d'absorption UV-Vis et des mesures d'émission de fluorescence, 1 x 10 ^-5 M solutions du composé fluorescent dans les cellules 10 mm de quartz sont analysés en utilisant une longueur d'onde d'excitation de 334 nm pour des analyses de fluorescence et une largeur de fente 2 nm. Excel ou logiciel d'origine peut être utilisée pour normaliser et tracer les données collectées, ainsi que pour calculer l'absorption et l'émission des maxima ²⁰ échantillons. Comme le montrent les figures 4 et

Figure 1. Champ d'application du par micro-ondes DA réaction déshydrogénation. MWI des solutions de précurseurs styrényles dans le 1,2-dichloroéthane ou le o-dichlorobenzène à 180 ° C composés de naphtalène offertes avec les variations d'attache et schéma de substitution naphtalène (rangée du haut), substituant électro-attracteur (deuxième rangée), et l'emplacement de l'électron -attracteur (troisième rangée). Les temps de réaction et le rendement sont situés sous chaque structure, et astérisques réactions qui ont été effectuées autempérature plus élevée (225 ° C ou plus) afin de réduire le temps de réaction ^18. Cliquez ici pour agrandir la figure .

Figure 2. ^Spectre RMN 1H du produit naphtalène. Un spectre RMN ¹ H du produit naphtalène dans CDCl ₃ montre que le produit brut ne nécessite pas de purification supplémentaire et qu'il n'y a pas de contamination avec dihydronaphtalène sous-produit. Cliquez ici pour agrandir la figure .

Figure 3.. Stratégie de synthèse pour générer des colorants fluorescents solvatochromes Les conditions réactionnelles suivantes ont été utilisées pour produire le composé fluorescent représentant: une MWI), 180 ° C, le DCE (0,060 M), 200 min, 100% de rendement; b) diméthylamine (1,5 équiv), LHMDS (2 équiv), RuPhos palladacycle (2,5 mol%), le THF, le N _2, 3 h, 85 ° C, rendement 70% ^18.

Figure 4. Solvatochromisme du colorant représentant De gauche à droite:. Colorant fluorescent en solution dans le toluène, le 1,4-dioxane, le DCM et le diméthylsulfoxyde (DMSO), et observé sous lumière UV à ondes longues ^19.

Figure 5. Propriétés photophysiques du colorant fluorescent. Représentant d'absorption normalisé (tableau de bord) et de fluorescence (solide) spectres du colorant fluorescent nouveau dans le cyclohexane, le toluène, le 1,4-dioxane, le THF, le DCM, le chloroforme, l'acétonitrile (MeCN), le DMSO et l'éthanol. Le spectre d'absorption a été enregistrée dans le DCM, et les données de fluorescence a été recueilli par l'analyse de 1 x 10 ^-5 M solutions des colorants fluorescents à 10 mm cellules de quartz. La longueur d'onde d'excitation pour l'analyse par fluorescence à 334 nm ^19. Cliquez ici pour agrandir la figure .

Discussion

Réaction à micro-déshydrogénant DA

La réaction de déshydrogénation intramoléculaire DA de précurseurs styrényles par irradiation micro-ondes (MWI) produit des structures diverses naphtalène avec des rendements élevés de 71-100% et des temps de réaction courts, nécessitant aussi peu que 30 minutes (figure 1) ^18. L'aspect le plus difficile de réaliser la réaction déshydrogénation DA est la sélection solvant, ce qui est souvent compliquée en raison d'une variété de caractéristiques de solvant doivent être examinés pour assurer un chauffage optimal. Tout d'abord, une réaction réussie doit être possible dans un solvant qui est compatible avec les conditions micro-ondes. Des facteurs tels que le point d'ébullition, l'absorption micro-ondes, la polarité, et la quantité de solvant dans le flacon à micro-ondes affectent tous les résultats chauffage et de réaction. Tant le 1,2-dichloroéthane (DCE) et l'o-dichlorobenzène (DCB) sont des solvants MWI pour la réaction de déshydrogénation DA, mais parfois DCE hadifficulté s pour atteindre 180 ° C par MWI. Ce problème est résolu par l'ajout de solvant, récapitulant le flacon MWI, ou d'effectuer la réaction en DCB, qui est un absorbeur de micro-ondes que mieux DCE et possède un point d'ébullition plus élevé. Avancement de la réaction est suivie par CCM, surtout si l'ampleur de la réaction est augmentée car cela peut allonger le temps de la réaction. Bien que la majorité des substrats signalés ne subissent une cyclisation à 180 ° C, le chauffage à 225 ° C en DCB permet de réduire considérablement le temps de réaction des exemples impliquant des temps de réaction supérieures à 200 min à 180 ° C. Qu'un exemple concernant un naphtalène avec un cycle cyclohexane condensé nécessite une température de 300 ° C pour compléter la réaction, l'établissement de ce que le premier exemple d'un échafaudage rapporté cyclohexane-naphtalène condensé généré par une réaction de déshydrogénation DA. Ces résultats varient beaucoup d'œuvres antérieures où naphtalènes ont été fabriqués dans des conditions de chauffage conventionnels, mais nécessaires extechauffage nded et la baisse des rendements des produits de naphtalène ont été obtenus ^8,9. De même, lorsque la cyclisation décrite sur la figure 3 est effectuée dans un bain d'huile à 180 ° C, la réaction nécessite 2 jours pour terminer avec un rendement de 61%. Il s'agit d'une différence radicale de la mini 200 et un rendement quantitatif observé en utilisant des conditions MWI ^18.

En plus d'accélérer la réaction et augmenter le rendement, le micro-ondes assistée par réaction déshydrogénation DA intègre une grande quantité de fonctionnalités non encore tolérée dans des conditions de chauffage conventionnels. Substitution de chlore aux positions différentes de la formation styrène permet d'échafaudages uniques des produits de naphtalène (Figure 1). En outre, les exemples les plus classiques de chauffage ne ​​comprennent que la substitution de non électro-attracteur des fractions à l'extrémité de l'alcyne du matériau de départ ^8-13. Seuls des exemples incluDing substitution d'un groupe TMS à l'alcyne conduit à la formation exclusive de naphtalène avec des rendements élevés ^10,13. Figure 1 montre un ensemble de fonctionnalités de retrait d'électrons qui peut être incorporé en utilisant le micro-ondes assistée par réaction déshydrogénant DA, qui comprend les cétones, les aldéhydes , les esters, les sulfones, les sulfoxydes, et des phosphonates. Alors que la réaction se produit rapidement avec électro-attracteur de substitution à l'extrémité alcyne, alcyne substitué ou substitué TMS précurseurs alcyne ne parviennent pas à subir une cyclisation.

Enfin, le micro-ondes assistée par réaction déshydrogénation DA non seulement augmente la portée de cyclopenta réalisable [b] naphtalène composés (figure 1), mais produit ces naphtalènes sans contamination avec dihydronaphtalène indésirable. Modifications de l'attache styrène-yne ​​en introduisant une cétone propargylique ou un fragment diester est également possible de payer différents cadres de naphthalene sans formation du produit secondaire. Des exemples précédents de la réaction de déshydrogénation DA styrènes sont limitées à des matériaux de départ qui comprennent des hétéroatomes et / ou des carbonyles dans l'attache de styrène-yne ^​​8-13. Qu'un exemple rapporté un cyclopenta [b] naphtalène formé à partir d'un copolymère styrène-yne ​​contenant une attache de carbone tout ^10. Tandis que le styrène-ynes contenant toutes les attaches de carbone donnent de la formation exclusive du naphtalène par l'intermédiaire de la réaction par micro-ondes, une limitation de cette méthode est que l'incorporation d'hétéroatomes tels que l'azote ou des atomes d'oxygène, dans l'attache de produire des mélanges de produits.

Buchwald-Hartwig catalysée par le palladium réaction de couplage croisé

Catalysée par le palladium de l'Buchwald-Hartwig réaction de couplage croisé est une transformation en une étape des naphtalènes produits par le micro-ondes assistée DA réaction en déshydrogénant nouveaux colorants fluorescents. Alors que la purification de til naphtalènes générée à partir de la réaction de DA n'est pas nécessaire pour un succès catalysée par le palladium réaction de couplage croisé, le fait d'augmenter le rendement de la traverse d'accouplement. Simple filtration à travers un bouchon de gel de silice est importante pour purifier l'adduit DA, et seuls les résultats à une réduction de 5-10% de rendement de la réaction par micro-ondes. Couplage de cette naphtalène avec une amine en utilisant RuPhos résultats palladacycle avec un rendement de 70% du produit de couplage croisé (Figure 3) ^19. Les meilleurs résultats pour le couplage croisé sont obtenus lorsque des réactifs frais, tels que LHMDS et de la diméthylamine sont employés, et quand on prend soin de maintenir un environnement de réaction inerte.

UV-Vis spectroscopie d'absorption et d'émission de fluorescence

Les propriétés photophysiques du colorant ont été étudiés en utilisant 1 x 10 ^-5 M des solutions à la fois pour UV-Vis spectroscopie d'absorption et d'émission de fluorescence. Ce faisant, absorbance valeurs entre 0,01 et 0,1 ont été obtenus à une longueur d'onde de 334 nm, ainsi que bon signal à bruit. Concentration des échantillons doivent être choisis pour donner des valeurs d'absorbance dans la gamme de 0,01 à 0,1.

L'intensité de fluorescence de l'échantillon est réduite par un grand nombre de facteurs, notamment de la qualité des solvants utilisés et de la présence d'oxygène dans l'échantillon analysé. Pour surmonter ce problème, spectroscopiques solvants de qualité peut être utilisée pour préparer les solutions de colorants. En outre, les meilleurs résultats sont généralement obtenus par dégazage de l'échantillon avec un gaz inerte tel que l'azote ou l'argon, avant la collecte des données spectroscopiques.

Les propriétés photophysiques de nouveau le colorant peut être comparée à Prodan colorant fluorescent disponible dans le commerce pour voir solvatochromisme améliorée du colorant sur Prodan. Par exemple, le déplacement bathochrome du maximum d'émission de fluorescence à partir de toluène à 112 nm est l'éthanol pour l'colorant contre seulement 69 nm pour Prodan. En outre, le fluorophore nouvelle présente un décalage de Stokes de 133 nm et un maximum d'émission de fluorescence de 510 nm dans le dichlorométhane, une augmentation spectaculaire du décalage de Stokes de 85 nm et 440 nm maximum d'émission de Prodan ^19. Décalée vers le rouge émissions sont particulièrement importants pour des applications biologiques où la fluorescence naturelle des biomolécules peuvent limiter la détection des fluorophores émettant et absorbant à courtes longueurs d'onde. Ces résultats confirment l'applicabilité de ce protocole pour la synthèse de colorants fluorescents précieux.

Les demandes et conclusions

La mise en œuvre de la réaction par micro-ondes déshydrogénation DA dans la synthèse des colorants fluorescents solvatochromes nouvelles n'est qu'une application de cette méthodologie polyvalente. En plus d'enquêter sur la solvatochromisme des colorants synthétiques, cette réaction peut être utilisée pour synthétiser une variété de composés fluorescents avec interesting propriétés photophysiques en permettant la fonctionnalisation unique de structures naphtalène. En outre, la synthèse rapide et facile des naphtalènes via cette méthode assistée par micro-ondes serait une voie commode pour la synthèse de l'acide naphtalène-hautement fonctionnalisés contenant des produits naturels.

En conclusion, la méthode décrite ici fournit un accès concise à une variété de naphtalènes fonctionnalisés, ainsi que d'un colorant solvatochrome nouvelle. Les avantages mentionnés ci-dessus et la polyvalence du four micro-ondes assistée DA réaction déshydrogénant permettre à d'autres applications dans le domaine de l'expansion des colorants fluorescents organiques, ainsi que éventuellement pour la synthèse de molécules naturelles et biologiques.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagent/Material
1,2-Dichlor–thane, ACS reagent ≥99.0%	Sigma-Aldrich	319929
SiliaPlate G TLC - glass-backed, 250 μm	Silicycle	TLG-R10011B-323
Ethyl acetate, certified ACS ≥99.5%	Fisher Scientific	E14520
Hexanes, certified ACS ≥98.5%	Fisher Scientific	H29220
Silica gel, standard grade	Sorbent Technologies	30930M	60 A, 40-63 μM (230 x 400 mesh)
RuPhos palladacycle	Strem	46-0266
Nitrogen gas	Matheson TRIGAS	NI304	Nitrogen 304cf, industrial
Lithium bis(trimethylsilyl) amide solution	Sigma-Aldrich	225770	1.0 M solution in THF
Tetrahydrofuran anhydrous ≥99.9%	Sigma-Aldrich	401757	Inhibitor-free
Dimethylamine solution	Sigma-Aldrich	391956	2.0 M solution in THF
Ammonium chloride	Fisher Scientific	A661-500
Sodium sulfate, anhydrous (granular)	Fisher Scientific	S421-500
Chromatography column	Chemglass	CG-1188-04	½ in ID x 18in E.L.
Cyclohexane, ≥99.0%	Fisher Scientific	C556-1
Toluene anhydrous, 99.8%	Sigma-Aldrich	24451
1,4-Dioxane anhydrous, 99.8%	Sigma-Aldrich	296309
Tetrahydrofuran anhydrous, ≥99.9%	Sigma-Aldrich	186562	250 ppm BHT as inhibitor
Dichloromethane	Sigma-Aldrich	650463	Chromasolv Plus
Chloroform, ≥99.8%	Fisher Scientific	C298-1
Acetonitrile anhydrous, 99.8%	Sigma-Aldrich	271004
Dimethyl sulfoxide, ≥99.9%	Fisher Scientific	D128
Ethyl alcohol	Pharmco-AAPER	11ACS200	Absolute
Equipment
Microwave Synthesizer	Biotage	Biotage Initiator Exp
Microwave Vial	Biotage	352016	0.5 – 2 ml
Microwave Vial	Biotage	351521	2 – 5 ml
Microwave Vial Cap	Biotage	352298
Microwave Synthesizer	Anton Paar	Monowave 300
Microwave Vial G4	Anton Paar	99135
Microwave Vial Cap	Anton Paar	88882
NMR Spectrometer	Bruker	Avance	300 or 400 MHz
UV-Visible Spectrometer	PerkinElmer	Lamda 9
Spectrophotometer cell	Starna Cells	29B-Q-10	Spectrosil quartz, path length 10 mm, semi-micro, black wall
Spectrofluorometer	HORIBA Jobin Yvon	FluoroMax-3 S4
Fluorometer cell	Starna Cells	29F-Q-10	Spectrosil quartz, path length 10 mm, semi-micro