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Chemistry

Retropinacol /跨频哪醇偶联反应 - 催化访问1,2 - 非对称二醇

doi: 10.3791/51258 Published: April 4, 2014

Summary

一种新型账户的基础上retropinacol /跨频哪醇偶联机制不对称的1,2 - 二醇的合成描述。由于催化执行该反应的相当大的改进的相对于传统的交频哪醇偶合的实现。

Abstract

非对称的1,2 - 二醇是通过还原频哪耦合过程难以进入。成功执行这种转变势必清楚地认识和严格区分的两个类似的羰基化合物(醛→二次1,2 - 二醇或酮→三级1,2 - 二醇)。这种微调仍是一个有机的化学家一个挑战,也是一个没有解决的问题。存在着对成功执行这种转型的一些报告,但他们也不能一概而论。在这里,我们描述一个催化直接频哪耦合过程通过 retropinacol /跨频哪醇偶联序列进行。因此,不对称取代的1,2 - 二醇可以几乎定量的产率通过非常温和的条件下运作简单的性能的手段访问。人工技术,诸如注射器泵技术或反应物的延迟加法是没有必要的。我们描述的程序提供了一个非常快速的访问交频哪醇产物(1,2 - 二醇,连二醇)。进一步扩展这一新的进程, 例如,一个对映选择性的性能可为不对称的手性1,2 -二醇合成一个非常有用的工具。

Introduction

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频哪醇偶联反应是用于对称地连二醇(1,2 - 二醇,片呐醇)制备的一般和常用的方法。综合评价在这一领域见参考文献1平尾,查特吉和Joshi 2,Ladipo 3,和Gansäuer和BLUHM 4。在对比的是,只有少数报道发表指一种高效实现跨频哪醇偶联反应,得到相应的非对称1,2 -二醇(钛(Ⅳ)氯化物/锰5,钐(Ⅱ),碘化6,镁/三甲基氯硅烷7,(II)8,锆/锡9,10)。因此,分子间的交频哪醇偶联反应,仍然是一个巨大的挑战在有机化学,这种转化,特别是催化的执行。

交叉偶联产物的形成是不受欢迎的动力学下一个经典频哪醇偶联的条件。为了获得足够数量的非对称产品的延迟增加一个羰基化合物是可能的。存在哪些正在开发这种概念的几个例子,但是它们是基于几个具体的实验操作,因此不能一概而论。另外,在这些变换1的羰基化合物的加入所需的过量导致了复杂的产物混合物11的费力的分离。就此而言,另一种是由一种反应物呈现所需的额外试剂等摩尔量的precomplexation表示。

可逆频哪醇反应的各种实例已描述12。这些导致了这样的条件可能是最好的起点的交叉偶联产物的选择性合成的代价。因为低价金属以及反应性自由基物质在原位同时形成,非对称的二元醇可在适宜的羰基反应物的存在下完全形成。给我们所知这样的方法还没有被前(Porta 等。由其他部署的AIBN的化学计量的量(2,2' -偶氮二异丁腈)中所述的类似的频哪醇裂解和随后的偶联,生成报告所需基团)13。

在此协议是可视化提供了一个快速,操作上简单地访问不对称1,2 - 二醇。非对称频那醇产品大多在访问优秀的产率(> 95%)。不需要的对称频那醇产品没有观察到。这个新的跨频哪醇的方法是基于一个retropinacol /跨频哪醇偶联序列。它将由benzopinacole的(1,1,2,2 -四苯基-1,2 -乙二醇,1)与2 -乙基丁醛(在醛系列)和w代表反应被证明在以下第i二乙酮(在酮系列)。

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Protocol

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1。钛(IV)的 -butoxide/Triethylchlorosilane溶液的制备

  1. 钛(IV), 丁醇钾(1毫摩尔)在10毫升无水二氯甲烷中溶解400毫克(400微升)。添加150毫克(170微升)三乙基氯硅烷(1毫摩尔)至该溶液在RT。 1ml该二氯甲烷溶液中含有0.1毫摩尔钛(IV),叔丁醇钾和0.1毫摩尔三乙基氯硅烷。

2。四苯基-1,2 - 乙二醇的硼酸频哪醇 - 反应(1)与2 - 乙基丁醛

  1. 解决366毫克四苯基-1,2 -乙二醇(1,1毫摩尔)和新蒸馏的2 -乙基丁醛(3毫摩尔)在3毫升无水二氯甲烷中的300毫克(370微升)中。
  2. 加入0.5毫升分别制备的钛(IV)的 -butoxide/triethylchlorosilane溶液(0.05毫摩尔)。
  3. 搅拌在室温下在密封的反应管中,所得混合物。
  4. 置信硅胶TLC板(60F 254) - (9/1己烷/丙酮洗脱)Rm中的反应通过薄层色谱法完成。就达到了在当四苯基-1,2 -乙二醇1不能再被检测到(〜12小时)的时间反应结束。产物的Rf值是0.3 14。
  5. 用50毫升二氯甲烷稀释得到的反应混合物。
  6. 通过20ml饱和氯化铵水溶液和碳酸氢钠溶液在分液漏斗依次洗涤稀释的反应混合物中。
  7. 通过分液漏斗分离出有机层。
  8. 通过边搅拌边干燥硫酸镁干燥有机层。
  9. 由波纹纸过滤器滤除悬浮并收集滤液。
  10. 在真空下将滤液在40℃下用旋转蒸发器(10-30毫米汞柱)除去二氯甲烷。蒸发溶剂将需要20分钟。
  11. 纯化剩余的残余物通过硅胶柱(0.035-0.070毫米,ACROS),用己烷/丙酮梯度洗脱(从19点01开始并延续到16时04分),以获得280毫克的1,2 -二醇2F闪式柱色谱(0.99毫摩尔)。
  12. 通过1 H核磁共振光谱(NMR)的使用为CDCl 3溶剂中确认的1,2 -二醇2f的身份。对于300MHz的NMR光谱仪,二醇的1 H-NMR谱如下所示:δ= 0.78(吨,3H,J = 7.4赫兹),0.87(吨,3H,J = 7.3赫兹),1.18-1 .40(米,4H),1.75-1 .81(M,1H),1.91(S,1H,OH),3.12(S,1H,OH),4.68(D,1H,J = 1.2赫兹),7.19-7 .37(M,6H ),7.44-7 .46(M,2H),7.61-7 .63(M,2H)。

3。四苯基-1,2 - 乙二醇的硼酸频哪醇 - 反应(1)和二乙基甲酮

  1. 解决366毫克四苯基-1,2 -乙二醇(1,1毫摩尔)和345毫克(423微升)二乙基甲酮(4毫摩尔)在3的毫升无水二氯甲烷。
  2. 加入1 ml的单独制备的钛(Ⅳ) -butoxide/triethylchloro-silane溶液(0.1毫摩尔)。
  3. 搅拌在室温下在密封的反应管中,所得混合物。
  4. 确认反应完成后,用薄层色谱:硅胶TLC板(60F 254)(洗脱剂:己烷/丙酮,9:1)。在达到反应结束的时候,当四苯基-1,2 -乙二醇1不能被检测到(〜12小时)。产物的Rf为0.3 14。
  5. 用50毫升二氯甲烷稀释得到的反应混合物。
  6. 通过20ml饱和氯化铵水溶液和碳酸钠溶液在分液漏斗依次洗涤稀释的反应混合物中。
  7. 通过分液漏斗分离出有机层。
  8. 通过边搅拌边干燥硫酸镁干燥有机层。
  9. 由波纹纸过滤滤液中的悬浮之三,收集滤液。
  10. 使用旋转蒸发器(10-30毫米汞柱)于40℃ 在真空下除去二氯甲烷。挥发性成分蒸发需要30分钟。
  11. 通过硅胶柱(0.035-0.070毫米,ACROS),用己烷/丙酮梯度洗脱(从19点01开始并延续到16时04分)纯化通过快速柱色谱剩余的残余物以获得250毫克1, 2 -二醇4023(0.93毫摩尔)。
  12. 通过1 H核磁共振光谱(NMR)的使用为CDCl 3溶剂确认商品的标识。对于300MHz的NMR光谱仪,二醇40231 H-NMR谱如下所示:δ= 0.92(T,6H,J = 7.6赫兹),1.78(M,4H),2.03(S,1H,OH), 2.83(S,1H,OH),7.26-7 .35(M,6H),7.69-7 .71(M,4H)。

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Representative Results

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在四苯基-1,2 -乙二醇和1丙酮中,有催化量的钛(Ⅳ)的醇盐,我们观察到的1,1 -二苯基-1的形成-1,2 -二醇4a和在同一时间形成的存在下反应二苯甲酮3(方案1)。没有检测到由丙酮中具有竞争力的频哪醇偶联形成相应的对称的1,2 - 二醇。然而,需要获得定量的转换非常长的和不可接受的反应时间在这些条件下。在反应发生率显着上升,观察通过添加trialkylchlorosilanes的。在可接受的反应时间总体产量高被发现。进一步的,催化性能成为可能极其简化了产物的纯化过程。

最好的结果是通过部署5-10摩尔%的三乙基氯硅烷和钛(IV),叔丁醇钾实现。通过这种催化剂相结合的方法避免了不需要的竞争反应(米尔文 - Ponndorf-Verley反应,形成甲硅烷基醚或频哪醇重排)。通过部署笨重trialkylchlorosilanes的反应时间较长,再次观察。

反应在二氯甲烷中于室温进行。其他溶剂,如甲苯或乙腈中也被证明是适用的。的Schlenk条件(惰性条件下,氩气氛)中不是必需的,但在反应管应适当地密封。该催化物质失活,空气的暴露。但是它可以很容易地事后通过用氮气或氩气氛围冲洗再生。此外,加入反应物和试剂的添加顺序是薄弱的。 α-无支链醛的部署导致相应的醋酸盐类(2a,2b2P,表1)的部分形成。在大多数其他情况下的二元醇是异lated与良好的收益。

酮的部署显著延长这个方法( 表2)产品适用范围。催化剂装(10摩尔%),有小幅增加须得到相应的1,2 -二醇4A - S IN好定量的产率。再次,没有对称二醇这些反应条件下形成。

方案1
方案1。四苯基乙烷-1,2 -二醇的丙酮Retropinacol /跨频哪醇反应。

方案2
2.3-二苯基-二甲基-酒石酸与isobutyralde方案2。Retropinacol /跨频哪醇反应海德。

表1
表1中。 Retropinacol /跨频哪醇偶联反应与醛。

表2
表2。Retropinacol /交频哪醇偶联反应,与酮。

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Discussion

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在反应时间和较高的产量总体下降是由部署的富电子的羰基化合物(17, 表1项19与13, 表2比较条目3)观察到。另外,在酮与大体积取代基的反应中收率的降低相当条件下观察到的(使用11, 表2比较条目12)。

尽管广泛的羰基化合物可以在本新方法被应用,不同的起始偕二醇要求的反应条件的优化。这是真实的尤其适用于官能化的1,2 - 二醇。为了证明这一点,我们已经(6)测试2,3 -二苯基-二甲基-酒石酸类似的反应条件下起始化合物的替代品。通过增加三乙基氯硅烷的量酒石酸二甲酯6的retropinacol /交频哪醇偶联可以甚至达到与烯醇化醛(异丁醛)( 方案2)。

基于这种新颖的方法的这个简单的扩展,假设所描述的retropinacol /交频哪醇偶联的概念可以推广到进一步的不对称连位的1,2 -二醇, 例如在天然产物全合成的合成。

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Disclosures

作者宣称没有竞争的财务权益。

Acknowledgments

作者感谢德意志研究联合会,德国拜耳制药公司,科聚亚公司有机金属有限公司在Bergkamen,拜耳服务公司,巴斯夫公司和沙索GmbH的财政支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,2-Dichloromethane Sigma-Aldrich 319929
Titanium(IV) tert-butoxide VWR International 200014-852
2-Ethylbutyraldehyde Sigma-Aldrich 110094
Benzopinacol Aldrich B9807
Triethylchlorosilane Aldrich 235067
Hexane, certified ACS Fisher Scientific H29220
Acetone, certified ACS ACROS 42324
Ammonium chloride ACROS 19997
Sodium hydrogen carbonate ACROS 12336
Magnesium sulfate ACROS 41348
Silica gel 60 F254 TLC plates VWR International 1,057,140,001
Silica gel, 0.035-0.070 for flash-chromatography ACROS 240360300

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References

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  2. Chatterjee, A., Joshi, N. N. Evolution of the stereoselective pinacol coupling reaction. Tetrahedron. 62, 12137-12158 (2006).
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Retropinacol /跨频哪醇偶联反应 - 催化访问1,2  - 非对称二醇
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Cite this Article

Scheffler, U., Mahrwald, R. Retropinacol/Cross-pinacol Coupling Reactions - A Catalytic Access to 1,2-Unsymmetrical Diols. J. Vis. Exp. (86), e51258, doi:10.3791/51258 (2014).More

Scheffler, U., Mahrwald, R. Retropinacol/Cross-pinacol Coupling Reactions - A Catalytic Access to 1,2-Unsymmetrical Diols. J. Vis. Exp. (86), e51258, doi:10.3791/51258 (2014).

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