Summary
전자 레인지를 이용한 분자 dehydrogenative Diels-앨더 (DA) 반응 작용 cyclopenta에 간결한 액세스를 제공 [
Abstract
작용 naphthalenes 자연이나 생물학적 활성 분자의 합성에서 새로운 유기 염료의 준비에 이르기까지 다양한 연구 분야의 다양한 응용 프로그램을 수 있습니다. 다양한 전략 나프탈렌 공사장 공중 발판에 액세스 할보고되었습니다 있지만, 많은 절차가 계속 회전에서 사용할 기판의 범위를 좁혀 통합 기능의 측면에서 한계를 제시한다. 대체 naphthalenes에 직접 액세스 할 수 있도록 다양한 방법의 개발은 따라서 매우 바람직하다.
Diels-앨더 (DA) cycloaddition 반응이 즉시 사용할 수 출발 물질의 포화 및 불포화 링 시스템의 형성을위한 강력하고 매력적인 방법입니다. styrenyl 파생 상품의 새로운 전자 레인지를 이용한 분자 dehydrogenative DA 반응이 여기에 작용 cyclopenta의 다양한 생성 설명 [B] 기존의 합성 방법을 사용하여 준비 할 수 없습니다 naphthaleness입니다. 기존 난방에 비해, 전자 조사는 반응 속도를 가속화 수율을 향상하고, 원치 않는 부산물의 형성을 제한합니다.
이 프로토콜의 유틸리티는 더 Buchwald-Hartwig 팔라듐 - 촉매 크로스 커플 링 반응을 통해 소설 solvatochromic 형광 염료로 DA의 cycloadduct의 전환에 의해 증명된다. 형광 분광법은 유익하고 중요한 분석 기술로, 환경 과학, 의학, 약학 및 세포 생물학 등의 연구 분야에서 핵심적인 역할을 담당하고 있습니다. 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응에 의해 제공하는 유기 fluorophores의 다양한 액세스는 이러한 분야에서 더 발전 할 수 있습니다.
Introduction
작은 분자 설계 및 합성 의약품, 살충제, 유기 염료, 1 많은이 포함되어 과학 분야의 범위의 개발에 중요합니다. Diels-앨더 (DA)와 dehydro-Diels-앨더 (DDA) 반응은 작은 고리과 아로마 화합물 2-4 합성 특히 강력한 도구입니다. 또한, alkyne dienophiles과 스티렌 dienes의 열 dehydrogenative DA 반응은 처음에 더 산화 조건 5에서 aromatize 수 있습니다 cycloadducts을 형성하여 방향족 화합물의 합성에 잠재적으로 유익한 경로를 제공합니다. alkynes과 스티렌 dienes의 열 분자 dehydrogenative DA 반응을 채용함으로써, 문제가 일반적으로 바람직하지 않은 [2 + 2] cycloaddition 5,6 및 중합 반응 7 가난한 regioselectivity, 완화하고 나프탈렌 화합물로 디엔로 활용 스티렌과 관련된 생성 할 수 있습니다.
alkynes와 styrenes의 열 분자 dehydrogenative DA 반응은 상당한 문제없이되지 않습니다. 첫째, 대부분의 반응은 낮은 수율, 긴 반응 시간, 높은 반응 온도 8-11로 고통 받고 있습니다. 또한 많은 반응은 나프탈렌 제품의 독점 형성을 촉진하지 않는, 나프탈렌과 dihydronaphthalene 모두 생산, 종종 칼럼 크로마토 그래피 11,12에 의해 분리 혼합물로. 전구체 스티렌 - ynes의 tethers은 이종 원자 및 / 또는 카르 보닐 moieties을 포함하도록 제한됩니다. 하나의 예제는 250 조건을 필요로 모든 탄소 함유 테 더링에 대해보고하고 있습니다 ° C 나프탈렌 형성 (10) 얻기 위해 48 시간을위한 스트레이트로.
시작 물질의 tethers 내에서 제한된 다양한 또한이 방법의 가장 심각한 제약 중 하나는 종래의 온도 조건 하에서 용납 기능이 없다는 것입니다.출발 물질의 alkyne 터미널이 중 unsubstituted 또는 페닐 또는 trimethylsilyl (TMS) 잔기 8-13으로 추가됩니다. 하나의 인스턴스에서, alkyne 터미널에서 에스테르는 dehydrogenative DA 반응을 받게 표시하지만, 나프탈렌과 dihydronaphthalene 제품 (11)의 혼합이 발생합니다.합니다 나중에 제안 alkyne 말단에 추가 TMS 그룹은 높은 수율 10 전용 나프탈렌 형성을 달성 할 필요가 있습니다 것을 제안합니다. 열 dehydrogenative DA 반응에 대해보고 다양한 기능의 결핍은 심각한 독특한 나프탈렌 구조의 조립 방향이 반응의 가능성을 제한합니다.
나프탈렌 구조의 변화에 대한 열망은 여러 과학 분야, 특히 유기 형광 염료 14,15의 작은 분자 빌딩 블록으로서의 기능 때문이다. 작은 ORG의 우수한 공간 해상도와 반응 시간실시간 이벤트 (16)을 모니터링하기위한 anic 염료는 상업적으로 이용 가능한 형광 화합물의 수백의 개발하게되었다. 이 염료의 대부분은 개별 photophysical 및 화학 특성 15 naphthalenes 있습니다. 개별 기능을 모니터링 할 특정 특성을 가진 형광 염료를 선택하면 더욱 다양한 photophysical 특성을 가진 fluorophores의 새로운 클래스에 대한 증가 필요로 연결하는 도전입니다. 이를 위해 독특한 나프탈렌 골격의 다양 화를 허용 alkynes와 styrenes의 열 분자 dehydrogenative DA 반응은 새로운 나프탈렌 함유 형광 염료를 개발하는 응용 프로그램과 잠재적으로 도움이 될 것입니다.
이 높은 화학 수율로 연결 화학 샘플의 더 균일 한 가열, 빠른 반응 속도, milder 반응 조건을 제공하기 때문에 기존 난방에 대한 대안으로, 전자 레인지를 이용한 화학이 바람직하다제품 17 초, 종종 다른 선택도. styrenes의 분자 dehydrogenative DA 반응에 전자 레인지를 이용한 대 종래의 가열 조건을 채용하면, 이전에 가난한 수율을 증가 분으로 일에서 반응 시간을 줄여 반응 온도를 낮추고, 더 많은 선택 형성을 제공하여이 방법론과 관련된 많은 문제를 제거하는 역할을 원하는 나프탈렌 제품의. 전자 레인지를 이용한 반응 조건은 이전에 얻기 어려운했던 나프탈렌 제품에 기능을 더 다양한 결합을 촉진 할 가능성이 높습니다 할 수 있습니다. 하나의 이전 예제는 나프탈렌과 dihydronaphthalene 모두 90 % 수율은 170 ° C 12 15 분 최소로 취득 된에 dehydrogenative DA 반응에 전자 레인지를 이용한 조건을 활용하여보고되었습니다.
여기에는 전자 레인지를 이용한 분자 dehydroge을보고최소 30 분 및 양적 수율로 높은 18 작용과 다양한 나프탈렌 제품의 독점 형성에 이르게 styrenyl 파생 상품의 기본 DA 반응. 이 프로토콜의 유틸리티는 더 인기있는 상용화 된 염료 Prodan 19 그런 경쟁 photophysical 특성을 가진 소설 solvatochromic 형광 염료로 나프탈렌 제품의 한 단계 변환에 의해 증명된다.
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Protocol
1. 전자 레인지를 이용한 Dehydrogenative DA 반응
- 파라 - 클로로 스티렌 유도체 (0.045 g, 0.18 mmol)과 0.060 M 솔루션을 생성 할 저어 바 장착 2-5 ML의 전자 방사선 유리 병에 (3 ML) 1,2-dichloroethane을 추가합니다. 높은 농도 원치 않는 제품의 형성으로 이어질 있기 때문에 집중이 사용됩니다.
- 전자 레인지의 방사선 약병 뚜껑 및 전자 합성기 공동에 배치합니다.
- 감동과 및 고정 대기 시간에 200 분 동안 180 ° C에서 솔루션을 비추다. 보류 시간은 조사가 지정된 온도에서 발생합니다 얼마나 오래입니다. 반응 혼합물은 색 금색으로 바뀝니다. 긴 반응 시간은 반응의 수율에 해로운되지 않습니다.
- 반응이 eluent로 아세테이트 / 헥산 에틸 5 %를 채용 얇은 층 크로마토 그래피 (TLC)에 의한 완료 확인합니다. UV 빛과 칼륨 과망간산 염 얼룩과 TLC 판을 표시합니다. reactan의 R F 조t와 제품은 각각 0.2 및 0.25입니다.
- 전자 레인지의 반응 약병을 씻어하기 위해 1,2-dichloroethane의 1 ML을 사용하여 섬광 유리 병에 반응을 전송합니다. 섬광 병에 솔루션의 약 3 ML에있는이 발생합니다.
- 40 감소 된 압력에서 섬광 유리 병의 내용을 집중 ° C 회전 증발기 (10-30 mmHg)를 사용하여. 용매의 증발 5-10 분, 45 원유 갈색 기름 MG 얻을 수 있어야합니다. 원유는 안정적이며, 분해하지 않고 무한정 저장할 수 있습니다.
- 흰색 고체로 나프탈렌 41 밀리그램을 취득 할 수 eluent로 아세테이트 / hexanes 에틸 5퍼센트와 실리카 겔의 피펫을 통해 여과하여 원유를 정화.
- 용매로 진정제를 맞았을 클로로포름 (CDCl 3)를 사용하여 1 H 핵 자기 공명 (NMR) 분광법하여 제품의 신원을 확인합니다. 다음과 같이 300 MHz의 NMR 분광계를 들어, 나프탈렌의 1 H NMR 스펙트럼은 다음과 같습니다 : 7.80 (D, J = 1.8 Hz에서, 1H), 7.72 (D, J = 9.0 Hz에서, 1H), 7.70 (S, 1H), 7.38 (DD, J = 1.8, 9.0 Hz에서, 1H), 3.07 (t, J = 7.1 Hz에서 , 4H), 2.66 (S, 3H), 2.18 (P, J = 7.1 Hz에서, 2H) PPM.
2. Buchwald-Hartwig 팔라듐 (Palladium) - 촉매 크로스 커플 링 반응
- 저어 바, 캡 약병을 갖춘 오븐 건조 0.5-2 ML의 Biotage의 전자 방사선 유리 병에 RuPhos palladacycle (3 MG, 0.004 mmol)를 추가합니다.
- 작은 게이지 바늘과 캡의 심장을 피어싱하여 질소를 세 번으로 병을 벗어나 충전. 병을 정화하는 것은 완료되면, 바늘을 제거합니다. 전자 방사선 유리 병은 반응 동안 밀폐 된 튜브 역할을하며, 최소한의 공기가 반응 용기에 존재 할 때 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.
- 심장을 통해 감동과 주사기를 통해 리튬 비스 (trimethylsilyl) 아미드 (THF, 0.32 mmol의 1.0 M 솔루션의 0.32 ML)을 추가합니다. 이 솔루션은 빨간색으로 켜집니다.
- 2-10 분 동안 교반 한 후, (0.038 g, 나프탈렌을 추가주사기를 통해 0.3 ML 무수 tetrahydrofuran (THF)에 0.16 mmol). 추가 THF는 (최대 0.2 ML) 완전히 나프탈렌을 분해하는 데 사용할 수 있습니다.
- 감동의 2-10 분 후, 주사기를 통해 dimethylamine을 (THF, 0.24 mmol의 2.0 M 솔루션의 0.12 ML) 추가하고 preheated 85 ° C 오일 목욕에 반응 용기를 낮추십시오.
- 반응이 TLC에 의해 완료 ° C, 또는 때까지 85 3 시간 동안 반응 혼합물을 가열. 반응 혼합물은 색 진한 갈색이 될 것입니다. TLC를 들어, 아세테이트 / eluent로 hexanes 에틸 20 %를 사용하고, UV 빛과 칼륨 과망간산 염 얼룩으로 인한 판을 표시합니다. 반응물과 제품의 R의 F는 각각 0.5 0.4입니다.
- 실내 온도에 반응을 냉각, 유리 병 캡을 제거하고 포화 수성 염화 암모늄 용액과 반응 (10 ML)를 잃게.
- 60 ML 분리 깔때기 사용하여 유기 층에서 수성 레이어를 분리합니다. 에틸 아세테이트와 수성 층을 세 번 압축을 풉니 다 (12 ML).
- 분리 깔때기에 유기 레이어를 결합하고 염수 (15 ML)로 한 번 씻는다.
- 10 분에 나트륨 황산을 통해 결합 된 유기 층을 건조하고 중력 여과하여 나트륨 황산을 제거합니다.
- 회전 증발기를 사용, 30 ° C (10-30 mmHg)에서 감소 된 압력에 따라 결과 솔루션을 집중. 용매의 증발 5-10 분을 필요로하고, 원유 갈색 기름이 취득됩니다.
- 아세테이트 / eluent로 hexanes 에틸 1.5 cm 크로마토 그래피 컬럼 및 5 %를 실리카 겔 칼럼 크로마토 그래피에 의한 원유 제품을 정화. 염료는 노란색 고체의 27 밀리그램으로 얻을 수 있습니다.
- 1 H NMR 분광법은 용매로 CDCl 3을 사용하여 제품의 신원을 확인합니다. 400 MHz의 NMR 분광계, 염료은 다음과 위해 할 수있는 일 H NMR 스펙트럼의 경우 : 7.64 (D, J = 9.0 Hz에서, 1H), 7.56 (S, 1H), 7.11 (DD, J = 2.5, 9.0 Hz에서, 상반기 ), 6.87 (D, J = 2.5 Hz에서, 1H), 3.02 (S, 6H), 3.02-2.87 (m, 4H), 2.65 (S, 3H), 2.12 (P, J = 7.3 Hz에서, 2H) PPM.
3. Photophysical 연구 염료 솔루션의 준비
- 깨끗하고 마른 10 ML의 용적 플라스크에 염료의 1 밀리그램을 송금 염료의 0.4 × 10 -3 M 주식 솔루션을 얻기 위해 dichloromethane과 볼륨 (DCM)로 희석.
- 두 번째 열 ML 용적 플라스크에 재고 솔루션 253 μl를 전송하고 염료의 1 × 10 -5 M 솔루션을 준비하는 DCM이있는 볼륨에 희석. 이 솔루션은 UV-VIS와 염료의 형광 데이터를 모두 수집하는 데 사용됩니다.
4. UV-표시 흡수 분광
- DCM으로 두 석영 분광 광도계의 셀을 입력합니다. 이러한 빈 샘플입니다. UV-VIS 분광 광도계의 구멍으로 넣으십시오. 셀의 광학 표면을 만지지 마십시오. 광학 축에 직면하지 않는 측면 플레이트의 상단에있는 셀을 처리합니다.
- 로 수단 매개 변수를 설정2 슬릿 폭과 480 nm의 / 분의 수집 속도. 샘플의 이름을 선택하고 600에서 200 나노 미터에 수집 범위를 선택합니다.
- 배경 스펙트럼을 수집, 악기에서 샘플 셀을 제거를 비우하고, 충전 전에 1 × 10 -5 M 염료 솔루션의 여러 부분을 씻어. 셀을 overfilling하지 마십시오. 홀더에 샘플 셀을 다시 삽입하기 전에 조심스럽게 깨끗한 렌즈 조직과 세포 창을 닦으십시오.
- 샘플의 흡수 스펙트럼을 수집합니다. 흡수 최대 377 나노 미터에서 관찰된다.
- 다른 샘플에 UV-VIS 흡수 분석을 실행하기 전에 물, 아세톤 및 에탄올과 석영 분광 광도계 세포를 조심스럽게 닦아주십시오.
- 수집 된 데이터를 짜고 분석 Excel 또는 원산지 소프트웨어를 사용합니다.
5. 형광 발광 분석법
- 1 × 10 -5 M의 염료 솔루션 석영 fluorometer 셀을 입력 spectrofluoromet에 배치어. 세포의 광학 표면과 피부 접촉을 피하십시오.
- 수단 매개 변수를 설정합니다 : 334 nm의에서 여기 파장, 2 슬릿 폭, 0.1 nm의 / 초의 수집 속도, 390-750 nm의에서 수집 범위를. 390 나노 미터 컷 -의 필터는 방출 소스에서 분산 된 광을 제거 할 필요합니다.
- 샘플의 형광 방출 스펙트럼을 수집합니다. 형광 방출 최대 510 나노 미터에서 관찰된다.
- 다른 샘플에 형광 분석을 실행하기 전에 석영 fluorometer 물이있는 셀, 아세톤 및 에탄올를 청소합니다.
- 수집 된 데이터를 짜고 분석 Excel 또는 원산지 소프트웨어를 사용합니다.
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Representative Results
180에서 styrenyl 파생 상품의 전자 조사 (MWI)가 완료 cyclopenta에서 ° C 결과 [B] 최소 30 분 및 양적 수율 (그림 1)에 높은 18 나프탈렌 형성. 더 dihydronaphthalene 부산물은 관찰되지 않습니다, 1 H NMR 분광법에 의해 제품이 방사선 조사 후 추가 정화 (그림 2)에 대한 필요없이 순수 나타납니다. 나프탈렌 프레임 워크에 다양한 변화도 테 더링으로 변형 및 나프탈렌 링의 대체 패턴, 전자 - 철수 그룹의 배열의 설립을 포함 이러한 온도 조건을 활용 용납, 또한에 전자 - 철수 그룹의 위치를 변화시켜 나갈 것입니다 융합 cyclopentanone 제품을 만들 수 있습니다.
fluorophores의 합성은 Buchwald-Hartwig 팔라듐-C에 이어 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응의 두 단계 프로토콜에 따라atalyzed 크로스 커플 링 반응. 형광 합성의 대표 예는 그림 3에 묘사되어 있습니다. 파라 - 클로로 - 치환 스티렌은 상기 조건 하에서 cyclized하고 팔라듐 - 촉매 원하는 형광 염료를 생산하기 위해 RuPhos palladacycle, LHMDS 및 dimethylamine과 조건을 상호 커플 링을 받게됩니다.
염료의 photophysical 특성은 극성 19 서로 다른 다양한 용매에서 공부하고 있습니다. UV-VIS 흡수 분광 및 형광 방출 측정을 모두 들어, 10mm 석영 세포의 형광 화합물의 1 × 10 -5 M 솔루션은 형광 분석을위한 334 nm의 여기 파장과 2 nm의 슬릿 폭을 채용 분석하고 있습니다. Excel 또는 원산지 소프트웨어 중 하나는 정상화와 주술 수집 된 데이터뿐만 아니라 샘플 (20)의 흡수와 방출 맥시멈을 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 도 4 및에 도시 된 바와 같이 
1 그림. 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응의 범위. 에 styrenyl 전구체의 솔루션의 MWI 180의 1,2-dichloroethane 또는 O-dichlorobenzene ° 테 더링 및 나프탈렌 대체 패턴 (상단 행)의 변화와 C 부여 나프탈렌 화합물은 치환체 (두 번째 행)를 전자 - 철수, 그리고 전자의 위치 - 철수 그룹 (3 행). 반응 시간과 수율은 각 구조 아래에 위치하고 있으며, 별표는 다음 위치에서 수행 된 반응을 나타냅니다 아르반응 시간이 18 감소 높은 온도 (225 ° C 이상). 더 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 . 
그림 2. 나프탈렌 제품의 1 H NMR 스펙트럼. 원유 제품이 더 정화가 필요하지 않는과 dihydronaphthalene 부산물과 오염이없는 것을 CDCl 3 프로그램에서 나프탈렌 제품의 A 1 H NMR 스펙트럼은. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 . 
그림 3.. solvatochromic 형광 염료를 생성하는 합성 전략을 다음과 같은 반응 조건은 대표 형광 화합물 생산하기 위해 고용되었습니다) MWI, 180 ° C, DCE (0.060 M), 200 분, 100 % 수율, B) Dimethylamine (EQUIV 1.5), LHMDS (EQUIV 2), RuPhos palladacycle (2.5 몰의 %), THF, N 2, 3 시간, 85 ° C, 70 %의 수율 18. 
4 그림. 대표 염료의 Solvatochromism 왼쪽에서 오른쪽으로 :. 톨루엔, 1,4 - dioxane, DCM, 그리고 디메틸 sulfoxide (DMSO)에 solubilized, 그리고 longwave의 UV 빛 19 세 미만 관찰 형광 염료. 
그림 5. 대표 형광 염료의 Photophysical 속성. 정규화 흡수 (시클로 헥산, 톨루엔, 1,4 - dioxane, THF, DCM, 클로로포름, 아세토 니트릴 (MeCN), DMSO, 그리고 에탄올의 새로운 형광 염료의 대시) 및 형광 (고체) 스펙트럼. 흡수 스펙트럼은 DCM에 기록되었고, 형광 데이터는 10mm 석영 세포의 형광 염료의 1 × 10 -5 M 솔루션을 분석하여 수집되었습니다. 형광 분석을 위해 여기 파장은 334 nm의 19 살. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
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Discussion
전자 레인지 - 지원 Dehydrogenative DA 반응
전자 조사에 의한 styrenyl 전구체의 분자 dehydrogenative DA 반응 (MWI)은 최소 30 분 (그림 1) 18을 필요로 71-100% 높은 수율과 짧은 반응 시간에 다양한 나프탈렌 구조를 생산하고 있습니다. dehydrogenative DA 반응을 수행하는 가장 어려운 점은 용매 특성을 다양한 최적의 난방을 보장하기 위해 고려해야 할 필요가 있기 때문에 종종 복잡 용매 선택입니다. 첫번째로 제일 중요한 건, 성공적인 반응은 전자 레인지 조건과 호환입니다 용매 가능해야합니다. 이러한 끓는 점, 전자 흡수, 극성, 그리고 전자 레인지 병에 용매의 양 등의 요소는 난방과 반응 결과에 영향을 미칩니다. 모두 1,2-dichloroethane (DCE)와 O-dichlorobenzene (DCB)는 DCE 헥타르 가끔 dehydrogenative DA 반응에 적합한 MWI의 용제 있지만,180에 도달의 어려움 ° MWI로 C. 이 문제는 더 용매 추가 MWI의 병을 recapping, 또는 DCE보다 전자 레인지 흡수하고 높은 끓는 점을 가지고 DCB에서 반응을 수행하여 해결합니다. 반응 진행이 반응 시간을 연장 할 수 있으므로 반응의 규모가 증가 특히, TLC에 의해 모니터링된다. 기판의 대부분이보고있는 동안 할은 225에서 난방, 180 ° C에서 cyclization를 받아야 ° DCB의 C가 크게 180 200 분보다 더 큰 반응 시간을 포함한 예제 반응 시간을 단축하는 역할 ° C.를 융합 시클로 헥산 링과 나프탈렌에 관한 하나의 예를 들어 300의 온도가 필요합니다 ° C dehydrogenative DA 반응을 통해 생성 시클로 헥산 - 융합 나프탈렌 골격의 첫 번째보고 예를 들어,이를 설립, 반응을 완료 할 수 있습니다. 이러한 결과는 naphthalenes은 종래의 가열 조건 하에서 생산 된 이전의 작품에서 매우 다양하지만, exte 필요nded 난방과 나프탈렌 제품의 낮은 수율은 8,9를 취득했다. 마찬가지로 그림 3에 도시 된 cyclization가 180 ° C 오일 욕조에서 실시 될 때, 반응은 2 일 61% 수율에 완료해야합니다. 이 200 분, MWI 상태에게 18 이용 관찰 양적 수율에서 크게 차이가 있습니다.
반응을 신속하고 수율을 증가뿐만 아니라, 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응은 이전에 기존의 가열 조건 하에서 용납되지 기능의 광대 한 금액을 포함한다. 스티렌의 다양한 위치에서 염소 대체는 나프탈렌 제품의 고유 한 공사장 공중 발판 (그림 1)의 형성을 할 수 있습니다. 또한, 대부분의 기존 난방 예는의 대체가 아닌 전자 - 철수 출발 물질 8-13의 alkyne의 말단에 moieties이 포함되어 있습니다. 만 예 inclualkyne에서 TMS 그룹의 딩 대체는 높은 수율 10,13의 독점적 인 나프탈렌 형성하게되었습니다. 그림 1 ketones, aldehydes를 포함하는 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응을 이용하여 통합 할 수있는 전자 - 인출 기능의 배열을 보여줍니다 , 에스테르, sulfones, sulfoxides, 그리고 phosphonates. 반응이 alkyne 말단에 치환을 전자 -는 철수와 함께 쉽게 발생하지만, alkyne 또는 TMS 대체 alkyne 전구체는 cyclization를 받아야하지 unsubstituted.
마지막으로, 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응이 달성 cyclopenta의 범위를 증가 할뿐 [B] 나프탈렌 화합물 (그림 1)하지만, 원치 않는 dihydronaphthalene과 오염없이이 naphthalenes을 생산하고 있습니다. propargyl 케톤 또는 diester 잔기를 도입하여 스티렌 - yne 테 더링에 변경이 n의 서로 다른 프레임 워크를 여유도 가능합니다부산물 형성없이 aphthalene. styrenes의 dehydrogenative DA 반응의 이전 예는 이종 원자 및 / 또는 스티렌-yne 테 더링 8-13의 carbonyls를 포함 자료를 시작으로 제한됩니다. 하나의 예는 cyclopenta을보고 [B] 나프탈렌은 모든 탄소 테 더링 (10)가 포함 된 스티렌 - yne을 형성했다. 모든 탄소 tethers를 포함하는 스티렌 - ynes은 전자 레인지를 이용한 반응을 통해 나프탈렌의 독점 형성을 제공하지만,이 방법 한 제한은 밧줄이 제품의 혼합물을 생산에 같은 질소 나 산소 원자와 같은 이종 원자의 결합,입니다.
Buchwald-Hartwig 팔라듐 (Palladium) - 촉매 크로스 커플 링 반응
Buchwald-Hartwig의 팔라듐 - 촉매 크로스 커플 링 반응이 소설 형광 염료에 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응에 의해 생성 된 naphthalenes의 1 단계 변환합니다. 동안 t의 정화그는 성공적으로 팔라듐 - 촉매 크로스 커플 링 반응에 대한 필요가 없습니다 DA 반응에서 생성 된 naphthalenes,이 크로스 커플 링의 수율을 증가하지 않습니다. 실리카 겔의 플러그인을 통해 간단한 여과 DA의 adduct를 정화 할 상당한이며, 전자 레인지를 이용한 반응 수율의 5-10 % 감소의 결과 만. 19 크로스 커플 링 제품 (그림 3)의 70 % 수율에 RuPhos palladacycle 결과를 활용 아민으로이 나프탈렌의 커플 링. 크로스 커플 링에 대한 최선의 결과는 이러한 LHMDS와 dimethylamine 신선한 시약가 고용 때 얻을 수 있으며, 불활성 반응 환경을 유지하기 위해 때주의 이루어집니다.
UV-VIS 흡수 및 형광 방출 분광법
염료의 photophysical 특성은 UV-VIS 흡수 및 형광 방출 분광법 모두에 대해 1 × 10 -5 M 솔루션을 사용하여 연구되었다. 때문에 ABS를하는0.01와 0.1 사이의 orbance 값은 334 nm의 파장뿐만 아니라 잡음 비율에 좋은 신호를 얻을 수 있었다. 샘플의 농도는 0.1-0.01의 범위에 흡광도 값을 지정하도록 선택해야합니다.
샘플의 형광의 강도는 사용 된 용매의 품질과 분석중인 샘플의 산소의 존재를 포함한 여러 요소를 다양한가 감소합니다. 이 문제를 극복하기 위해, spectroscopic 학년 용제는 염료 솔루션을 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 최상의 결과는 일반적으로 이전 spectroscopic 데이터를 수집에 같은 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스, 함께 샘플을 degassing하여 얻을 수 있습니다.
새로운 염료의 photophysical 속성이 Prodan를 통해 염료의 향상된 solvatochromism을 보여 상업적으로 이용 가능한 형광 염료 Prodan과 비교 될 수있다. 예를 들어, 톨루엔에서 에탄올에 형광 방출 맥시멈의 bathochromic 시프트에 대한 112 nm의 것입니다Prodan 만 69 nm의 대 염료. 또한, 새로운 형광은 dichloromethane에 510 nm의 133 nm의 스톡스 이동 및 형광 방출 최대 Prodan 19 85 nm의 스톡스 이동 및 440 nm의 방출 최대의 극적인 증가를 전시하고 있습니다. 적 방편 방출 분자의 자연 형광이 방출와 짧은 파장에서 흡수 fluorophores의 검색을 제한 할 수 있습니다 생물학 응용 프로그램에 특히 중요합니다. 이러한 결과는 가치있는 형광 염료의 합성이 프로토콜의 적용을 확인합니다.
응용 프로그램 및 결론
소설 solvatochromic 형광 염료의 합성에 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응을 구현하면이 다양한 방법의 한 응용 프로그램입니다. 합성 염료의 solvatochromism를 조사하는 것 외에도,이 반응은 INT와 형광 화합물의 다양한 합성하기 위해 이용 될 수있다napthalene 구조의 고유 한 작용을 허용하여 photophysical 속성을 eresting. 또한이 전자 레인지를 이용한 방법을 통해 naphthalenes의 신속하고 손쉬운 합성이 높은 기능화 나프탈렌 함유 천연 제품의 합성에 편법 경로를 제공 할 것입니다.
결론적으로, 방법론은 여기 간결 작용 naphthalenes의 다양한 접근뿐만 아니라 새로운 solvatochromic의 염료로 제공합니다 설명했다. 전자 레인지를 이용한 dehydrogenative DA 반응의 상기 장점과 다목적 자연 및 생물학적 분자의 합성에 잠재적으로 확장 유기 형광 염료 분야뿐만 아니라에 대한 응용 프로그램 수 있습니다.
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Disclosures
제작자들은 더 경쟁 금융 이익이 없다는 점 선언합니다.
Acknowledgments
우리는 국립 과학 재단 (National Science Foundation) (CHE0910597)과이 작품을 지원하기위한 국립 보건원 (P50-GM067982)을 감사드립니다. 우리는 형광 측정에 관한 도움을 토론 교수 마이클 Trakselis (피츠버그 대학)에 감사하고 있습니다. 우리는 형광 데이터를 수집에서의 도움 크리스티 Gogick과 로빈 슬로안을 (피츠버그 대학) 인정합니다.
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 |
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