Summary
本文中所描述的合成，分离，和超价碘炔基三氟甲磺酸酯（HIATs）反应，用叠氮化物，以产生cyanocarbenes。该程序将涉及空气敏感和制冷剂的技术，包括在惰性气氛下冷过滤。处理的合成的化合物及安全性也将被讨论。
Abstract
在这篇文章中所描述的程序涉及的高价碘炔基三氟甲磺酸酯（HIATs）及其与叠氮化物的后续反应的合成和隔离，形成cyanocarbene中间体。的高价碘炔基三氟甲磺酸酯的合成可以是浅显的，但问题是由于隔离和反应性干。特别是，惰性气氛下使用的过滤在-45℃下一些HIATs的必要性，需要特别照顾和设备。一旦分离，所述化合物可被存储和在反应中使用的叠氮化物用于形成cyanocarbene中间体。
的证据cyanocarbene代所表现出的双氮可见挤出以及从俄亥俄州插入，亚砜络合，环丙烷化中发生的产品的特性。该cyanocarbene形成的副反应是偏二卡宾的生成，并控制该过程的条件进行了讨论。有也可能形成一个高价碘鎓三氟甲磺酸烯并进行隔离，其发电的控制手段提供。的OH插入反应包括使用HIAT，叠氮化钠或四丁基铵叠氮化物，和以甲醇为溶剂/基质。亚砜配位反应使用HIAT，叠氮化钠或四丁基铵叠氮化物，和二甲亚砜作为溶剂。该cyclopropanations可以使用或不使用溶剂来进行。叠氮化物源必须是四丁基铵叠氮化物和所示的基板是苯乙烯。
Introduction
有机化学的持续发展取决于新反应的设计和开发。尤其是，新的反应，使以前无法想象的合成路线的发现熊终极意义。为此目的，我们组随意转换炔的两个碳原子和一个叠氮化物的氮成cyanocarbene。1此以前未知的变换将允许在分子复杂显著增加，因为反应性cyanocarbene会迅速进一步反应。最初的努力是使用亲核炔和叠氮化物亲电的，但三唑被有效地形成在该情况下，而不是cyanocarbenes。2使用umpolung方法中，第二种方法是使用亲电炔和亲核叠氮化物和从cyanocarbene反应得到的产物是幸运的形成在该情况下，3有亲核叠氮化物的许多来源，然而，电炔烃是不太常见。本组克劳斯Banert先前报道证明了概念该反应使用炔基-氯，4但本集团与Banert组独立以及同时确定高价碘炔基三氟甲磺酸酯（HIATs）是原因好得多亲电稳定性和反应性。3,6我们这里所描述的合成，分离，和这些HIATs与叠氮化物的形成，并在原位作为cyanocarbenes反应反应。
几个安全预防措施，应继续进行这些实验之前予以考虑。一些高价碘炔基三氟甲磺酸酯是不稳定的，会发生分解，剧烈的某个时候，当暴露在空气和光线。7为了形成cyanocarbene中间，该过程需要使用叠氮化物的来源。叠氮化物是爆炸物和剧毒。8适当的个人防护装备应处理这些材料，特别是有机锡的时候可以穿，和所有操纵试剂应在适当通风罩。该cyanocarbene是一个强大的和不稳定的活性中间体。小心在小范围内开始进行实验，使氮气进化是可控的，从来没有在封闭系统中进行这些反应。如果规模化反应的需要，我们强烈建议使用安全防护罩。
先前已经发表了许多HIATs的合成被包括使用Zefirov的试剂9,10，和Koser试剂，9,11然而，这部影片将使用cyanophenyliodonium三氟甲磺酸酯试剂9,12（ 图1）。合成Cyanophenyliodonium三氟甲磺酸酯基上显示与先前报导的文献制备。与三烷基锡改性炔14 13的试剂反应，形成所需产物。后HIAT合成和分离它可以与叠氮化物反应，形成反应cyanocarbene中间（ 图2）。还有许多其他的方法可以用于合成碘炔烃，如使用炔基硅烷15和炔基硼酸酯16，但在视频的方法的原因是，在我们的经验，它有更好的效率和产率。
我们提出的机制3,5（ 图3），用于本反应包括加入叠氮化物源，以炔的β-碳，由此形成碘鎓盐的分解而碘苯和亚乙烯基碳烯。然后偏卡宾可以通过任一R-基团或酰基叠氮化物，得到炔基-叠氮化物的迁移发生的1,2 -重排。的炔基叠氮化物，然后挤出二氮以形成cyanocarbene可与衬底发生反应。应当指出，有可能是形成高价碘鎓三氟甲磺酸酯的链烯基物质的，这取决于条件。的副产品是利于在质子溶剂如碘鎓盐的质子化比重排的炔酰基叠氮化物更快更低的温度。在OH插入反应发生的另一种可能的产品是其中的偏卡宾的重排的炔基叠氮发生之前被困乙烯基醚。形成这种乙烯基醚的倾向是由R组决定。
之一的，该反应的主要优点是，卡宾反应后，将得到的腈基是一个方便的把手，进一步官能化。许多合成子可以设想用这种方法和不同的产品可以用相同的基板来形成。控制该产物混合物与温度，浓度，和R基团的炔是必要的。3含于cyanocarbenes如何表现适当的洞察，所述方法示出了一种可行的方法以快速增加化学的复杂性，以形成目标分子。如何cyanocarben的例子ë起反应包括OH插入其中的醇的亲核氧原子攻击卡宾，然后质子转移发生，二甲亚砜络合物，其中所述卡宾结合的硫原子，和环丙烷，其中卡宾反应与烯烃。
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Protocol
1。 HIAT苯的合成
- 装备一个干燥的100毫升的圆底烧瓶中，用磁搅拌器搅拌，并有氩气气氛下的烧瓶中。钳瓶的立场，并将其放入乙腈和固体二氧化碳颗粒冷冻剂洗澡。注意：该制冷剂应为约-45℃。
- 加入10毫升无水二氯甲烷中，冰冷烧瓶，并允许溶剂平衡到冷冻剂的温度。注意：在烧瓶中的过量的顶部空间是用于加入乙醚后，强制沉淀重要。
- 权衡0.35克cyanophenyliodonium三氟甲磺酸酯（1当量），并迅速将其传送到冷烧瓶中。注意：将固体应该是相当不溶在此温度下。
- 去皮的空注射器的质量，然后用它衡量0.37克phenylethynyltributyltin（1当量）。
- 注入phenylethynyltributyltin在冷溶液。注：固体的溶解是一个迹象表明，该HIAT已经形成。大致时间为溶解30分钟。
- 加入乙醚和己烷，迫使产品沉淀。注意：如果沉淀不形成，使溶剂蒸发，在减压下，加入乙醚和己烷，迫使HIAT的沉淀的混合物。
- 装备保温瓶用布氏漏斗和解决方案倒到漏斗过滤。
- 收集固体并存储在寒冷的不透明的容器。
2。正戊基HIAT合成
- 装备一个250毫升三颈圆底烧瓶中，用磁搅拌器搅拌，并有氩气气氛下的烧瓶中。钳瓶的立场，并将其放入乙腈和固体二氧化碳颗粒冷冻剂洗澡。注意：该制冷剂应为约-45℃。
- 在烧瓶装配在Schlenk过滤装置，使得过滤，可以迅速地进行，并在一个冷统温度。油脂和该装置的每个关节夹紧在一起。注意：该过滤系统可通过几种方法来构造，但它是非常重要的，该系统具有推入惰性气体和拉带通过玻璃过滤器真空的能力。
- 加入10毫升无水二氯甲烷中，冰冷烧瓶，并允许溶剂平衡到冷冻剂的温度。注意：在烧瓶中的过量的顶部空间是用于添加己烷后，强制沉淀重要。
- 权衡0.35克cyanophenyliodonium三氟甲磺酸酯（1当量），并迅速将其传送到冷烧瓶中。注意：将固体应该是相当不溶在此温度下。
- 去皮的空注射器的质量，然后用它衡量0.44克三丁基锡庚炔（1当量）。
- 注入的三丁基庚炔进入冷溶液。注：固体的溶解是一个迹象表明，HIAT已经形成。大致时间为溶解30分钟。
- 注入75毫升十六进制ANE到烧瓶中的额外顶部空间，以形成沉淀物。
- 将收集烧瓶在真空下。
- 从支架上松开的设备和精心倾斜，以解决倒到玻璃过滤器。打开收集瓶真空通过拉液体。注意：不要让真空拉空气进入血管。
- 拆除设备刮固体过滤网一次过滤完成。一旦将固体从滤液中除去它是较少的空气和温度敏感的，并且可以被处理开放于空气中。
- 收集固体并存储在寒冷的不透明的容器。
3。俄亥俄州Cyanocarbenes制成苯基HIAT的插入
- 装备一个干燥的50ml园底烧瓶用磁搅拌器搅拌，并有氩气气氛下的烧瓶中。夹紧烧瓶中搅拌板和注入20ml无水甲醇中，向烧瓶中。
- 权衡先前甲醇合成为0.300克（1当量）。ZED苯基HIAT并迅速将其添加到烧瓶中。
- 加0.047克的叠氮化钠（1当量）的烧瓶中。注：该解决方案将变暗随着时间的推移和氮气由cyanocarbene形成产生。
- 让反应继续进行，只要形成气泡发生。大致完成时间为20分钟。
- 暴露的溶液在空气中，用减压蒸发溶剂。
- 加二氯甲烷的残留液体，并执行水萃取以除去钠三氟甲磺酸酯。收集二氯甲烷和干燥，用无水硫酸钠将有机相。
- 滗出溶液，并用蒸发减压。
- 进行柱层析净化cyanocarbene产品。
4。使用苯基环丙烷HIAT反应Cyanocarbene
- 称量四丁基铵叠氮化物在手套箱0.125克（1当量），并将其放置在干燥10毫升圆底烧瓶当量uipped用磁搅拌器搅拌。
- 盖上含有叠氮化四丁基铵10毫升圆底烧瓶中，从手套箱中取出，并使用舒伦克线将其放置在搅拌下盘氩气。
- 加入1.0 ml苯乙烯，向烧瓶中，并允许烧瓶搅拌。注：叠氮化物不需要溶解。
- 快速添加0.200克苯基HIAT（1当量）到该浆料中，然后将隔膜背面上被连接到的Schlenk线烧瓶中。注：该解决方案应该立即变暗，由cyanocarbene形成产生氮气。
- 使反应继续下去，只要形成气泡发生。大致完成时间为一分钟。
- 之后，气泡停止后，露出溶液在空气中，进行柱色谱法提纯产物。
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Representative Results
图1示出HIAT的合成通过使用cyanophenyliodonium炔基三氟甲磺酸酯。该HIAT然后可以用来产生cyanocarbenes将经环丙烷的OH插入。与苯基HIAT的OH插入反应产生2 - 甲氧基-2 - 苯基乙腈在高达75％的产率。与苯基HIAT环丙烷反应生成1,2 - diphenylcyclopropanecarbonitrile在多达61％的产量。尽管在视频没有证明，二甲亚砜络合物可以与二甲亚砜进行反应，以产生DMSO-加合物在27％的产率，当与cyanocarbene中间发生。
有用于与HIATs在该方法中反应2叠氮化物源。当极性条件下可使用叠氮化钠的忠告，因为它更容易处理开放于空气中。当反应条件均为非极性，或叠氮化钠是不溶于足够，四丁基铵叠氮化物可以使用。四丁基叠氮化铵具有吸湿性，在手套箱最好进行处理试剂。作为视频显示，四丁基叠氮化物不需要完全溶于反应条件，从而允许在无溶剂的反应是可能的。当执行在最小量的二氯甲烷中的反应产率约20％，降低了苯基HIAT /苯乙烯环丙烷化反应。3
图1。合成中的高价碘鎓炔基三氟甲磺酸酯（HIAT）的。
图2。 OH插入反应演示nstrating的Cyanocarbene中间。
图3。提出机制Cyanocarbene形成。
图4。 Cyanocarbenes的反应。
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Discussion
高价碘炔基三氟甲磺酸酯，或HIATs，形成有可与叠氮化物源反应形成cyanocarbenes。这是非常重要的，所有必要的预防措施，因为许多在这个视频显示的试剂和中间体是可能发生爆炸和剧毒。虽然反应性的高的水平可能是危险的，如果准备不足，它表示在该播放该化合物的内在反应性可以通过捕获cyanocarbenes在各种反应如OH插入和环丙烷被利用。
其他HIATs的合成一直试图用不同的成功。的困难往往来自于固体与副产物分离或该HIAT迅速降低，并且可以在随后的反应中使用。可在溶剂如乙醚，己烷，氯仿和乙腈进行的HIAT的结晶，得到分析纯的材料。17 </ P>
这种方法的未来的应用可以扩展到其它新颖cyclopropanations，CH的插入，并且在唯一的情况下，分子内反应。该cyanocarbene行为比一般的卡宾更亲电，但对于大多数用途与正常卡宾的反应应该是全等的。
之一的，该反应的最重要的方面是，它相对惰性的炔转换为多个反应性HIAT，然后到一个极不稳定cyanocarbene。还值得一提的是，在反应的过程中，炔烃和叠氮化物转化成cyanocarbene和氮气。这种新的反应从而使以前无法想象的合成途径构建意义的分子。
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Disclosures
作者宣称，他们有没有竞争的财务权益。
Acknowledgments
资助这项工程由美国化学学会石油研究基金（52488-DNI1）和北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校深表感谢。我们还要感谢特里尼罗河博士（联合国宣传小组），以供外借我们适当的玻璃器皿这些实验。视频咨询和编辑由Aaron GLANCY也承认。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagent | |||
| Phenyl acetylene | Acros | AC152461000 | |
| Tri-n-butyltin chloride | Acros | 139351000 | |
| Lithium bis(trimethysilyl)amide | Acros | 347701000 | |
| Iodobenzene diacetate | Acros | 176560250 | |
| Trimethylsilyl cyanide | Aldrich | 212849 | Extremely toxic. Handle this chemical only in an adequately ventilated hood with extreme caution. |
| Trimethylsilyl triflate | Alfa Aesar | A12535 | |
| Sodium Azide | Sigma-Aldrich | S8032 | Shock sensitive. |
| Tetrabutylammonium azide | Aldrich | 651664 | If possible, store and handle in a glovebox due to this compound’s hygroscopic nature. |
| 1-Heptyne | Acros | 223460250 | |
| Styrene | Aldrich | 240869 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Material | |||
| Rotary Evaporator (Hei-VAP) | Heidolph | 517-61000-01-0 | |
| Glovebox | MBRAUN | UL-018 | |
References
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